DE102023115042A1

DE102023115042A1 - Verfahren und Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt

Info

Publication number: DE102023115042A1
Application number: DE102023115042.1A
Authority: DE
Inventors: Manne Held; Mikael Alenius
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2023-06-07
Publication date: 2023-12-14
Also published as: BR102023010004A2; US20230398989A1; DE102023115042A9; SE545802C2; SE2250712A1

Abstract

Verfahren, ausgeführt von einer Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt. Das Fahrzeug weist ein elektrisches Maschinensystem auf, das dazu ausgebildet sein kann, eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beizubehalten, und eine Antriebskraft zum Fortbewegen des Fahrzeugs in dem bergauf führenden Straßenabschnitt aufzubringen. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, und wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird.Das Verfahren umfasst ferner ein Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems geringer ist, wenn das Fahrzeug den bergauf führenden Straßenabschnitt erreicht, und eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert wird.Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Steueranordnung, ein Fahrzeug, das die Steueranordnung aufweist, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das einen bergab führenden Straßenabschnitt und einen anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt befährt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium sowie auf ein Fahrzeug, das eine derartige Steueranordnung aufweist.
Hintergrund
Die folgende Hintergrundbeschreibung stellt eine Beschreibung des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung dar, die jedoch nicht notwendigerweise einen Stand der Technik darstellen muss.
Eine der globalen Herausforderungen ist heutzutage die Verringerung der negativen Auswirkungen des Straßenverkehrs auf die Umwelt aufgrund von Treibhausgasemissionen. Außerdem stellen bei Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Pkws, Lkws und Bussen, die Kraftstoffkosten einen erheblichen Kostenfaktor für den Besitzer oder den Benutzer des Fahrzeugs dar. Dies hat zu einem verstärkten Interesse an der Elektrifizierung von Fahrzeugen geführt. Der Antriebsstrang von zumindest teilweise mit elektrischer Energie angetriebenen Fahrzeugen, d. h. von Elektro- und Hybridfahrzeugen, weist ein elektrisches Maschinensystem auf, das effizient und zuverlässig eine Antriebskraft liefert, um das Fahrzeug mit einer erforderlichen Geschwindigkeit fortzubewegen, sowie eine Bremskraft, um das Fahrzeug bei Bedarf effizient und sicher abzubremsen.
Die Leistung des elektrischen Maschinensystems ist aus einem oder mehr als einem Grund begrenzt, zum Beispiel durch seine thermische Belastbarkeit. Das elektrische Maschinensystem in einem Fahrzeug arbeitet effizient und sicher innerhalb seines sicheren Betriebstemperaturbereichs. Ein sicherer Betriebstemperaturbereich wird oft durch eine maximale Betriebstemperatur in einer oder mehreren Komponenten des Systems begrenzt. Wenn die Komponenten des elektrischen Maschinensystems Temperaturen ausgesetzt sind, die über der maximalen Betriebstemperatur liegen, so kann sich ihre Lebensdauer verringern. Zu hohe Temperaturen können auch zum Ausfall von Komponenten führen.
Zusammenfassung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Steueranordnung bereitzustellen, um Nachteile herkömmlicher Lösungen zu minimieren oder zu beseitigen. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, um eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das einen bergab führenden Straßenabschnitt befährt, derart zu steuern, dass eine verbesserte Fahrzeugleistung erzielt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden die oben genannten und weitere Ziele durch ein Verfahren erreicht, das von einer Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt ausgeführt wird, wobei das Fahrzeug ein elektrisches Maschinensystem aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beizubehalten, und eine Antriebskraft zum Fortbewegen des Fahrzeugs in dem bergauf führenden Straßenabschnitt aufzubringen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, und wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird:
- Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems geringer ist, wenn das Fahrzeug den bergauf führenden Straßenabschnitt erreicht, was daraus resultiert, dass eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert wird.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum automatischen Steuern der Geschwindigkeit eines von einem elektrischen Maschinensystem angetriebenen Fahrzeugs, das auf einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt fährt. Beispiele für solche Fahrzeuge sind batterieelektrische Fahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge.
Ein elektrisches Maschinensystem kann hier aus einer elektrischen Maschine, einer Leistungselektronik und einem zugehörigen Batteriesystem bestehen. Die Temperatur in den Komponenten des elektrischen Maschinensystems ändert sich über die Zeit, was hauptsächlich von der Leistung abhängt, die von dem elektrischen Maschinensystem aufgebracht wird, wenn dem Antriebsrad des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs eine Antriebskraft oder eine Bremskraft von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Eine erhöhte Leistungsaufnahme von der elektrischen Maschine führt zu einer erhöhten Temperatur in einer oder mehreren Komponenten des elektrischen Maschinensystems. Daher kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems hier als eine Temperatur einer oder mehrerer Komponenten des elektrischen Maschinensystems verstanden werden.
Das Fahrzeug kann dazu ausgelegt sein, eine vordefinierte maximale Bergabfahrtgeschwindigkeit beizubehalten, die hier als erste Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet wird. Die vordefinierte maximale Bergabfahrtgeschwindigkeit kann zum Beispiel automatisch oder vom Fahrer des Fahrzeugs gewählt werden und sollte nicht überschritten werden. Andererseits steuert die vorliegende Erfindung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wenn bestimmt wird, dass eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems bei Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt eine Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird. Anstelle der Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit, wie bei bisher bekannten Verfahren, wird eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit, die niedriger ist als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit, in der Bergabstrecke durch Aufbringen einer Bremskraft mittels einer im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Maschine beibehalten, wenn die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist. Durch das Beibehalten einer niedrigeren Geschwindigkeit wird die Fahrzeit auf dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert und die mittlere Bremskraft, die erforderlich ist während das Fahrzeug bergab fährt, wird verringert. Im Allgemeinen wird ein Teil der Energie, die von der elektrischen Maschine des Fahrzeugs beim Bremsen aufgebracht wird, zurückgewonnen. Die Energierückgewinnung ist normalerweise effizienter, wenn sie bei geringerer Leistung und während einer längeren Zeitspanne erfolgt, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist. Auf diese Weise kann im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren mehr Energie in dem bergab führenden Straßenabschnitt zurückgewonnen werden.
Die Temperatur des elektrischen Maschinensystems, die eine Temperaturgrenze überschreitet, kann hier als die Temperatur des elektrischen Maschinensystems verstanden werden, die die Temperaturgrenze überschreitet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit so gesteuert wird, dass eine konfigurierte Geschwindigkeit eines Geschwindigkeitssteuerungssystems, wie zum Beispiel eines Tempomatsteuerungsystems oder eines Bergabfahrt-Geschwindigkeitssteuerungssystems, beibehalten wird, und wenn keine geschwindigkeitsbegrenzenden Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperatur des elektrischen Maschinensystems aufgrund thermischer Beschränkungen in dem Fahrzeug zu verringern.
Daher wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Wärmeentwicklung in den Komponenten der elektrischen Maschine verringert, wenn das Fahrzeug auf dem bergab führenden Straßenabschnitt fährt, weil die vom elektrischen Maschinensystem aufgebrachte Leistung reduziert wird. Da die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert wird, können die Komponenten der elektrischen Maschine zudem effizienter gekühlt werden. Daher wird, wenn das Fahrzeug den bergauf führenden Straßenabschnitt erreicht, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems allgemein niedriger sein, als wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten worden wäre. Dies kann die Gefahr einer Überhitzung der Komponenten der elektrischen Maschine während der Fahrt auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt verringern, da eine höhere Wärmeentwicklung zugelassen werden kann, bevor sich das System überhitzt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Temperaturgrenze eine Temperatur, oberhalb derer die von dem elektrischen Maschinensystem aufgebrachte Kraft verringert werden muss, um eine Überhitzung des elektrischen Maschinensystems zu vermeiden.
Dadurch kann die Temperaturgrenze auf der Grundlage thermischer Beschränkungen eines konkreten Fahrzeugs festgelegt werden. Somit kann zugelassen werden, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nur in Situationen, in denen die Gefahr einer Überhitzung von Komponenten besteht, von der ersten Geschwindigkeitsstufe des Fahrzeugs abweicht.
Dadurch wird eine unnötige Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit in bergab führenden Straßenabschnitten vermieden, was zu einer kürzeren Fahrtdauer führt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert das Bestimmen, ob die Temperatur des elektrischen Maschinensystems die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, zumindest teilweise auf einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe: Fahrbahnneigung des bergab führenden Straßenabschnitts, Fahrbahnsteigung des bergauf führenden Straßenabschnitts, eine Länge des bergab führenden Straßenabschnitts, eine Länge des bergauf führenden Straßenabschnitts, eine Topologie des kommenden Straßenabschnitts und/oder Geschwindigkeitsbeschränkungen auf dem kommenden Straßenabschnitt.
Auf diese Weise wird ein zuverlässiges Verfahren zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten, wobei die Temperatur des elektrischen Maschinensystems verlässlich vorhergesagt werden kann.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert das Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, ferner auf einem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems.
Durch ein auf einem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems basierendes Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems in einer präzisen Weise für verschiedene Fahrzeugtypen bestimmt werden.
Dadurch kann das elektrische Maschinensystem auf präzise Weise gesteuert werden, so dass die Alterung der Komponenten, eine verminderte Effizienz des elektrischen Maschinensystems und ein verschlechtertes Fahrverhalten des Fahrzeugs minimiert werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berücksichtigt das thermische Modell zumindest die Wärmeentwicklung durch das eine Kraft aufbringende elektrische Maschinensystem und die Kühlung des elektrischen Maschinensystems, zum Beispiel durch ein Kühlsystem und/oder die Umgebungsluft, um Änderungen der Temperatur des elektrischen Maschinensystems zu bestimmen.
Dadurch kann das elektrische Maschinensystem auf sichere Weise gesteuert werden, so dass der Verschleiß der Komponenten des elektrischen Maschinensystems begrenzt und das Risiko einer verkürzten Lebensdauer des elektrischen Maschinensystems minimiert wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert das Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze überschreiten wird, ferner auf wenigstens einem Fahrzeugparameter, wobei der wenigstens eine Fahrzeugparameter zumindest eine Darstellung eines Gewichts des Fahrzeugs enthält.
Dadurch kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems unter Berücksichtigung von fahrzeugbezogenen Informationen, die sich auf die thermischen Eigenschaften des elektrischen Maschinensystems auswirken können, auf präzise Weise bestimmt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit entlang des bergab führenden Straßenabschnitts dynamisch ändern.
Indem die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit so gesteuert wird, dass sie sich dynamisch entlang dem bergab führenden Straßenabschnitt ändert, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dynamisch an die Straßentopologie angepasst werden. So kann beispielsweise eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit zugelassen werden, wenn die Steilheit der Bergabstrecke und damit der Bedarf an Bremskraft geringer ist. Umgekehrt kann bei einer steilen Bergabstrecke die Geschwindigkeit verringert werden, um die Fahrzeit auf der Bergabstrecke zu verlängern und damit die durchschnittliche Bremskraft auf der Bergabstrecke zu reduzieren. Da die Energierückgewinnung normalerweise effizienter ist, wenn sie bei geringerer Leistung und während einer längeren Zeitspanne erfolgt, kann die Regeneration des regenerativen Bremssystems dadurch so optimiert werden, dass mehr Energie zurückgewonnen wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit derart reduziert wird, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems auf oder unter der Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt gehalten wird.
Dadurch wird eine Reduzierung der Geschwindigkeit in dem bergauf führenden Stra-ßenabschnitt vermieden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, ferner:

ein Bestimmen einer erforderlichen Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt, zumindest teilweise basierend auf einem oder mehreren der folgenden Parameter: der Fahrbahnneigung des bergab führenden Straßenabschnitts, der Länge des bergab führenden Straßenabschnitts, dem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems und/oder dem Gewicht des Fahrzeugs, und
ein Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt der bestimmten erforderlichen Fahrzeitverlängerung entspricht.

Dadurch kann die erforderliche Verlängerung der Fahrzeit für verschiedene Fahrzeugtypen und unterschiedliche Straßenverhältnisse auf präzise Weise bestimmt und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so gesteuert werden, dass eine Überhitzung in dem elektrischen Maschinensystems vermieden und eine höhere Energieeffizienz erreicht wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, ferner:

ein Bestimmen der erforderlichen Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass die Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt maximal der Verlängerung der Fahrzeit entspricht, die durch das Erreichen der Temperaturgrenze durch das elektrische Maschinensystem in dem bergauf führenden Straßenabschnitt verursacht würde, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten worden wäre, und
ein Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt der bestimmten erforderlichen Fahrzeitverlängerung entspricht.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Gesamtfahrzeit nicht verlängert. Wenn das elektrische Maschinensystem eine Temperaturgrenze erreicht, so wird in der Regel die Leistung reduziert, was zu einem Geschwindigkeitsverlust des Fahrzeugs und einer verlängerten Fahrzeit führt. Gemäß der Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass die Fahrzeitverlängerung in der Bergabstrecke nicht größer sein wird als der ansonsten entstehende Zeitverlust in der Bergaufstrecke.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner:

ein Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass die gesamte Bremsenergie, die in dem bergab führenden Straßenabschnitt zur Beibehaltung einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeit aufgebracht worden wäre, während der verlängerten Fahrzeit so aufgebracht wird, dass eine Spitzenbremskraft verringert wird.

Dadurch wird die Temperatur in dem elektrischen Maschinensystem verringert und die Energierückgewinnung in dem Fahrzeug optimiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt, wobei das Fahrzeug ein elektrisches Maschinensystem aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beizubehalten, und eine Antriebskraft zum Fortbewegen des Fahrzeugs aufzubringen, wobei die Steueranordnung dazu ausgebildet ist:

zu bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, und
die erste Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart zu reduzieren, dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems geringer ist, wenn das Fahrzeug den bergauf führenden Straßenabschnitt erreicht, was daraus resultiert, dass eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert wird.

Es versteht sich, dass alle für die Verfahrensaspekte der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausführungsformen auch auf mindestens einen der Steueranordnungsaspekte der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Somit können alle Ausführungsformen, die für die Verfahrensaspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, von der Steueranordnung ausgeführt werden, die auch eine Steuervorrichtung, d.h. eine Vorrichtung, sein kann. Die Steueranordnung und ihre Ausführungsformen haben Vorteile, die den oben für die Verfahren und ihre Ausführungsformen genannten Vorteilen entsprechen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten und weitere Ziele durch ein Fahrzeug, das die Steueranordnung nach dem zweiten Aspekt aufweist, erreicht. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Bus, ein Lkw oder ein Pkw sein.
Gemäß einem vierten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Computerprogramm, das Befehle enthält, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
Gemäß einem fünften Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein computerlesbares Medium, das Befehle enthält, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
Die oben genannten Merkmale und Ausführungsformen des Verfahrens, der Steueranordnung, des Fahrzeugs, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums können in vielfältiger Weise kombiniert werden, wodurch sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens, der Steueranordnung, des Fahrzeugs, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung und weitere Vorteile bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend zusammen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei für ähnliche Teile ähnliche Bezüge verwendet werden und wobei:

1 eine schematische Ansicht zeigt, die ein als Beispiel dienendes Fahrzeug darstellt, in dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung realisiert werden können;
2a ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
2b ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
3a das Prinzip einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Fahrsituation darstellt;
3b das Prinzip weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Fahrsituation darstellt;
4 eine Steueranordnung zeigt, in der ein Verfahren gemäß einer beliebigen der hier beschriebenen Ausführungsformen realisiert werden kann.

Ausführliche Beschreibung
Ein elektrisches Maschinensystem wird dazu verwendet, ein Elektrofahrzeug anzutreiben und abzubremsen. Das elektrische Maschinensystem weist eine oder mehrere elektrische Maschinen auf, die dazu verwendet werden, sowohl die Bremskraft als auch die Antriebskraft bereitzustellen, um die Geschwindigkeit eines Elektrofahrzeugs zu steuern, sowie eine oder mehrere Batterien, die beim Abbremsen und Antreiben des Fahrzeugs geladen und entladen werden. Dies führt zu einer Wärmeentwicklung in dem elektrischen Maschinensystem, sowohl im Antriebs- als auch im Abbremszustand. In hügeligem Gelände mit häufigem Wechsel zwischen Bergauf- und Bergabstrecken besteht die Gefahr der Überhitzung bei einer oder mehreren Komponenten des elektrischen Maschinensystems, zum Beispiel bei der elektrischen Maschine und den Batterien.
In modernen Fahrzeugen wird die Betriebstemperatur verschiedener Komponenten eines elektrischen Maschinensystems heutzutage oft überwacht. In Situationen, in denen eine Betriebstemperatur eine gewünschte Temperaturgrenze überschreitet, besteht eine gängige Lösung darin, die Belastung des elektrischen Maschinensystems zu verringern, zum Beispiel indem seine Leistungsabgabe elektronisch begrenzt wird. Dadurch wird das vom elektrischen Maschinensystem erzeugte Drehmoment reduziert, was zu einer notwendigen Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder sogar zu einem Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand führen kann. Diese Lösung verringert jedoch die Gesamtleistung des Fahrzeugs, was möglicherweise nicht wünschenswert ist, da es sich negativ auf die Fahrzeit des Fahrzeugs auswirken kann.
Es ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bereitzustellen, so dass diese Probleme zumindest teilweise gelöst werden.
1, die verwendet wird, um die hier vorgestellten Ausführungsformen zu erklären, stellt ein Fahrzeug 100 schematisch dar. Das Fahrzeug 100 kann zum Beispiel ein Pkw, ein Bus oder ein Lkw sein. Das in 1 dargestellte Fahrzeug 100 weist ein elektrisches Maschinensystem 101 mit mindestens einer elektrischen Maschine 102 auf, die dazu ausgebildet ist, die Antriebsräder 111, 112 des Fahrzeugs 100 anzutreiben. In der dargestellten Ausführungsform weist das Fahrzeug 100 zwei Antriebsräder 111, 112 auf, aber es versteht sich, dass das Fahrzeug 100 mit einem oder mehreren Antriebsrädern ausgestattet sein kann. Die mindestens eine elektrische Maschine 102 kann, wie in 1 dargestellt, über eine Eingangswelle 106 mit einem Getriebe 104 verbunden sein. Das Fahrzeug 100 kann eine sich von dem Getriebe 104 aus erstreckende Kardanwelle 107 aufweisen, die die Antriebsräder 111, 112 über ein zentrales Getriebe 105, beispielsweise ein herkömmliches Differential, und zwei Antriebswellen 108, 109 des Fahrzeugs 100 antreibt. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 100 in jeder bekannten Weise ausgelegt sein kann, zum Beispiel ohne ein Getriebe 104 oder ein herkömmliches Differential, ohne den Umfang der Erfindung einzuschränken.
Die mindestens eine elektrische Maschine 102 kann an einer im Wesentlichen beliebigen Stelle angeordnet sein, solange das Drehmoment einem oder mehreren der Antriebsräder des Fahrzeugs zugeführt wird, beispielsweise in der Nähe eines oder mehrerer der Räder, oder auf jede andere herkömmliche Weise, wie es ein Fachmann verstehen wird. Die mindestens eine elektrische Maschine 102 kann mit elektrischer Energie von einem Batteriesystem 103 über ein Leistungselektronikmodul 110 versorgt werden, die beide in dem elektrischen Maschinensystem 101 des Fahrzeugs 100 enthalten sind. Das Batteriesystem 103 kann in einem Beispiel eine elektrische Batterieeinheit oder eine Mehrzahl von elektrischen Batterieeinheiten aufweisen. Das Leistungselektronikmodul 110 wandelt die von der Batterieeinheit gelieferte Gleichspannung in eine für die elektrische Maschine erforderliche Spannung um, in der Regel eine dreiphasige Wechselspannung.
Das Fahrzeug 100 kann ein reines Elektrofahrzeug sein und nur die elektrische Maschine 102 zum Antrieb der Antriebsräder 111, 112 des Fahrzeugs 100 enthalten. Das Fahrzeug 100 kann jedoch auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug sein und auch einen Verbrennungsmotor (in 1 nicht dargestellt) enthalten, der auf herkömmliche Weise über eine Kupplung (in 1 nicht dargestellt) mit dem Getriebe 104 verbunden sein kann.
Das elektrische Maschinensystem 101 wird von einer Fahrzeugsteuerung über eine Steueranordnung 120 gesteuert. Die Steueranordnung 120 kann auf mehrere Steuereinheiten verteilt sein, die dazu ausgebildet sind, verschiedene Teile des Fahrzeugs 100 zu steuern. Die Steueranordnung 120 kann beispielsweise eine Bestimmungseinheit 121 und eine Reduziereinheit 122 aufweisen, die zum Ausführen der Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung eingerichtet sind, wie im Folgenden erläutert wird. Die Steueranordnung 120 und/oder eine weitere Steueranordnung kann/können ferner zum Steuern beliebiger anderer Einheiten/Vorrichtungen/Einrichtungen des Fahrzeugs 100 ausgebildet sein. In 1 sind jedoch nur die Einheiten/Vorrichtungen/Einrichtungen des Fahrzeugs dargestellt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind. Die Steueranordnung 120 wird in 4 näher beschrieben.
Das Fahrzeug 100 kann ferner einen oder mehrere Sensoren 130 aufweisen, zum Beispiel zumindest eine Kamera, die sich an geeigneten Stellen innerhalb des Fahrzeugs 100 befindet.
Außerdem kann das Fahrzeug 100 ein Positionierungssystem / eine Positionierungseinheit 140 aufweisen. Die Positionierungseinheit 140 kann auf einem Satellitennavigationssystem, wie zum Beispiel dem System Navigation Signal Timing and Ranging (Navstar), einem Global Positioning System (GPS), einem Differential GPS (DGPS), Galeo, GLONASS oder dergleichen basieren. Die Positionierungseinheit 140 kann also einen GPS-Empfänger aufweisen.
Das Fahrzeug 100 kann ferner zumindest eine Kommunikationseinrichtung 150 aufweisen, die für die Kommunikation mit mindestens einer Einrichtung 160 außerhalb des Fahrzeugs 100 eingerichtet ist, beispielsweise mit mindestens einer Kommunikationseinheit eines anderen Fahrzeugs. Dementsprechend kann die mindestens eine Kommunikationseinrichtung 150 eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V)-Kommunikationseinrichtung, eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I)-Kommunikationseinrichtung, eine Fahrzeug-zu-Allem (V2X)-Kommunikationseinrichtung und/oder eine drahtlose Kommunikationseinrichtung sein, so dass eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der mindestens einen externen Einrichtung 160 realisiert/bereitgestellt wird.
Die vorgeschlagene Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein in 2a offenbartes Verfahren 200 zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel des in 1 offenbarten Fahrzeugs 100, auf einem bergab führenden Stra-ßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt, beschrieben. Das Fahrzeug 100 weist ein elektrisches Maschinensystem 101 auf, das dazu ausgebildet ist, eine Bremskraft zum Abbremsen des Fahrzeugs 100 aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beizubehalten, und eine Antriebskraft aufzubringen, um das Fahrzeug 100 in dem bergauf führenden Straßenabschnitt fortzubewegen.
Das Verfahren 200 umfasst im Schritt 210 in 2a ein Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, und wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze T_Grenz
Das Verfahren umfasst außerdem im Schritt 230 in 2a ein Reduzieren der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt derart, dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 verringert wird, wenn das Fahrzeug 100 den bergauf führenden Straßenabschnitt erreicht, was daraus resultiert, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verringert wird.
Es versteht sich, dass das Verfahren 200 bei im Wesentlichen allen Fahrzeugtypen angewendet werden kann, die von einem elektrischen Maschinensystem 101 angetrieben werden und bei denen die Antriebskraft und die Bremskraft für den Antrieb und das Abbremsen des Fahrzeugs durch eine oder mehrere elektrische Maschinen 102 erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt angewendet werden, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 automatisch gesteuert wird, indem das elektrische Maschinensystem 101 des Fahrzeugs so gesteuert wird, dass auf dem bergab führenden Straßenabschnitt eine Bremskraft und auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt eine Antriebskraft bereitgestellt wird, die jeweils zum Erreichen einer gewünschten Geschwindigkeit erforderlich ist. Ein bergab führender Straßenabschnitt ist ein Straßenabschnitt, auf dem das Fahrzeug durch die Schwerkraft einer Beschleunigungskraft ausgesetzt ist. Ein bergauf führenden Stra-ßenabschnitt ist hier ein Straßenabschnitt, auf dem eine Antriebskraft durch eine Fahrzeugantriebseinheit, wie zum Beispiel das elektrische Maschinensystem 101 des Fahrzeugs, aufgebracht werden muss, um eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs aufrechtzuerhalten, d.h., wenn das Fahrzeug nicht durch die Schwerkraft beschleunigt wird.
Eine derartige automatische Geschwindigkeitssteuerung kann durch eine Tempomatsteuerung erfolgen. Eine Tempomatsteuerung wird in Fahrzeugen häufig durch zwei zusammenwirkende Systeme ausgeführt, eine Tempomatsteuerungsfunktion, die eine Antriebskraft von der Fahrzeugantriebseinheit fordert, und eine Bergabfahrt-Geschwindigkeitssteuerung, die verhindert, dass das Fahrzeug insbesondere bei Bergabfahrten eine zu hohe Geschwindigkeit entwickelt, indem eine Bremskraft eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung modifiziert die Strategie der Fahrzeuggeschwindigkeit und durch Ändern der im elektrischen Maschinensystem 101 erzeugten Energie, um die Wärmemenge zu reduzieren, die sich im elektrischen Maschinensystem 101 während des Bremsens auf dem bergab führenden Straßenabschnitt durch das elektrische Maschinensystem 101 entwickelt, wenn festgestellt wird, dass eine Gefahr der Überhitzung einer oder mehrerer Komponenten in dem elektrischen Maschinensystem 101 im anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt besteht. Dies geschieht durch eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit im bergab führenden Straßenabschnitt, was zu einer geringeren Bremsleistung und einer geringeren Leistungsentnahme aus dem elektrischen Maschinensystem 101 führt, da die Bremsleistung proportional zur Bremskraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Durch das Verringern der Bremskraft werden die Wärmeverluste im elektrischen Maschinensystem 101 reduziert, da beim Bremsen ein geringerer Strom an die Batterien geliefert wird, wenn Energie zurückgewonnen und die Batterien geladen werden. Außerdem sind die Wärmeverluste während eines Batterieladezyklus größer als die Wärmeverluste während des Entladezyklus. Daher ist es effizienter die Wärmeverluste durch eine Verringerung der Bremskraft zu reduzieren als durch eine Verringerung der Antriebskraft im anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt. Zudem verlängert sich durch die geringere Geschwindigkeit die Fahrzeit auf dem bergab führenden Straßenabschnitt, so dass mehr Zeit für die Kühlung der Komponenten des elektrischen Maschinensystems 101 zur Verfügung steht.
Es ist also das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Wärmeanstieg in dem elektrischen Maschinensystem 101 zu verringern, indem die Wärmeentwicklung in den Komponenten des elektrischen Maschinensystems 101 reduziert und die Zeit für die Kühlung der Komponenten verlängert wird. Dies kann durch eine Verringerung der von dem elektrischen Maschinensystem erzeugten Energie erfolgen, was durch eine Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden kann. Die physikalische Motivation für das Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch die folgenden Beziehungen gegeben sein.
Damit das Fahrzeug bergab nicht beschleunigt, ist eine Kraft F erforderlich, wobei diese Kraft F als das Gegenteil der sonst auf das Fahrzeug wirkenden Gesamtkräfte bestimmt werden kann. Diese Kraft erfordert eine Energie, die sich aus der folgenden Formel ergibt: $P_{Fahrzeug} = F * v, wobei:$

PFahrzeug: die vom elektrischen Maschinensystem des Fahrzeugs erzeugte Energie ist,
F: die Bremskraft oder die Antriebskraft ist, die vom elektrischen Maschinensystem aufgebracht wird, und
v: die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Da die Energie P_Fahrzeug elektronisch erzeugt wird, ist sie durch die folgende Beziehung gegeben: $P_{Fahrzeug} = U * I, wobei:$

PFahrzeug: die vom elektrischen Maschinensystem des Fahrzeugs erzeugte Energie ist,
U: die angelegte Spannung ist, und
I: der elektrische Strom ist.

Die Energie der Wärmeentwicklung in elektrischen Komponenten aufgrund von elektrischen Verlusten ist durch die folgende Beziehung gegeben: $P_{W \ddot{a} rme} = R * I^{2}, wobei:$

PWärme: die Energie der thermischen Energie/Wärme ist,
R: der elektrische Widerstand ist, und
I: der elektrische Strom ist.

Eine erhöhte Geschwindigkeit führt also zu einem proportionalen Anstieg des elektrischen Stroms. Dies wiederum führt zu Wärmeverlusten, die proportional zum Quadrat des elektrischen Stroms sind. Folglich führt eine geringere Geschwindigkeit zu einem höheren Wirkungsgrad der elektrischen Maschine.
Außerdem führt eine geringere Geschwindigkeit auch zu einer längeren Abkühlungszeit der Komponenten, denn: $t = s/v, wobei:$

t: die Zeit ist,
s: die Strecke des bergab führenden Straßenabschnitts ist, und
v: die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.

Ein Hauptvorteil der Verlängerung der Zeit t für die Fahrt bergab ist, dass die gesamte Kühlenergie E_Kühl aus dem Kühlsystem des Fahrzeugs zunehmen kann, da sie mit der Kühlleistung P_Kühl wie folgt zusammenhängt: $E_{K \ddot{u} hl} = P_{K \ddot{u} hl} * t, wobei:$

EKühl: die Kühlenergie ist,
PKühl: die Kühlleistung ist, und
t: die Zeit ist.

Dies kann zu einer Verringerung der Netto-Wärmeenergie E_{netto_Wärme} in den elektrischen Komponenten führen, da $E_{netto_W \ddot{a} rme} = E_{W \ddot{a} rme} - E_{K \ddot{u} hl}, wobei:$

Enetto_Wärme: die Netto-Wärmeenergie ist,
EWärme: die Wärmeenergie ist, und
EKühl: die Kühlenergie ist.

Zusätzlich zu den unter Bezugnahme auf die 2a beschriebenen Verfahrensschritten 210 - 230 kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, in jeweiligen Ausführungsformen, weitere optionale Schritte umfassen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 2b näher erläutert. 2b offenbart ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 200, das die unter Bezugnahme auf 2a beschriebenen Verfahrensschritte 210 - 230 und weitere optionale Schritte umfasst. Zu beachten ist, dass die in 2b dargestellten und hier beschriebenen Verfahrensschritte nicht unbedingt in der in 2b dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden müssen. Die Schritte können im Prinzip in jeder geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, solange die physischen Voraussetzungen und die zur Ausführung jedes Verfahrensschritts erforderlichen Informationen zum Zeitpunkt der Ausführung des Schritts verfügbar sind.
Im Schritt 202 des Verfahrens 200 in 2b wird ermittelt, ob das Fahrzeug auf einem bergab führenden Straßenabschnitt und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt fährt, auf denen das erfindungsgemäße Verfahren 200 angewendet werden kann.
Ein bergab führender Straßenabschnitt und ein anschließender bergauf führender Straßenabschnitt kann in einem Beispiel als ein abwärts gerichtetes oder abwärts geneigtes Gefälle verstanden werden und als ein anschließender bergauf führender Straßenabschnitt, der von dem Fahrzeug 100 erkannt wird, wie in 3a dargestellt.
3a zeigt ein Fahrszenario, in dem die Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens 200 umgesetzt werden können. Oben in der 3a ist eine Fahrstrecke eines Fahrzeugs, wie dem in 1 offenbarten Fahrzeug 100, dargestellt. So zeigt die 3a, dass sich das Fahrzeug 100 einem bergab führenden Straßenabschnitt 301 nähert, an den sich ein bergauf führenden Straßenabschnitt 302 anschließt.
An den in der 3a dargestellten bergab führenden Straßenabschnitt 301 schließt sich ein bergauf führender Straßenabschnitt 302 direkt an. Es ist jedoch zu beachten, dass der bergauf führende Straßenabschnitt 302 sich nicht unbedingt unmittelbar an den bergab führenden Straßenabschnitt 301 anschließen muss, sondern vielmehr ein bergauf führender Straßenabschnitt sein kann, der sich dem bergab führenden Stra-ßenabschnitt innerhalb eines Abstands zum Fahrzeug anschließt, wobei der Straßenabschnitt zwischen dem bergab führenden Straßenabschnitt und dem bergauf führenden Straßenabschnitt ein oder mehrere weitere abwärts geneigte Gefälle und weitere bergauf führende Straßenabschnitte aufweisen kann. Der Abstand zum Fahrzeug 100, bei dem es sich um einen Abstand handeln kann, innerhalb dessen ein nachfolgender bergauf führender Straßenabschnitt im Fahrzeug 100 erkannt werden kann, ist in der 3a als Abstand D dargestellt.
Der Abstand D kann in einem Beispiel auf die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 bezogen sein und einem Abstand zu einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt entsprechen, der erreicht wird, bevor die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 auf einen Temperaturschwellwert gesunken ist. Die Temperaturschwelle kann, bei einem Beispiel, einem voreingestellten Temperaturwert entsprechen. Bei einem anderen Beispiel kann die Temperaturschwelle der Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 an der Stelle entsprechen, an der das Fahrzeug in den bergab führenden Straßenabschnitt 301 eingetreten ist.
Bei einem anderen Beispiel kann der Abstand D ein vorbestimmter Abstand sein, innerhalb dessen die Topologie der Straße vor dem Fahrzeug, einschließlich der Stra-ßengefälle, im Fahrzeug 100 erfasst werden kann. Der Abstand D kann bei einem Beispiel ein in dem Steuersystem des Fahrzeugs vorkonfigurierter Abstand sein und zum Beispiel darauf basieren, wie die folgende Bergaufstrecke im Fahrzeug erfasst wird.
Bei einem Beispiel kann die Topologie der Straße vor dem Fahrzeug 100 mittels eines oder mehrerer Sensoren 130, die im Fahrzeug 100 enthalten sein können, wie zum Beispiel eine oder mehrere Kameras oder ein oder mehrere Radargeräte, erfasst werden. Wenn die Topologie der Straße vor dem Fahrzeug von dem einen oder den mehreren Sensoren 130 erfasst wird, kann der Abstand D durch die Reichweite des Sensors begrenzt sein, d.h. durch die Entfernung, über die der Sensor die Topologie der Straße vor dem Fahrzeug erfassen kann.
Bei einem weiteren Beispiel kann der anschließende bergauf führende Abschnitt auf der Grundlage von Kartendaten, zum Beispiel aus digitalen Karten, die im Fahrzeug 100 verfügbar sind und beispielsweise topografische Informationen enthalten, in Kombination mit Positionsdaten, zum Beispiel GPS-Daten, erfasst werden. Die Positionsdaten können dazu verwendet werden, den Standort des Fahrzeugs relativ zu den Kartendaten zu bestimmen, so dass die Straßenabschnittsinformationen aus den Kartendaten extrahiert werden können. Bei noch einem anderen Beispiel kann der anschließende bergauf führende Straßenabschnitt mittels mindestens eines anderen Fahrzeugs vor dem Fahrzeug 100 erfasst und beispielsweise über die mindestens eine Kommunikationseinrichtung 150 unter Verwendung von V2V-Kommunikation an das Fahrzeug 100 übermittelt werden. Der bergab führenden Straßenabschnitt kann auch von einer nahegelegenen Infrastruktureinrichtung erfasst und an das Fahrzeug 100 beispielsweise unter Verwendung von V2I-Kommunikation übermittelt werden.
Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug 100 auf einem bergab führenden Straßenabschnitt fährt, an den sich ein bergauf führender Straßenabschnitt anschließt, d.h. „JA“ im Schritt 202, fährt das Verfahren 200 mit dem Schritt 210 fort, andernfalls, d.h. „NEIN“ im Schritt 202, kehrt das Verfahren 200 zum Schritt 202 zurück oder wird beendet.
Die Funktion bisher bekannter automatischer Bergabfahrt-Geschwindigkeitssteuerungen, die zur Steuerung der Geschwindigkeit von auf einem bergab führenden Stra-ßenabschnitt fahrenden Fahrzeugen eingesetzt werden können, basiert auf einem Verhältnis zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der vordefinierten maximalen Bergabfahrtgeschwindigkeit, derart dass bei Erreichen der vordefinierten maximalen Bergabfahrtgeschwindigkeit eine Bremskraft aufgebracht wird. Das Aufbringen der Bremskraft wird dann so fortgesetzt, dass die vordefinierte maximale Bergabfahrtgeschwindigkeit beibehalten wird.
Die Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das auf einem bergab führenden Straßenabschnitt fährt, an den sich ein bergauf führender Straßenabschnitt anschließt, kann sowohl nach den bisher bekannten Verfahren als auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 200 anhand von 3a näher erläutert werden, die ein Diagramm der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt, wenn das Fahrzeug 100 die im oberen Teil der Figur dargestellte Strecke durchfährt. Das Geschwindigkeitsdiagramm ist im mittleren Teil der Figur dargestellt und als „Geschwindigkeit“ bezeichnet. 3a zeigt im unteren Teil der Figur auch Diagramme einer Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs und ein Diagramm der vom elektrischen Maschinensystem 101 erzeugten Kraft, bezeichnet als „Temperatur“ und „Kraft“.
Die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs kann in dieser Offenbarung als eine Temperatur von wenigstens einer Komponente des elektrischen Maschinensystems 101 verstanden werden. Bei der wenigstens einen Komponente kann es sich um eine Komponente handeln, bei der eine zu hohe Temperatur zu einer verkürzten Lebensdauer, zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads oder zu einem Ausfall der Komponente führen kann. Beispiele für solche Komponenten können Stator- und/oder Rotorwicklungen, Leistungselektronikmodule, Permanentmagnete der elektrischen Maschine 102, eine Batteriezelle im Batteriesystem 103 usw. sein.
Die in 3a dargestellte Fahrsituation wird in Form von Positionen wie P1, P2 usw. beschrieben.
Wie in 3a dargestellt, kann die ursprüngliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 vor dem Eintreten in den Bergabfahrt-Geschwindigkeitsbereich einer eingestellten Geschwindigkeit der Tempomatsteuerungsfunktion entsprechen und ist in 3a mit v_Soll bezeichnet. Wie bereits erläutert, kann sich die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs über die Zeit ändern, was hauptsächlich von der Kraft abhängt, die von dem elektrischen Maschinensystem aufgebracht wird, wenn das elektrische Maschinensystem 101 während der Fahrt des Fahrzeugs eine Antriebskraft oder eine Bremskraft bereitstellt. Elektrofahrzeuge verfügen in der Regel über ein Kühlsystem, um die Komponenten des elektrischen Maschinensystems 101 bei Bedarf zu kühlen, und sind im Allgemeinen so ausgelegt, dass sie einem hohen Leistungsbedarf standhalten. Daher kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs, vor dem Eintreten in den bergab führenden Straßenabschnitt 301, bei im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf einem konstanten Niveau T₁ gehalten werden, da die durch die Antriebskraft, die in 3a als P_p2 bezeichnet ist und aufgebracht wird, um die ursprüngliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten, erzeugte Wärme nicht größer ist als die, die durch das Kühlsystem in dem Fahrzeug und/oder die Umgebungsluft gekühlt werden kann. Wenn jedoch der Leistungsbedarf und damit die Wärmeentwicklung größer ist als die Kühlkapazität des Kühlsystems des Fahrzeugs, so kann es zu einer Überhitzung von Teilen des elektrischen Maschinensystems kommen.
Wie bereits erläutert, kann das Fahrzeug 100 so ausgelegt sein, dass es beim Bergabfahren eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beibehält. Wie in der 3a dargestellt, tritt das Fahrzeug an der ersten Position P₁ in den bergab führenden Straßenabschnitt 301 ein und wird durch die Schwerkraft von seiner ursprünglichen Geschwindigkeit v_Soll aus beschleunigt. Wenn das Fahrzeug durch die Schwerkraft beschleunigt wird, bevor die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ erreicht ist, so wird normalerweise keine Antriebskraft oder Bremskraft durch das elektrische Maschinensystem 101 aufgebracht. P₀ in 3 entspricht dem Zustand, bei dem das elektrische Maschinensystem 101 keine Kraft aufbringt. Somit kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs zwischen der Position P₁ und der Position P₃, wie in dargestellt, reduziert werden.
Gemäß bisher bekannter Verfahren wird, wenn das Fahrzeug 100 die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ an der Position P₃ in 3a erreicht hat, die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ zum Beispiel durch Aufbringen einer Bremskraft, bezeichnet als P_Brems1, mittels des elektrischen Maschinensystems 101 beibehalten. Die Bremskraft P_Brems1 wird dann so lange aufgebracht, bis das Fahrzeug 100 das Ende des bergab führenden Abschnitts 301 an der Position P₄ erreicht hat. Wenn also die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ erreicht ist, wird sie über die gesamte Strecke des bergab führenden Abschnitts 301 beibehalten, wie es in 3a durch das gestrichelte Diagramm der Geschwindigkeit zwischen den Positionen P₁ und P₄ dargestellt ist. Wenn die Bremskraft P_Brems1 durch das elektrische Maschinensystem 101 aufgebracht wird, d.h. zwischen der Position P₃ und der Position P₄ in 3a, steigt die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs an, wie es durch das gestrichelte Temperaturdiagramm dargestellt ist.
In der Fahrsituation in 3a schließt sich an den bergab führenden Straßenabschnitt 301 ein bergauf führender Straßenabschnitt 302 an, in den das Fahrzeug am Punkt P₄ eintritt. Die angelegte Bremskraft wird hier gelöst (P₀ in 3), und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 kann wieder sinken, um an der sechsten Position P₆ die ursprüngliche Geschwindigkeit zu erreichen, die vor dem Eintreten in den bergab führenden Abschnitt 301 aufrechterhalten wurde. Somit wird zwischen der Position P₄ und der Position P₆ keine Kraft vom elektrischen Maschinensystem 101 bereitgestellt. Die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs kann wieder gesenkt werden, wie in 3a durch das gestrichelte Diagramm zwischen der Position P₄ und der Position P₆ dargestellt.
Sobald die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll an der Position P₆ in der 3a erreicht ist, wird sie auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt beibehalten, indem mittels des elektrischen Maschinensystems 101 eine Antriebskraft P_p3 aufgebracht wird. Die im elektrischen Maschinensystem 101 entwickelte Wärme kann größer sein als die, die durch das Kühlsystem in dem Fahrzeug 100 gekühlt werden kann, und daher kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs wieder ansteigen, wie durch das gestrichelte Temperaturdiagramm zwischen der Position P₆ und der Position P₇ dargestellt.
Wie bereits erläutert, arbeitet ein elektrisches Maschinensystem 101 in einem Kraftfahrzeug 100 effizient und sicher, wenn seine Betriebstemperatur innerhalb seiner sicheren Betriebstemperatur liegt. Eine sichere Betriebstemperatur wird häufig durch einen Temperaturschwellwert T_Grenz begrenzt, wie in 3a dargestellt.
Die Temperaturschwelle T_Grenz kann unterschiedlich sein, je nachdem welche Komponente des Maschinensystems berücksichtigt wird. Die Temperaturschwelle T_Grenz einer Komponente oder eines Systems kann eine maximal zulässige Betriebstemperatur der Komponente oder des Systems darstellen oder aus verschiedenen Grenzwerten für verschiedene Komponenten bestehen, wobei der erste Grenzwert, der erreicht wird, auch für den Rest des elektrischen Maschinensystems 101 einen Grenzwert setzt. Wenn Temperaturen oberhalb der sicheren Betriebstemperatur erreicht werden, so kann der Verschleiß des elektrischen Maschinensystems 101 und seiner Komponenten zunehmen, was zu einer verkürzten Lebensdauer der Komponenten oder sogar zu einem Ausfall der Komponenten führen kann. Darüber hinaus hängt der Grad der Beschädigung oder des Verschleißes der Komponente, der auftritt, wenn die Temperaturschwelle der Komponente überschritten wird, von der Art der Komponente, der Höhe der Temperaturüberschreitung und der Dauer der Temperaturüberschreitung ab.
Für den Fall, dass die Leistung des elektrischen Maschinensystems 101 so ansteigt, dass die Kühlkapazität des Kühlsystems des Fahrzeugs über einen ausreichend langen Zeitraum überschritten wird, kann es sein, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 des Fahrzeugs die Temperaturschwelle T_Grenz erreicht. Ein solches Szenario ist in der 3a dargestellt, wo an der Position P₇ die Temperaturschwelle erreicht wird. Wie bereits erläutert, wird bei bisher bekannten Verfahren bei Erreichen der Temperaturschwelle T_Grenz die Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 verringert, zum Beispiel indem seine Kraft auf einen Wert, der in der 3a mit P_p1 bezeichnet ist, elektronisch begrenzt wird. Das von dem elektrischen Maschinensystem erzeugte Drehmoment wird dadurch reduziert, was zu einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit von der ursprünglichen Geschwindigkeit v_Soll aus auf eine reduzierte, in der 3a als v_1min bezeichnete Geschwindigkeit zwischen der Position P₇ und der Position P₁₁ führt, wie in dem gestrichelten Geschwindigkeitsdiagramm dargestellt. Die Geschwindigkeitsreduzierung erfolgt also so, dass die Temperaturschwelle T_Grenz auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt nicht überschritten wird. Es sollte klar sein, dass, wenn die Leistungsabgabe des elektrischen Maschinensystems 101 bei Erreichen der Temperaturschwelle T_Grenz nicht begrenzt und die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll auch nach Erreichen der Temperaturschwelle T_Grenz, d.h. zwischen der Position P₇ und der Position P₁₁, beibehalten würde, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturschwelle T_Grenz überschreiten würde, was eine Überhitzung oder sogar einen Ausfall des elektrischen Maschinensystems 101 zur Folge haben könnte.
An der Position P₉ in 3a erreicht das Fahrzeug 100 das Ende des bergauf führenden Straßenabschnitts, was bedeutet, dass, indem die von dem elektrischen Maschinensystem 101 aufgebrachte Kraft P_p1 derart beibehalten wird, dass die Temperaturschwelle T_Grenz nicht überschritten wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zunehmen und an der Position P₁₁ die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll erreichen wird. Die aufgebrachte Antriebskraft kann nun auf ein Niveau reduziert werden, das in 3a als P_p2 bezeichnet wird, um die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll beizubehalten, was eine Temperaturabnahme im elektrischen Maschinensystem 101 zur Folge hat, wie in dem Temperaturdiagramm an der Position P₁₁ dargestellt.
Deshalb kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nach den bisher bekannten Verfahren gesteuert wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgrund hoher Leistung, die von dem elektrischen Maschinensystem 101 erzeugt wird, und hoher Temperaturen in dem elektrischen Maschinensystem 101 stark eingeschränkt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren 200 steuert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 stattdessen, indem in dem in der 2b gezeigten Schritt 210 des Verfahrens 200 ermittelt wird, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 beibehalten wird.
Wie bereits erläutert, kann die eine Temperaturgrenze T_Grenz überschreitende Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 als die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 verstanden werden, die die Temperaturgrenze T_Grenz überschreitet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch gemäß einem Geschwindigkeitsprofil gesteuert wird, das hier als konfiguriertes Geschwindigkeitsprofil bezeichnet wird, und wenn keine geschwindigkeitsbegrenzenden Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 aufgrund von thermischen Beschränkungen im Fahrzeug zu verringern. Das konfigurierte Geschwindigkeitsprofil kann einer Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs 100 entsprechen, wenn das Fahrzeug dazu ausgelegt ist, eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ im bergab führenden Straßenabschnitt 301 und eine eingestellte Geschwindigkeit v_Soll einer Tempomatsteuerung im anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt 302 beizubehalten. Außerdem kann das konfigurierte Geschwindigkeitsprofil Geschwindigkeitsbeschränkungen aufgrund gesetzlicher Höchstgeschwindigkeiten auf einem kommenden Straßenabschnitt und/oder die kommende Straßentopologie berücksichtigen.
Bei einer Ausführungsform kann die Temperaturgrenze T_Grenz eine Temperatur sein, oberhalb derer die vom elektrischen Maschinensystem 101 aufgebrachte Kraft reduziert werden muss, um eine Überhitzung des elektrischen Maschinensystems 101 zu vermeiden.
Das Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, kann durch Vorhersage eines zukünftigen Leistungsbedarfs erfolgen, der von dem elektrischen Maschinensystem 101 benötigt wird, um das Fahrzeug 100 unter Beibehaltung einer Geschwindigkeit, die dem oben erwähnten konfigurierten Geschwindigkeitsprofil entspricht, von der Position des Eintritts in den bergab führenden Straßenabschnitt, d.h. der Position P₁ in 3a, bis zum Ende des anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitts an der Position P₉ in 3a fortzubewegen, und durch ein Schätzen einer Wärmeentwicklung in dem elektrischen Maschinensystem 101 auf der Grundlage des vorhergesagten Leistungsbedarfs. Auf der Grundlage der geschätzten Wärmeentwicklung kann ein Temperaturprofil des elektrischen Maschinensystems 101 bestimmt werden, das auch Temperaturschwankungen einer oder mehrerer Komponenten des elektrischen Maschinensystems 101 in dem kommenden Straßenabschnitt umfassen kann.
Der zukünftige von dem elektrischen Maschinensystem 101 benötigte Leistungsbedarf kann auf der Grundlage einer Reihe von Parametern vorhergesagt werden, die einen Einfluss auf die Temperatur der Komponenten des elektrischen Maschinensystems 101 haben. Bei einer Ausführungsform kann das Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, auf der Grundlage von Informationen erfolgen, die mit einem kommenden Straßenabschnitt in Zusammenhang stehen, wie zum Beispiel eine Fahrbahnneigung des bergab führenden Straßenabschnitts 301, eine Fahrbahnsteigung des bergauf führenden Straßenabschnitts 302, eine Länge des bergab führenden Straßenabschnitts 301, eine Länge des bergauf führenden Straßenabschnitts 302, eine Topologie des kommenden Straßenabschnitts und/oder Geschwindigkeitsbeschränkungen auf dem kommenden Straßenabschnitt. Derartige Informationen können aus digitalen Karten in Kombination mit Positionsdaten, zum Beispiel Informationen des Global Positioning Systems, GPS, gewonnen werden. Die Positionsdaten können dazu verwendet werden, den Standort des Fahrzeugs relativ zu den Kartendaten zu bestimmen, so dass die Informationen über den Straßenabschnitt aus den Kartendaten extrahiert werden können. Verschiedene moderne Tempomatsteuerungssysteme verwenden Kartendaten und Positionsdaten. Solche Systeme können dann dem erfindungsgemäßen System Kartendaten und Positionsdaten zur Verfügung stellen. Bei einem Beispiel können dem kommenden Straßenabschnitt zugehörige Informationen Kommunikationsinhalte sein, die von mindestens einem anderen Fahrzeug empfangen werden. Derartige Kommunikationsinhalte können zum Beispiel mittels V2V-Kommunikation, V2I-Kommunikation, V2X-Kommunikation oder dergleichen empfangen werden. Bei einem anderen Beispiel können topografische Informationen in dem Fahrzeug gespeichert und in Kombination mit Positionsdaten abgerufen werden. Bei noch einem weiteren Beispiel können dem kommenden Straßenabschnitt zugehörige Informationen im Fahrzeug mittels bordeigener Sensoren und Kameras oder Lidarsystemen gewonnen werden, die dem kommenden Straßenabschnitt zugehörige Informationen sammeln.
Durch Berücksichtigen der oben erwähnten, mit dem kommenden Straßenabschnitt assoziierten Informationen kann eine voraussichtliche Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 berechnet werden, die einer Antriebskraft entspricht, die erforderlich ist, um das Fahrzeug entsprechend einem Geschwindigkeitsprofil fortzubewegen. Bei einem Beispiel kann das Geschwindigkeitsprofil dem konfigurierten Geschwindigkeitsprofil in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 und dem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt 302 entsprechen. Bei einem anderen Beispiel kann das Geschwindigkeitsprofil die auf dem kommenden Straßenabschnitt geltenden Geschwindigkeitsbeschränkungen und/oder die Straßentopologie berücksichtigen. Beispielsweise kann das Fahrzeug dazu ausgelegt sein 80 km/h beizubehalten, aber die Fahrzeuggeschwindigkeit kann weiter begrenzt sein durch gesetzliche Geschwindigkeitsbeschränkungen auf dem kommenden Straßenabschnitt und/oder eine festgelegte Höchstgeschwindigkeit, die das Fahrzeug auf dem kommenden Straßenabschnitt aufgrund der Straßentopologie, wie zum Beispiel einer Straßenkrümmung, nicht überschreiten darf.
Bei einer Ausführungsform kann das Bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, ferner auf wenigstens einem Fahrzeugparameter basieren. Der wenigstens eine Fahrzeugparameter kann, bei einem Beispiel, zumindest eine Darstellung eines Gewichts des Fahrzeugs 101 enthalten. Beispielsweise kann, unter Verwendung der Newton'schen Bewegungsgesetze, die einer Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 entsprechende Antriebskraft oder Bremskraft auf der Grundlage von Parametern wie dem Fahrzeuggewicht, der Geschwindigkeit und der Neigung/Steigung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug berechnet werden, um nur einige zu nennen. Fahrzeugparameter, wie zum Beispiel das Fahrzeuggewicht, können im Steuersystem des Fahrzeugs 101 verfügbar sein oder mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren 130 im Fahrzeug nach herkömmlichen Verfahren ermittelt werden.
Bei einer Ausführungsform kann das Bestimmen, ob die Temperatur der elektrischen Maschine die Temperaturgrenze T_Grenz im bergauf führenden Straßenabschnitt überschreiten wird, ferner auf einem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems 101 beruhen. Das thermische Modell kann theoretische Modelle der Komponententemperatur in Abhängigkeit von der Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 enthalten. Somit kann die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 zum Beispiel auf der Grundlage theoretischer Modelle der Komponententemperatur in Abhängigkeit von der ermittelten Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 berechnet werden.
Bei einer Ausführungsform kann das thermische Modell zumindest die Wärmeentwicklung in dem elektrischen Maschinensystem 101, das eine Antriebskraft oder ein Bremskraft aufbringt, und die Kühlung der elektrischen Maschine durch ein Kühlsystem berücksichtigen, um Änderungen der Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 zu bestimmen.
Wie bereits erläutert, wäre in dem in der 3a dargestellten Fahrszenario die Temperaturgrenze T_Grenz bei einem Fahrzeug, das mit einer Geschwindigkeit, die dem oben erwähnten konfigurierten Geschwindigkeitsprofil entspricht, auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt fährt, an der Position P₇ überschritten worden.
Wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 den Temperaturschwellwert T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, d.h. bei „JA“ im Schritt 210, so wird das Verfahren 200 mit dem Schritt 230 fortgesetzt, andernfalls, d.h. bei „NEIN“ im Schritt 210, kehrt das Verfahren 200 zum Schritt 202 zurück oder wird beendet.
Im Schritt 230 des Verfahrens 200 wird die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 reduziert. Wenn also, wie in 3a dargestellt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 an der Position P₂ die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ erreicht hat, so wird, anstatt die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beizubehalten, die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten, wie durch das mit durchgezogener Linie dargestellte Geschwindigkeitsdiagramm veranschaulicht ist. Die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ kann beibehalten werden, indem eine Bremskraft, zum Beispiel die Bremskraft P_Brems2, wie in 3a dargestellt, mittels des elektrischen Maschinensystems 101 aufgebracht wird.
Da die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ geringer ist als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁, verlängert sich die Fahrzeit auf dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 bei Beibehaltung der zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ im Vergleich zu dem Fall, in dem die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beibehalten wird. Somit ist die zur Beibehaltung der zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ aufgebrachte Bremskraft P_Brems2 geringer als die Bremskraft PBrems₁, die zur Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ erforderlich gewesen wäre, da die Energie, die in dem bergab führenden Straßenabschnitt abgebremst werden muss, über einen längeren Zeitraum verteilt wird. Daher ist, wenn das Fahrzeug auf dem bergab führenden Straßenabschnitt fährt, die Wärmeentwicklung in dem elektrischen Maschinensystem 101 geringer als sie es gewesen wäre, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beibehalten worden wäre, wie in 3a dargestellt. Außerdem können, da die Fahrzeit auf dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert wird, die Komponenten der elektrischen Maschine effizienter gekühlt werden. Wenn also die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ beibehalten wird, d.h. zwischen der Position P₂ und der Position P₄ in 3a, so steigt die Temperatur der elektrischen Maschine 101 des Fahrzeugs an, wie das mit durchgezogener Linie dargestellte Temperaturdiagramm veranschaulicht. Der Temperaturanstieg ist jedoch geringer im Vergleich zu dem Temperaturanstieg, der aufgetreten wäre, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beibehalten worden wäre, wie das mit gestrichelter Linie dargestellte Temperaturdiagramm in 3a zeigt.
Bei einem Beispiel kann die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ so reduziert werden, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 geringer ist, wenn das Fahrzeug 100 den bergauf führenden Straßenabschnitt 302 erreicht, und eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 verlängert wird.
Indem die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 gesenkt wird, wenn das Fahrzeug 100 in den bergauf führenden Straßenabschnitt 302 eintritt, kann die Temperatur während eines längeren Zeitraums in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 unter der Temperaturgrenze T_Grenz gehalten werden, verglichen mit den bisher bekannten Verfahren, wenn die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll beibehalten wird. Daher muss die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 möglicherweise nicht so stark verringert werden, wie dies bei den bisher bekannten Verfahren erforderlich war, oder eine Verringerung kann vermieden werden. Wie bereits beschrieben, steigt somit in der in der 3a dargestellten Fahrsituation die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 an, wenn in dem bergauf führenden Straßenabschnitt eine Antriebskraft P_p3 aufgebracht wird, um die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll beizubehalten. Aufgrund der geringeren Temperatur an der Position, an der das Fahrzeug 100 den bergauf führenden Straßenabschnitt 302 erreicht, d.h. an der Position P₄, wird, wenn die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren, bei Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁, die Temperaturgrenze jedoch erst an der Position P₈ erreicht, d.h. an einer späteren Position im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren. Daher wird an der Position P₈ die Kraft des elektrischen Maschinensystems 101 auf ein Kraftniveau P_p1 reduziert, um ein Überschreiten der Temperaturgrenze T_Grenz zu vermeiden, und die Fahrzeuggeschwindigkeit wird verringert, bis das Ende des bergauf führenden Straßenabschnitts an der Position P₉ erreicht wird, was bedeutet, dass durch ein Aufrechterhalten der von dem elektrischen Maschinensystem 101 aufgebrachten Kraft P_p1 derart, dass die Temperaturschwelle T_Grenz nicht überschritten wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs höher wird und die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll an der Position P₁₀ erreicht, d.h. früher im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren. Die aufgebrachte Antriebskraft kann nun auf ein Niveau reduziert werden, das in der 3a als P_p2 bezeichnet wird, um die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll beizubehalten, was zu einer Temperaturabnahme in dem elektrischen Maschinensystem 101 führt, wie in dem Temperaturdiagramm an der Position P₁₀ dargestellt ist. Wie in der 3a dargestellt, wird die Geschwindigkeitsabnahme in dem bergauf führender Straßenabschnitt so verringert, dass die erreichte Mindestgeschwindigkeit von v_1min auf v_2min erhöht wird.
Darüber hinaus kann, im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren, durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 auch nach Erreichen des Endes des bergauf führenden Straßenabschnitts verringert werden. Wie in 3a dargestellt, erreicht das Fahrzeug 100 die ursprüngliche Geschwindigkeit v_Soll, bei der die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 zu sinken beginnt, im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren früher. Die geringere Temperatur kann bei der Weiterfahrt des Fahrzeugs vorteilhaft sein. Wenn beispielsweise eine Bremskraft oder eine Antriebskraft aufgebracht werden muss, so dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 wieder ansteigt, ist eine niedrigere Anfangstemperatur von Vorteil.
Es versteht sich, dass die Größe der Geschwindigkeitsreduzierung von der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ aus einen Einfluss darauf hat, ob oder wann die Temperaturgrenze T_Grenz erreicht wird. 3b zeigt ein ähnliches Fahrszenario wie 3a und veranschaulicht, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 durch unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeitsstufen in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 beeinflusst werden kann. In 3b sind also drei verschiedene konstante Geschwindigkeitsstufen 1-3, die entsprechenden Temperaturdiagramme 1-3 des elektrischen Maschinensystems 101 und die daraus resultierende Geschwindigkeitsabnahme 1-3 in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 dargestellt. Wenn also die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß Diagramm 1 in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehalten wird, so steigt die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 so an, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergauf führenden Straßenabschnitt entsprechend dem Diagramm 1 reduziert werden muss. Die Geschwindigkeitsabnahme in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 gemäß den Stufen 2 bzw. 3 hängt in ähnlicher Weise jeweils von der beibehaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß Stufe 2 bzw. 3 in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 ab.
Bei einer Ausführungsform wird die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ im Schritt 230 des Verfahrens 200 so reduziert, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 auf oder unter der Temperaturgrenze T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt gehalten wird. Somit kann, wie in 3b dargestellt, durch eine Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der bergab führenden Straße auf eine Stufe, die der Stufe 3 in 3b entspricht, die Notwendigkeit einer Geschwindigkeitsreduzierung auf dem bergauf führenden Straßenabschnitt entfallen.
In der 3b weist der dargestellte bergab führende Straßenabschnitt Abschnitte mit unterschiedlichen Fahrbahnneigungen auf. Die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ kann bei einem Beispiel einer Durchschnittsgeschwindigkeit entsprechen, die das Fahrzeug 100 in dem bergab führenden Straßenabschnitt beibehält, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt 230 des Verfahrens 200 reduziert wurde. Bei einem Beispiel kann die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ einer konstanten Geschwindigkeitsstufe entsprechen, die niedriger ist als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁, wie in 3b durch die Geschwindigkeitsdiagramme 1, 2 und 3 in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 dargestellt.
Bei einer Ausführungsform kann sich die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ entlang des bergab führenden Straßenabschnitts 301 dynamisch ändern. Die zweite Geschwindigkeit v₂ des Fahrzeugs 100 kann beispielsweise von der Neigung des bergab führenden Straßenabschnitts abhängen und durch Aufrechterhalten einer konstanten Bremskraft in dem bergab führenden Straßenabschnitt erreicht werden. Wenn die von dem elektrischen Maschinensystem 101 aufgebrachte Bremskraft auf einem konstanten Niveau gehalten wird, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs variieren, wenn sich die Neigung des bergab führenden Straßenabschnitts ändert. Eine sich dynamisch ändernde Fahrzeuggeschwindigkeit entlang des bergab führenden Straßenabschnitts ist in 3b durch das Geschwindigkeitsdiagramm 2' dargestellt. Die 3b zeigt auch Diagramme von Kräften, die von dem elektrischen Maschinensystem 101 aufgebracht werden. Somit kann, anstelle der Beibehaltung einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit auf dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 gemäß dem Geschwindigkeitsdiagramm 2 durch Aufbringen einer konstanten Bremskraft 2, eine variable Geschwindigkeit gemäß dem Geschwindigkeitsdiagramm 2' beibehalten werden. In steilen Abschnitten des bergab führenden Straßenabschnitts 301, d.h. zwischen der Position P₁ und der Position P₂, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einem niedrigeren Niveau gehalten werden als in den weniger steilen Abschnitten, d.h. zwischen der Position P₂ und der Position P₃. Durch das Aufbringen einer konstanten Bremskraft im bergab führenden Straßenabschnitt gemäß dem Kräftediagramm 2' wird die Spitzenbremskraft verringert, und die Energierückgewinnung kann zunehmen.
Bei einer Ausführungsform kann die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 so reduziert werden, dass eine gesamte Bremsenergie, die in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 zur Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ aufgebracht worden wäre, während der verlängerten Fahrzeit so aufgebracht wird, dass eine Spitzenbremskraft verringert wird. Die Energierückgewinnung ist im Allgemeinen effizienter, wenn sie bei geringerer Leistung erfolgt. Daher kann die Regeneration des regenerativen Bremssystems so optimiert werden, dass mehr Energie zurückgewonnen wird.
Die Reduzierung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ im Schritt 230 kann auf der Grundlage einer Reihe von Faktoren erfolgen.
Bei einer Ausführungsform kann die Reduzierung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 so erfolgen, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 einer verlängerten Fahrzeit entsprechen kann. So kann in einem optionalen Schritt 220 des Verfahrens 200, der dem Schritt 230 vorausgeht, die verlängerte Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 bestimmt werden.
Die verlängerte Fahrzeit kann so bestimmt werden, dass, wenn das Fahrzeug 100 während der verlängerten Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 fährt, ein erforderliches Temperaturniveau in dem elektrischen Maschinensystem 101 erreicht wird, wenn das Fahrzeug den bergauf führenden Straßenabschnitt 302 erreicht.
Bei einem Beispiel kann, im Vergleich zu dem Temperaturniveau, das erreicht worden wäre, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 beibehalten worden wäre, das erforderliche Temperaturniveau niedriger sein.
Das erforderliche Temperaturniveau kann bei einem Beispiel einer Anfangstemperatur in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 so entsprechen, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 nicht überschreitet, wenn das Fahrzeug gemäß einem konfigurierten Geschwindigkeitsprofil fährt. Bei einem anderen Beispiel kann das erforderliche Temperaturniveau einer Anfangstemperatur in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 so entsprechen, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 die Temperaturgrenze T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 während einer vorbestimmten Zeitdauer überschreiten kann, wenn das Fahrzeug gemäß einem konfigurierten Geschwindigkeitsprofil fährt.
Die verlängerte Fahrzeit kann, zumindest teilweise, auf einer Reihe von Parametern beruhen, d.h. der Neigung des bergab führenden Straßenabschnitts 301, einer Länge des bergab führenden Straßenabschnitts 301, dem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems 101 und/oder dem Gewicht des Fahrzeugs, und nach herkömmlichen Methoden ermittelt werden. Beispielsweise kann, unter Verwendung der Newton'schen Bewegungsgesetze und unter Berücksichtigung der Neigung und der Länge des bergab führenden Straßenabschnitts sowie des Gewichts des Fahrzeugs 100, eine Belastung des elektrischen Maschinensystems 101 berechnet werden. Die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 kann zum Beispiel auf der Grundlage theoretischer Modelle der Temperatur der Komponente in Abhängigkeit von der Motorlast berechnet werden.
Durch eine Verringerung der aufgebrachten Bremskraft durch Abbremsen während eines längeren Zeitraums in dem bergab führenden Straßenabschnitt 310 im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 reduziert und die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt verlängert. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur der Komponenten niedriger ist als es sonst der Fall wäre, so dass die Antriebskraft in dem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt dadurch, dass eine höhere Temperaturentwicklung zugelassen wird, erhöht werden kann, so dass, in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 320, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 erhöht und die Fahrzeit verringert wird. Wenn die verkürzte Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt gleich der verlängerten Fahrzeit in dem bergauf führenden Straßenabschnitt ist, wird die Gesamtenergieeffizienz des Fahrzeugs erhöht, da, wie bereits erläutert, eine Verringerung der Bremskraft energieeffizienter ist als eine Verringerung der Antriebskraft.
Somit kann in einer Ausführungsform unter Energieeffizienzgesichtspunkten die erforderliche Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 so bestimmt werden, dass sie maximal der Verlängerung der Fahrzeit entspricht, die durch das Erreichen der Temperaturgrenze T_Grenz durch die elektrische Maschine in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 verursacht würde, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 beibehalten worden wäre.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die verlängerte Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 für das Fahrzeug, das das konfigurierte Geschwindigkeitsprofil beibehält, auf der Grundlage der verlängerten Fahrzeit des Fahrzeugs 100 in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 301 bestimmt werden, verursacht durch die Geschwindigkeitsabnahme aufgrund der Tatsche, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101 eine Temperaturgrenze T_Grenz erreicht, verglichen mit der Fahrzeit in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302, wenn keine Verringerung der Geschwindigkeit durchgeführt würde.
Wenn die verlängerte Fahrzeit im optionalen Schritt 220 bestimmt wurde, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt 230 auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 so reduziert werden, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt der bestimmten verlängerten Fahrzeit entspricht oder geringer ist als diese.
Gemäß einem Aspekt der vorliegende Erfindung wird eine Steueranordnung 120 zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs 100 vorgestellt. Die Steueranordnung 120 weist Einrichtungen 121 auf, die dazu ausgelegt sind, zu bestimmen, ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze T_Grenz in dem bergauf führenden Straßenabschnitt 302 überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 beibehalten wird. Darüber hinaus weist die Steueranordnung 120 Einrichtungen 122 auf, die dazu ausgelegt sind, die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 so zu reduzieren, dass, im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems 101, wenn das Fahrzeug 100 den bergauf führenden Straßenabschnitt 302 erreicht, geringer ist, was aus einer verlängerten Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt 301 resultiert.
Die Steueranordnung 120, zum Beispiel eine Vorrichtung oder eine Steuereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, kann dazu ausgelegt sein, alle die obigen, in den Ansprüchen und in den hierin beschriebenen Ausführungsformen genannten Verfahrensschritte auszuführen. Die Steueranordnung 120 ist somit mit den oben beschriebenen Vorteilen für jede einzelne jeweilige Ausführungsform versehen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug 100, das die Steueranordnung 120 aufweist.
Nun wird Bezug genommen auf die 4, die die Steueranordnung 400/120 darstellt, die den oben genannten Steuereinrichtungen 121 und 122 entsprechen oder diese enthalten kann, d.h. die Steuereinrichtung, die die Verfahrensschritte der offenbarten Erfindung ausführt. Die Steueranordnung 400/120 weist eine Recheneinheit 401 auf, die im Wesentlichen durch jede geeignete Art von Prozessor oder Mikrocomputer gebildet werden kann, zum Beispiel von einer Schaltung zur digitalen Signalverarbeitung (Digital Signal Processor, DSP), oder einer Schaltung mit einer vorgegebenen spezifischen Funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Die Recheneinheit 401 ist mit einer in der Steueranordnung 400/120 angeordneten Speichereinheit 402 verbunden, wobei die Speichereinheit der Recheneinheit 401 zum Beispiel den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten zur Verfügung stellt, die die Recheneinheit 601 benötigt, um Berechnungen durchführen zu können. Die Recheneinheit 401 ist auch dazu ausgelegt, Teilergebnisse oder Endergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit 402 zu speichern.
Darüber hinaus ist die Steueranordnung 400/120 mit Vorrichtungen 411, 412, 413, 414 zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen ausgestattet. Diese Eingangs- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute enthalten, die von den Vorrichtungen 411, 413 zum Empfangen von Eingangssignalen als Informationen erfasst und in Signale umgewandelt werden können, die von der Recheneinheit 401 verarbeitet werden können. Diese Signale werden dann der Recheneinheit 401 zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtungen 412, 414 zur Übertragung von Ausgangssignalen sind dazu ausgelegt, von der Recheneinheit 401 empfangene Signale umzuwandeln, um zum Beispiel durch Modulation der Signale Ausgangssignale zu erzeugen, die an andere Teile des und/oder Systeme in dem Fahrzeug 100 übertragen werden können.
Jede der Verbindungen zu den Vorrichtungen zum Empfangen und Übertragen von Eingangs- und Ausgangssignalen kann aus einem oder mehr als einem der folgenden Elemente bestehen: einem Kabel; einem Datenbus, wie zum Beispiel einem CAN-Bus (Controller Area Network Bus), einem MOST-Bus (Media Orientated Systems Transport Bus) oder einer anderen Buskonfiguration; oder aus einer drahtlosen Verbindung. Ein Fachmann wird verstehen, dass der oben erwähnte Computer aus der Recheneinheit 401 und der oben erwähnte Speicher aus der Speichereinheit 402 bestehen kann.
Steuersysteme in modernen Fahrzeugen weisen in der Regel aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen bestehende Kommunikationsbussysteme auf, um eine Reihe von elektronischen Steuergeräten (ECUs) oder Reglern und verschiedene im Fahrzeug angeordnete Komponenten miteinander zu verbinden. Ein solches Steuersystem kann eine große Anzahl von Steuereinrichtungen aufweisen, und die Verantwortung für eine bestimmte Funktion kann auf mehr als eine Steuereinrichtung aufgeteilt sein. Fahrzeuge der gezeigten Art umfassen daher oft wesentlich mehr Steuereinrichtungen als in den 1 und 4 dargestellt, was dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet bekannt ist.
Bei einer gezeigten Ausführungsform kann die Erfindung durch die oben genannten Steuereinrichtungen 121 und 122 realisiert werden. Die Erfindung kann jedoch auch, ganz oder teilweise, in einer oder mehreren anderen Steuereinrichtungen, die bereits im Fahrzeug 100 vorgesehen sind, oder in einer speziellen Steuereinrichtung für die Erfindung realisiert werden.
Hier und in diesem Dokument werden Einheiten bzw. Einrichtungen oft als zur Ausführung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt beschrieben. Dies schließt auch ein, dass die Einheiten bzw. Einrichtungen zum Ausführen dieser Verfahrensschritte ausgebildet und/oder konfiguriert sind.
Die Steuereinrichtungen 121 und 122 sind in 1 als separate Einheiten dargestellt. Diese Einheiten können jedoch logisch getrennt, aber physisch in derselben Einheit implementiert sein, oder sie können sowohl logisch als auch physisch zusammen angeordnet sein. Die Einheiten können zum Beispiel Gruppen von Befehlen entsprechen, die in Form von Programmiercodes vorliegen können, die in einen Prozessor/eine Recheneinheit 401 eingegeben und von diesem/r verwendet werden, wenn die Einheit aktiv ist und/oder zur Ausführung ihres Verfahrensschritts verwendet wird.
Der Fachmann wird verstehen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern eines Motors auch in einem Computerprogramm implementiert werden können, das, wenn es in einem Computer ausgeführt wird, den Computer anweist, das Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm besteht in der Regel aus einem Computerprogrammprodukt 403, das auf einem nicht-temporären/nicht-flüchtigen digitalen Speichermedium gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in das computerlesbare Medium des Computerprogrammprodukts aufgenommen ist. Das computerlesbare Medium weist einen geeigneten Speicher auf, wie zum Beispiel: einen ROM (Read-Only Memory), einen PROM (Programmable Read-Only Memory), einen EPROM (Erasable PROM), einen Flash-Speicher, einen EEPROM (Electrically Erasable PROM), eine Festplatteneinheit, etc. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Stattdessen bezieht sich die Erfindung auf alle verschiedenen Ausführungsformen, die in den Umfang der unabhängigen Ansprüche fallen, und umfasst diese.

Claims

Verfahren (200), ausgeführt von einer Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (100) in einem bergab führenden Straßenabschnitt (301) und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt (302), wobei das Fahrzeug (100) ein elektrisches Maschinensystem (101) aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs (100) aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) beizubehalten, und eine Antriebskraft zum Fortbewegen des Fahrzeugs (100) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) aufzubringen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen (210), ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) beibehalten wird, und wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird: Reduzieren (230) der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart, dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems (101) geringer ist, wenn das Fahrzeug (100) den bergauf führenden Straßenabschnitt (302) erreicht, was daraus resultiert, dass eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) verlängert wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei die Temperaturgrenze (T_Grenz) eine Temperatur ist, oberhalb derer die von dem elektrischen Maschinensystem (101) aufgebrachte Kraft verringert werden muss, um eine Überhitzung des elektrischen Maschinensystems (101) zu vermeiden.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen (210), ob die Temperatur des elektrischen Maschinensystems die Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird, zumindest teilweise auf einem oder mehreren Parametern aus der Gruppe: Fahrbahnneigung des bergab führenden Straßenabschnitts (301), Fahrbahnsteigung des bergauf führenden Straßenabschnitts (302), eine Länge des bergab führenden Straßenabschnitts (301), eine Länge des bergauf führenden Straßenabschnitts (302), eine Topologie des kommenden Straßenabschnitts und/oder Geschwindigkeitsbeschränkungen auf dem kommenden Straßenabschnitt, basiert.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (210), ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird, ferner auf einem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems (101) basiert.
Verfahren (200) nach Anspruch 4, wobei das thermische Modell zumindest die Wärmeentwicklung durch das eine Kraft aufbringende elektrische Maschinensystem (101) und die Kühlung des elektrischen Maschinensystems, zum Beispiel durch ein Kühlsystem und/oder die Umgebungsluft, berücksichtigt, um Änderungen der Temperatur des elektrischen Maschinensystems (101) zu bestimmen.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 3-5, wobei das Bestimmen (210), ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems (101) eine Temperaturgrenze (Ti) überschreiten wird, ferner auf wenigstens einem Fahrzeugparameter basiert, wobei der wenigstens eine Fahrzeugparameter zumindest eine Darstellung eines Gewichts des Fahrzeugs (101) enthält.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) entlang des bergab führenden Straßenabschnitts (301) dynamisch ändern kann.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reduzieren (230) der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Stra-ßenabschnitt (301) umfasst, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) derart reduziert wird, dass die Temperatur des elektrischen Maschinensystems auf oder unter der Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt gehalten wird.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird, ferner umfasst: Bestimmen (220) einer erforderlichen Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301), zumindest teilweise basierend auf einem oder mehreren der folgenden Parameter: der Fahrbahnneigung des bergab führenden Straßenabschnitts (301), der Länge des bergab führenden Straßenabschnitts (301), dem thermischen Modell des elektrischen Maschinensystems (101) und/oder dem Gewicht des Fahrzeugs (100), und Reduzieren (230) der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) der bestimmten erforderlichen Fahrzeitverlängerung entspricht.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1-8, das, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur die Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Stra-ßenabschnitt (302) überschreiten wird, ferner umfasst: Bestimmen (220) der erforderlichen Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart, dass die Fahrzeitverlängerung in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) maximal der Verlängerung der Fahrzeit entspricht, die durch das Erreichen der Temperaturgrenze (T_Grenz) durch das elektrische Maschinensystem in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) verursacht würde, wenn die ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) beibehalten worden wäre, und Reduzieren (230) der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart, dass die Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) der bestimmten erforderlichen Fahrzeitverlängerung entspricht.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Reduzieren (230) der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart, dass die gesamte Bremsenergie, die in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) zur Beibehaltung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) aufgebracht worden wäre, während der verlängerten Fahrzeit so aufgebracht wird, dass eine Spitzenbremskraft verringert wird.
Steueranordnung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (100) in einem bergab führenden Straßenabschnitt (301) und einem anschließenden bergauf führenden Straßenabschnitt (302), wobei das Fahrzeug (100) ein elektrisches Maschinensystem (101) aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs (100) aufzubringen, um eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) beizubehalten, und eine Antriebskraft zum Fortbewegen des Fahrzeugs (100) aufzubringen, wobei die Steueranordnung dazu ausgebildet ist: zu bestimmen (210), ob eine Temperatur des elektrischen Maschinensystems eine Temperaturgrenze (T_Grenz) in dem bergauf führenden Straßenabschnitt (302) überschreiten wird, wenn die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) beibehalten wird, und die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (v₂) in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) derart zu reduzieren (230), dass im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁) beibehalten worden wäre, die Temperatur des elektrischen Maschinensystems (101) geringer ist, wenn das Fahrzeug (100) den bergauf führenden Straßenabschnitt (302) erreicht, was daraus resultiert, dass eine Fahrzeit in dem bergab führenden Straßenabschnitt (301) verlängert wird.
Fahrzeug (100), das eine Steueranordnung (120) nach Anspruch 12 aufweist.
Computerprogramm, das Befehle enthält, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Computerlesbares Medium, das Befehle enthält, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.