DE112013004514T5

DE112013004514T5 - Erkennung und Nutzung freier Energie

Info

Publication number: DE112013004514T5
Application number: DE112013004514.1T
Authority: DE
Inventors: Axel Eriksson; Fredrik Roos; Martin Svensson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-05-28
Also published as: WO2014058383A3; WO2014058383A2; SE1351200A1; SE539394C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren und ein System zur Erkennung kostenloser Energie und Nutzung der kostenlosen Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System. Das Verfahren umfasst eine Simulation von mindestens einem zukünftigen Geschwindigkeitsprofil vsim auf einem vor einem Fahrzeug liegenden Straßenabschnitt auf der Grundlage von Informationen über den Straßenabschnitt. Das Verfahren umfasst eine Erkennung auf der Grundlage mindestens eines zukünftigen zukünftiges Geschwindigkeitsprofils vsim, ob auf dem Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar sein wird. Verfügbare kostenlose Energie ist hier als überschüssige Energie definiert, die das Fahrzeug in einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollensim und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsensim hat, wenn dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollensim der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsensim folgt. Das Verfahren umfasst auch eine Nutzung der verfügbaren kostenlosen Energie zum Auffüllen mindestens eines Energiespeichers in mindestens einem fahrzeugseitigen System, das Energie aus einem Antriebsstrang des Fahrzeugs bezieht.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen kostenloser Energie und Nutzen der kostenlosen Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein System, das zum Erkennen kostenloser Energie und Nutzen der kostenlosen Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 31 geeignet ist, und ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das erfindungsgemäße Verfahren implementieren.
Hintergrund
Die folgende Beschreibung des Hintergrunds stellt eine Beschreibung des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung dar und muss deshalb nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
Die Kraftstoffkosten für Motorfahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Busse, stellen eine beträchtliche Ausgabe für ihren Besitzer oder Benutzer dar. Beispielsweise sind im Fall einer Spedition neben den Beschaffungskosten für ein Fahrzeug die Hauptausgabeposten für seinen Routinebetrieb der Lohn für den Fahrer, Reparatur- und Wartungskosten und die Kraftstoffkosten für den Fahrzeugantrieb. Die Kraftstoffkosten können hier die Rentabilität des Unternehmens ganz erheblich beeinflussen. Eine große Vielfalt verschiedener Systeme wurden deshalb zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs entwickelt, beispielsweise kraftstoffeffiziente Motoren und kraftstoffsparende Geschwindigkeitsregler.
Es gibt Verfahren nach dem Stand der Technik, um Motoren im Kraftstoffverbrauch sparsamer und Fahrzeuge energieeffizienter zu machen. Einige dieser Verfahren nutzen die kinetische Energie eines Fahrzeugs aus, indem sie diese in verschiedene Bordsysteme zurückspeisen, beispielsweise beim Abbremsen des Fahrzeugs.
Einige Beispiele für bisherige Verfahren und Vorrichtungen, die Verbrauchereinheiten mit dem Bremssystem eines Fahrzeugs verbinden und/oder das Bremssystem eines Fahrzeugs in einer optimierten Weise steuern sollen, sind nachstehend beschrieben.
DE 10 2010 005 730 bezieht sich auf ein Verfahren zum Versorgen eines Kompressors für ein Motorfahrzeug mit Energie. Der Kompressor wird aktiviert, wenn die Bremsvorrichtung des Fahrzeugs aktiviert wird. Ein Verbinden des Kompressors mit der Bremsvorrichtung hängt deshalb von einer stattfindenden Aktivierung der Bremsvorrichtung ab, wodurch ermöglicht wird, dass die im System aufgebaute kinetische Energie für den Kompressor genutzt werden kann.
DE 10 2006 049 760 bezieht sich auf ein Lastfahrzeug mit einem Bremssystem. Verschiedene Verbrauchereinheiten wie etwa Luftkompressor, Kühlanlage oder Stromgenerator können mit dem Fahrzeugmotor verbunden sein. Die Verbrauchereinheiten werden vorteilhaft dann verbunden, wenn ein Bremsvorgang des Fahrzeugs stattfindet, mit dem Ziel, zu ermöglichen, dass der Betrieb der Verbrauchereinheiten herabgesetzt wird, wenn kein Bremsvorgang stattfindet, und dadurch potenziell Kraftstoff einzusparen.
EP 1900588 bezieht sich auf ein ein Fahrzeug betreffendes Verfahren zum Berechnen optimaler Betriebsparameter und auf ein entsprechendes Hilfssystem für einen kraftstoffsparenden Betrieb. Das Verfahren berechnet deshalb den optimalen Kraftstoffverbrauch auf der Grundlage der so genannten Fahrzeugkennlinien, Fahrbedingungen und vorbestimmten Zeitgrenzen. Der Fahrer wird mit Hinweisen versehen, damit er so fahren kann, dass er einen optimalen Kraftstoffverbrauch erzielt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die oben erwähnten bekannten Verfahren arbeiten insofern nicht zufriedenstellend, als sie Fahrzeuge nicht ausreichend kraftstoffsparend und energieeffizient machen können.
Es ist im Allgemeinen der Fall, dass Bedarf besteht für einen intelligenten Antrieb eines Fahrzeugs, der kraftstoffsparend und energieeffizient ist, zu Emissionen führt, die in geringer Menge auftreten und nicht schädlich sind, und/oder minimalen Fahrzeugverschleiß verursacht. Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System anzubieten, die einen intelligenten Antrieb des Fahrzeugs ergeben.
Das Ziel wird durch das oben genannte Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 erreicht. Es wird auch durch das oben genannte System gemäß dem kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 31 und durch das oben genannte Computerprogramm und Computerprogrammprodukt erreicht.
Erfindungsgemäß wird, beispielsweise durch eine Simulationseinheit, auf einem vor dem Fahrzeug liegenden Straßenabschnitt eine Simulation mindestens eines zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim für eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt. Die Simulation erfolgt auf der Grundlage von Informationen über diesen vorausliegenden Straßenabschnitt.
Darauf folgt, beispielsweise mittels einer Erkennungseinheit, ein Durchführen einer Erkennung, ob auf diesem Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar sein wird. Die Erkennung verfügbarer kostenloser Energie erfolgt auf der Grundlage des mindestens einen simulierten zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim.
Die verfügbare kostenlose Energie nimmt erfindungsgemäß die Form überschüssiger Energie an, die das Fahrzeug in einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgangs Bremsen_sim hat, wenn die Simulation zeigt, dass dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsen_sim folgt.
Die erkannte verfügbare kostenlose Energie wird dann genutzt, beispielsweise durch eine Nutzeinheit, um mindestens einen Energiespeicher in mindestens einem fahrzeugseitigen System aufzufüllen, das Energie aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs bezieht.
Die vorliegende Erfindung führt somit dazu, dass die erkannte verfügbare kostenlose Energie potenziell für eine nachfolgende Nutzung in einem oder mehreren Energiespeichern an Bord des Fahrzeugs gespeichert wird. Der Energiespeicher kann beispielsweise die Form eines Tanks, eines Behälters, eines umschlossenen Raums, eines Kompressors oder einer aufladbaren Batterie annehmen.
Wenn die kostenlose Energie, die erfindungsgemäß verfügbar ist, wenn einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim ein simulierter aktiver Bremsvorgang Bremsen_sim folgt, nicht durch Anwenden der vorliegenden Erfindung ausgenutzt wird, würde sie durch den durch den aktiven Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist weggebremst, der dem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim entspricht.
Die vorliegende Erfindung nutzt somit Simulationen eines oder mehrerer zukünftiger Geschwindigkeitsprofile v_sim, um kostenlose Energie festzustellen, die genutzt werden kann, ohne den Fahrzeugantrieb zu beeinträchtigen. Die erfindungsgemäß erkannte verfügbare kostenlose Energie nimmt die Form von kinetischer Energie des Fahrzeugs an, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, die beim aktiven Bremsen des Fahrzeugs in Form von Wärme verloren ginge. Somit kann überschüssige Energie, die wirklich kostenlos ist insofern, dass sie verloren wäre, wenn sie von der vorliegenden Erfindung nicht genutzt würde, erkannt und genutzt werden, um die Energiespeicher in den fahrzeugseitigen Systemen aufzufüllen.
Die vorliegende Erfindung führt deshalb dadurch zu einem energieoptimierten Kraftstoffverbrauch, dass Energiespeicher aufgefüllt werden, ohne den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen. Die kostengünstige und umweltfreundliche Gesamtwirkung besteht darin, dass das Fahrzeug weniger Kraftstoff verbraucht.
Erfindungsgemäß kann schon vor dem aktiven Bremsen ein Vorbremsen erfolgen, da die Simulation zeigt, dass das aktive Bremsen anschließend erforderlich ist, wodurch es möglich wird, dass der Energietransfer zu den Energiespeichern vor dem aktiven Bremsen beginnt. Der Energietransfer zu den Energiespeichern wird somit maximiert, während gleichzeitig eine Bremswirkung veranlasst wird, die zu diesem Vorbremsen führt.
Der optimierte Kraftstoffverbrauch, der durch die vorliegende Erfindung erzielt wird, hat auch eine positive Wirkung auf die Emissionen des Fahrzeugs. Die immer strengeren Anforderungen, die aktuell für Emissionen und Emissionsmengen aus Kraftfahrzeugen festgelegt werden, machen den verringerten Kraftstoffverbrauch und die folglich verringerten Emissionen des Fahrzeugs in hohem Maße vorteilhaft.
Ein Verringern des Fahrzeugverschleißes, beispielsweise an Bremsbelägen, Bremsen und/oder Bremssystemen, kann ebenfalls die Betriebskosten für das Fahrzeug senken, während gleichzeitig der verringerte Verschleiß auch die Zeit verkürzt, in der Fahrzeuge außerhalb der Straße in der Werkstatt stehen.
Ein intelligenter Antrieb der Fahrzeuge, der kraftstoffsparend ist, zu Emissionen führt, die in geringer Menge auftreten und nicht schädlich sind, und minimalen Fahrzeugverschleiß verursacht, kann im Allgemeinen als wünschenswert bezeichnet werden.
Kurze Liste der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend detaillierter erläutert, Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Bezugsbezeichnungen für gleiche Elemente verwendet werden, und wobei:
1 ein Beispiel für ein Fahrzeug darstellt,
2 ein Ablaufplan für ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
3 ein Beispiel für eine Fahrsituation darstellt, für die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann,
4 ein Beispiel für eine Fahrsituation darstellt, für die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann,
5 ein Beispiel für eine Fahrsituation darstellt, für die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann,
6 ein Beispiel für einen Druckbereich eines Kompressors darstellt,
7 eine Steuerungseinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 stellt schematisch einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs 100 dar, bei dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 101, der in konventioneller Weise über eine Abtriebswelle 102 des Motors in der Regel über ein Schwungrad über eine Kupplung 106 mit einem Getriebe 103 verbunden ist. Das Getriebe 103 ist hier schematisch als eine Einheit veranschaulicht, könnte aber physisch auch die Form einer Vielzahl zusammenwirkender Getriebe annehmen, beispielsweise ein Bereichsgetriebe, ein Hauptgetriebe und ein Splitgetriebe, die sich im Antriebsstrang des Fahrzeugs befinden.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner Antriebswellen 104, 105 die mit seinen Antriebsrädern 111, 112 verbunden sind und durch eine Abtriebswelle 107 des Getriebes 103 über ein Achsengetriebe 108, beispielsweise ein konventionelles Differential, angetrieben werden. Das Fahrzeug umfasst ferner Räder 113, 114, die antreibend sein können oder nicht und so angeordnet sein können, dass sie das Fahrzeug lenken.
Das Fahrzeug 100 ist ferner mit verschiedenen unterschiedlichen Bremssystemen 150 ausgestattet, die ein konventionell funktionierendes Bremssystem umfassen können, beispielsweise in Form von Radbremsen 151, 152, 153, 154 mit Bremsscheiben und/oder Bremstrommeln mit zugehörigen Bremsbelägen oder dergleichen, die den Rädern 111, 112, 113, 114 des Fahrzeugs benachbart sind. Das Bremssystem 150 kann auch eine oder mehrere Ergänzungs-/Hilfsbremsen umfassen, beispielsweise eine Bremse 155, die auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs wirkt, beispielsweise einen Retarder, eine elektromagnetische Bremse und/oder eine Dekompressionsbremse oder eine Abgasbremse. Ein Retarder kann die Form eines vor dem Getriebe befindlichen Primärretarders und/oder eines hinter dem Getriebe befindlichen Sekundärretarders annehmen. Eine elektromagnetische Bremse kann sich an jeder geeigneten Position befinden, an der sie auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs wirken kann. Eine Dekompressionsbremse kann in den Motor integriert sein.
Ergänzungs-/Hilfsbremsen können auch eine Abgasbremse umfassen, die eine im Abgasauslass montierte Klappe dazu nutzt, die Pumpverluste des Motors und dadurch das Bremsmoment zu erhöhen, um eine Bremswirkung bereitzustellen. Die Abgasbremse kann auch als im Motor 101 oder mindestens im Motor und seinem Abgasbehandlungssystem 170 integriert betrachtet werden. Die Bremsen 155, die auf den Antriebsstrang wirken, sind hier schematisch als auf die Abtriebswelle 107 des Getriebes wirkend dargestellt, aber sie könnten sich im Wesentlichen überall im Antriebsstrang befinden und im Wesentlichen an jeder beliebigen Position wirken, an der eine Bremswirkung bereitgestellt werden kann.
Der Motor 101 kann auf der Grundlage von Anweisungen von einem Geschwindigkeitsregler 120 gesteuert werden, um eine konstante Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten und/oder die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren, beispielsweise um einen Kraftstoffverbrauch zu erzielen, der innerhalb vernünftiger Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzen optimiert ist. Die Funktion des Geschwindigkeitsreglers ist nachstehend detaillierter beschrieben.
Das Fahrzeug 100 ist auch mit mindestens einer Steuerungseinheit 130 ausgestattet, die dazu geeignet ist, verschiedene unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs zu steuern, beispielsweise den Motor 101, das Bremssystem 150 und ein oder mehrere fahrzeugseitige Systeme 160, die Energie aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs beziehen. Dieses eine oder die mehreren Systeme 160 sind schematisch in 1 als auf die Abtriebswelle 107 des Getriebes wirkend dargestellt, aber sie könnten sich im Wesentlichen überall im Antriebsstrang befinden und im Wesentlichen an jeder beliebigen Position wirken, an der Energie aus dem Antriebsstrang bezogen und/oder ausgenutzt werden kann. Diese Systeme 160 können sich auch separat vom Antriebsstrang befinden, mit einer energieleitenden Einrichtung zwischen ihnen und dem Antriebsstrang. Ein Beispiel für ein solches separat befindliches fahrzeugseitiges System ist schematisch in 1 in Form des Bremssystems 150 veranschaulicht.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben, umfasst die Steuerungseinheit 130 des erfindungsgemäßen Systems zum Erkennen und Nutzen kostenloser Energie eine Simulationseinheit 131, eine Erkennungseinheit 132 und eine Nutzeinheit 133.
Einem Fachmann ist ersichtlich, dass die Steuerungseinheit auch so angeordnet sein könnte, dass sie eine oder mehrere weitere Einheiten an Bord des Fahrzeugs betreibt, beispielsweise die Kupplung 106 und/oder das Getriebe 103 (im Schaubild nicht dargestellt).
Die mindestens eine Steuerungseinheit 130 ist im Schaubild separat vom Geschwindigkeitsregler 120 dargestellt, aber sie können miteinander Informationen austauschen. Sie können auch logisch getrennt sein, aber physisch als eine einzige Einheit implementiert sein oder logisch und physisch gemeinsam untergebracht/implementiert sein.
Heutige Fahrzeuge weisen deshalb häufig ein oder mehrere Systeme auf, die mit einem oder mehreren Energiespeichern ausgestattet sind, die mit Energie aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs geladen/aufgefüllt werden können. Solche fahrzeugseitigen Systeme, die Energiespeicher verwenden, können mindestens ein Hilfssystem umfassen, das einen Energiespeicher aufweist, beispielsweise ein Hilfssystem, das einen Kompressor, der Teil des Bremssystems 150 ist, einen Kompressor, der Teil einer Klimaanlage ist, einen Temperaturregler, der Teil einer Klimaanlage ist, eine Batterie, ein Kühlsystem, das zum Kühlen des Motors 101 geeignet ist, und/oder ein Kühlsystem, das zum Kühlen des Bremssystems 150 geeignet ist, umfasst.
Hilfssysteme umfassen in dieser Beschreibung Unterstützungssysteme an Bord des Fahrzeugs, d. h. Systeme, die nicht direkt für seinen Antrieb verwendet werden. Sie nehmen beispielsweise die Form verschiedener Kühlsysteme an. Die vorliegende Erfindung kann bei einem Hilfssystem eingesetzt werden, das einen Energiespeicher verwendet.
Fahrzeugseitige Systeme, die Energiespeicher verwenden, können auch mindestens ein energienutzendes System (Energieentnahme, power take-off PTO) umfassen, beispielsweise eine Kühl- oder Tiefkühleinrichtung zum Transport von beispielsweise Lebensmitteln oder sonstigen Tiefkühlwaren. Es können auch sonstige Arten von energienutzenden Systemen vorliegen, wobei verschiedene unterschiedliche Maschinen mit dem Fahrzeug verbunden und von diesem mit Energie versorgt werden können. Energienutzende Systeme, die einen oder mehrere Energiespeicher verwenden, die mit Energie aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs geladen/aufgefüllt werden können, können die vorliegende Erfindung einsetzen.
Bei einem Hybridfahrzeug kann eine hybride Nebeneinheit Energie in einem Energiespeicher speichern und dazu dienen, elektrische Energie aus der Bewegung des Antriebsstrangs für die anschließende Nutzung beim Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen.
In dieser Beschreibung ist die Erfindung oft beispielhaft für die Nutzung in Hilfssystemen mit Energiespeichern dargestellt, sie könnte aber im Wesentlichen für alle oben beschriebenen verschiedenen Arten fahrzeugseitiger Systeme, die Energiespeicher verwenden, genutzt werden, d. h. Systeme, die irgendeine Fähigkeit aufweisen, Energie in einer beliebigen Form zu speichern und zu halten.
Die gespeicherte Energie kann vom fahrzeugseitigen System genutzt werden, um eine Funktion auszuführen. Beispielsweise kann ein Hilfssystem, das Luftkompressoren für das Bremssystem 150 umfasst, Energie speichern, indem es mittels des Luftkompressors den Luftdruck in einem Behälter aufbaut. Ein Hilfssystem, das Stromgeneratoren umfasst, kann beispielsweise Energie in einer Batterie speichern. Im Falle von Kühl- und/oder Klimaanlagen nimmt der Energiespeicher die Form des eigentlichen Raums an, der gekühlt/geheizt wird, d. h. die Luft, die im Raum enthalten ist und deren Temperatur geregelt werden soll. Der Energiespeicher kann somit beispielsweise die Form der Luft annehmen, die in einer Fahrerkabine oder in einem Kühlschrank oder Tiefkühlgerät enthalten ist. Dann ermöglicht es die vorliegende Erfindung beispielsweise, dass die Temperatur dieser Luft einer Extrakühlung unterzogen wird, wenn kostenlose Energie verfügbar ist, und ermöglicht es somit, wenigstens teilweise zu vermeiden, dass für anschließendes Kühlen Energie genutzt werden muss, die nicht kostenlos ist.
Die vorliegende Erfindung kann im Fall von im Wesentlichen allen Arten fahrzeugseitiger Systeme mit Energiespeichern eingesetzt werden und ist beispielsweise insbesondere für fahrzeugseitige Systeme geeignet, die eine relativ leichte Bremswirkung bereitstellen, verglichen mit derjenigen, die zum Bremsen des Fahrzeugs erforderlich ist.
2 ist ein Ablaufplan für ein Verfahren 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren betrifft ein Erkennen kostenloser Energie für ein Fahrzeug und auch ein Nutzen dieser erkannten kostenlosen Energie in mindestens einem System, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist.
Als ein erster Schritt 201 des Verfahrens wird beispielsweise durch eine Simulationseinheit 131 auf einem vor dem Fahrzeug 100 liegenden Straßenabschnitt eine Simulation mindestens eines zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim für eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist durchgeführt. Die Simulation erfolgt hier auf der Grundlage von Informationen über diesen Straßenabschnitt, der zur Zeit der Simulation noch vor dem Fahrzeug liegt. Die Simulation des mindestens einen zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim ist nachstehend detaillierter beschrieben.
Als ein zweiter Schritt 202 des Verfahrens wird beispielsweise durch eine Erkennungseinheit 132 eine Erkennung durchgeführt, ob auf dem durch die Simulation erfassten Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar sein wird. Die Erkennung erfolgt hier auf der Grundlage des mindestens einen simulierten zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die verfügbare kostenlose Energie als eine Menge überschüssiger Energie definiert, die das Fahrzeug 100 in einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim hat, wenn die Simulation zeigt, dass dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsen_sim folgt. Mit anderen Worten, verfügbare kostenlose Energie kann erkannt werden, wenn die Simulationen zeigen, dass das Fahrzeug einen simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim durchläuft, gefolgt von einem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim. Diese kostenlose Energie würde dann simuliert als verfügbar im simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim und beim aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim. Die Simulationen Rollen_sim und Bremsen_sim werden nachstehend detaillierter beschrieben.
Verfügbare kostenlose Energie bedeutet in dieser Beschreibung kinetische Energie, die für das Fahrzeug verfügbar ist, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, die beim aktiven Bremsen des Fahrzeugs in Form von Wärme verloren ginge.
Als ein dritter Schritt 203 des Verfahrens wird die im zweiten Schritt 202 erkannte verfügbare kostenlose Energie genutzt, beispielsweise durch eine Nutzeinheit 133, um mindestens einen Energiespeicher in mindestens einem fahrzeugseitigen System aufzufüllen, das Energie aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs bezieht. Die erkannte kostenlose Energie wird hier deshalb für eine mögliche anschließende Nutzung in einem oder mehreren Energiespeichern an Bord des Fahrzeugs gespeichert.
Der Form des Energiespeichers hängt von der Art des fahrzeugseitigen Systems ab, durch das er genutzt wird. Er kann beispielsweise einen Tank, einen Behälter, einen umschlossenen Raum, einen Kompressor oder einen Akkumulator jeder beliebigen, für den Zweck geeigneten Art umfassen.
Die vorliegende Erfindung nutzt somit Simulationen eines oder mehrerer zukünftiger Geschwindigkeitsprofile v_sim, um kostenlose Energie festzustellen, die genutzt werden kann, ohne den Fahrzeugantrieb zu beeinträchtigen. Die kostenlose Energie, die erfindungsgemäß verfügbar ist, wenn einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim ein simulierter aktiver Bremsvorgang Bremsen_sim folgt, würde, wenn sie nicht durch Anwenden der vorliegenden Erfindung ausgenutzt wird, durch den aktiven Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist weggebremst, der dem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim entspricht. Somit kann überschüssige Energie, die wirklich kostenlos ist insofern, dass sie verloren wäre, wenn sie von der vorliegenden Erfindung nicht genutzt würde, erkannt und genutzt werden, um die Energiespeicher in den fahrzeugseitigen Systemen aufzufüllen.
Es ist auch möglich, durch Einsetzen der vorliegenden Erfindung mehr kostenlose Energie auszunutzen, als beim Anwenden bisheriger Technik, da die Energie im Zeitraum des Rollens, bevor die Bremsen tatsächlich aktiviert werden, und nicht nur beim Bremsen ausgenutzt wird. Dies ermöglicht es, einen größeren Anteil der vorhandenen überschüssigen Energie auszunutzen. Im Fall eines Hilfssystems mit einer konstanten Verbindungsleistung, so dass die gespeicherte Energie gleich der mit der Zeit multiplizierten Leistung ist (E = sum(P·dt)) ist dies leicht ersichtlich. Die vorliegende Erfindung verlängert den Zeitraum kostenloser Energie im Vergleich zum Stand der Technik und ermöglicht es, mehr kostenlose Energie auszunutzen.
Diese Beschreibung beschreibt die vorliegende Erfindung unter anderem auf der Grundlage von simulierten Geschwindigkeitsprofilen v_sim, Ist-Fahrzeuggeschwindigkeiten v_ist, simulierten Zeiträumen des Rollens Rollen_sim, Ist-Zeiträumen des Rollens Rollen_ist, simulierten aktiven Bremsvorgängen Bremsen_sim und aktiven Ist-Bremsvorgängen Bremsen_ist. Diese Parameter und ihre gegenseitigen Beziehungen werden nun definiert.
Das mindestens eine simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim stellt mindestens eine Simulation mindestens einer entsprechenden jeweiligen Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist auf dem Straßenabschnitt dar. Bei einer Ausführungsform wird angenommen, dass der Geschwindigkeitsregler dazu dient, die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist zu regeln, und dies zu der Zeit der Simulation, zu der der Straßenabschnitt noch vor dem Fahrzeug liegt. Die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist ist dann ein Parameter, der einer tatsächlich resultierenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, wenn das simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim für einen tatsächlichen Straßenabschnitt in eine praktische Fahrsituation umgesetzt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird angenommen, dass der Geschwindigkeitsregler ausgeschaltet ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit manuell gesteuert wird, beispielsweise über ein Gaspedal. Das simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim kann dann auf einer Annahme beruhen, dass eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit der Geschwindigkeit entspricht, die vom Fahrer für den vorausliegenden Straßenabschnitt gewünscht wird und die auch als der Soll-Geschwindigkeit v_soll entsprechend betrachtet werden kann.
Dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim für das mindestens eine simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim ist ein Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist für die mindestens eine jeweilige Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist zugeordnet, die dem mindestens einen simulierten Geschwindigkeitsprofil v_sim entspricht. Mit anderen Worten, der Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist ist ein Parameter, der einem tatsächlich resultierenden Zeitraum des Rollens des Fahrzeugs entspricht, wenn der simulierte Zeitraum des Rollens Rollen_sim für einen tatsächlichen Straßenabschnitt in eine praktische Fahrsituation umgesetzt wird.
Dem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim für das mindestens eine simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim ist ein aktiver Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist für die mindestens eine jeweilige Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist zugeordnet, die dem mindestens einen simulierten Geschwindigkeitsprofil v_sim entspricht. Mit anderen Worten, der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist ist ein Parameter, der einem tatsächlich resultierenden Bremsvorgang des Fahrzeugs entspricht, wenn der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsen_sim für einen tatsächlichen Straßenabschnitt in eine praktische Fahrsituation umgesetzt wird.
Viele Fahrzeuge sind heute mit einem Geschwindigkeitsregler 120 ausgestattet. Ein Ziel des Geschwindigkeitsreglers besteht darin, eine gleichförmige vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen. Dies erfolgt entweder durch Anpassen des Motordrehmoments, um eine Verlangsamung zu vermeiden, oder durch Ausüben einer Bremswirkung bei Bergabfahrten, bei denen das Fahrzeug durch sein eigenes Gewicht beschleunigt wird. Ein allgemeineres Ziel des Geschwindigkeitsreglers besteht darin, ein bequemes Fahren und einen größeren Komfort für den Fahrer des Fahrzeugs zu erreichen.
Ein Fahrer eines Motorfahrzeugs mit Geschwindigkeitsregler wählt üblicherweise eine Soll-Geschwindigkeit v_soll als die Geschwindigkeit, die das Fahrzeug wunschgemäß auf ebenen Straßen beibehalten soll. Ein Geschwindigkeitsregler stellt dann einem Motorsystem des Fahrzeugs eine Referenzgeschwindigkeit v_ref bereit, die zum Steuern des Motors verwendet wird. Die Soll-Geschwindigkeit v_soll kann daher als Eingangssignal für den Geschwindigkeitsregler betrachtet werden, und die Referenzgeschwindigkeit v_ref als Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers, das zum Steuern des Motors dient, wodurch sich eine Regelung der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist ergibt.
Herkömmliche Geschwindigkeitsregler (cruise control CC) behalten deshalb eine konstante Referenzgeschwindigkeit v_ref bei, die der vom Fahrer gewählten Soll-Geschwindigkeit v_soll entspricht. Der Wert der Referenzgeschwindigkeit v_ref wird hier nur geändert, wenn der Benutzer selbst die Soll-Geschwindigkeit v_soll während der Fahrt anpasst.
Heute gibt es Geschwindigkeitsregler, so genannte ökonomische Geschwindigkeitsregler, beispielsweise Ecocruise und ähnliche Geschwindigkeitsregler, die den aktuellen Fahrwiderstand bewerten sollen und auch den vergangenen Fahrwiderstand kennen. Ein erfahrener Fahrer, der ein Fahrzeug ohne Geschwindigkeitsregler benutzt, kann den Kraftstoffverbrauch verringern, indem er seinen Fahrstil an die Merkmale der vorausliegenden Straße anpasst, so dass unnötiges Abbremsen und/oder kraftstoffverbrauchende Beschleunigungen vermieden werden können. Eine Weiterentwicklung dieser ökonomischen Geschwindigkeitsregler versucht, auf der Grundlage von Kenntnissen über die vorausliegende Straße den adaptiven Fahrstil des erfahrenen Fahrers nachzuahmen, so dass der Kraftstoffverbrauch möglichst gering gehalten werden kann, da dies die Rentabilität für einen Eigentümer des Fahrzeugs, beispielsweise eine Spedition oder dergleichen, in erheblichem Maße beeinflusst.
Ein Beispiel für eine solche Weiterentwicklung eines ökonomischen Geschwindigkeitsreglers ist ein vorausschauender Geschwindigkeitsregler („look ahead” cruise control LACC), d. h. ein strategischer Geschwindigkeitsregler, der Kenntnisse über vorausliegende Straßenabschnitte nutzt, d. h. Kenntnisse über Beschaffenheit der vorausliegenden Straße, um die Konfiguration der Referenzgeschwindigkeit vref zu bestimmen. Hier ist es daher erlaubt, dass die Referenzgeschwindigkeit v_ref innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs v_min bis v_max von der vom Fahrer gewählten Soll-Geschwindigkeit v_soll abweicht, um auf eine Weise zu funktionieren, die mehr Kraftstoff einspart.
Kenntnisse über den vorausliegenden Straßenabschnitt können beispielsweise die vorherrschende Topologie, die Kurvigkeit der Straße, Verkehrssituationen, Straßenbauarbeiten, die Verkehrsdichte und den Straßenzustand umfassen. Sie können auch eine Geschwindigkeitsbeschränkung für den vorausliegenden Straßenabschnitt und/oder ein Verkehrszeichen neben der Straße umfassen. Diese verschiedenen Arten von Kenntnissen sind beispielsweise verfügbar aus Ortungsinformationen, beispielsweise GPS-Informationen (Global Positioning System), Informationen von einem oder mehreren GNSS (globales Navigationssatellitensystem), GLONASS, Galileo und Compass oder Informationen von einem relativen Ortungssystem, das optische Sensoren nutzt, Karteninformationen und/oder topologische Informationen, Wetterberichte, über drahtlose Kommunikation, beispielsweise Rundfunk, verfügbare Informationen. Informationen über vorausfahrende Fahrzeuge können auch Teil der Kenntnisse über den vorausliegenden Straßenabschnitt bilden, möglicherweise unter Verwendung beispielsweise einer Radar- und/oder Kameraausrüstung, um die Informationen über vorausfahrende Fahrzeuge und Positionen des eigenen Fahrzeugs zu ermitteln.
Diese gesamten Kenntnisse können auf verschiedene Weise genutzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können sie dazu genutzt werden, vorherzusagen, ob ein aktiver Bremsvorgang stattfinden wird. Beispielsweise können Kenntnisse über eine vorausliegende Geschwindigkeitsbeschränkung auch für Kraftstoffeffizienz genutzt werden, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, bevor die geschwindigkeitsbeschränkte Zone erreicht wird. Genauso können Kenntnisse über ein Verkehrsschild, das beispielsweise Informationen über einen vorausliegenden Kreisverkehr oder eine vorausliegende Kreuzung vermittelt, für Kraftstoffeffizienz genutzt werden, indem abgebremst wird, bevor der Kreisverkehr oder die Kreuzung erreicht wird. Ein Basieren des Geschwindigkeitsreglers auf Positionsinformationen in Kombination mit topografischen Karteninformationen ermöglicht es, inkorrekte Entscheidungen aufgrund einer falschen Wahrnehmung eines Straßengefälles durch einen Fahrer zu vermeiden.
Ein vorausschauender Geschwindigkeitsregler (LACC) ermöglicht es beispielsweise, die Referenzgeschwindigkeit v_ref vor einer steilen Bergauffahrt auf einen Wert über der Soll-Geschwindigkeit v_soll zu erhöhen, da das Fahrzeug rechnerisch aufgrund des hohen Antriebsstranggewichts relativ zur Motorleistung auf dem steilen Anstieg Geschwindigkeit verlieren wird. Somit wird Zeit gespart, was bedeutet, dass ein LACC als Verbesserung der Fahreigenschaften betrachtet werden kann. Genauso ermöglicht der LACC, die Referenzgeschwindigkeit v_ref vor einer Bergabfahrt, bei der das Fahrzeug rechnerisch durch sein hohes Antriebsstranggewicht beschleunigt wird, auf einen Wert unter der Soll-Geschwindigkeit v_soll herabzusetzen. Das Konzept besteht hier darin, dass es eine sparsamere Kraftstoffnutzung darstellt, einen Nutzen aus der Beschleunigung des Fahrzeugs durch sein Eigengewicht bei einer Bergabfahrt zu ziehen, als vor dem Abhang zu beschleunigen und dann bei der Bergabfahrt zu bremsen. Der LACC kann somit den Kraftstoffverbrauch verringern, ohne die Reisezeit groß zu beeinflussen.
Es gibt auch Geschwindigkeitsregler, die einen aktuellen Fahrwiderstand als Entscheidungsgrundlage dafür verwenden, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit variieren sollte. Bei solchen Geschwindigkeitsreglern kann es erlaubt sein, dass die Referenzgeschwindigkeit v_ref innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs v_min bis v_max auf der Grundlage mindestens einer Kennlinie des Fahrwiderstands, beispielsweise seiner Größe und/oder seines Musters im Zeitverlauf, von der Soll-Geschwindigkeit v_soll abweicht.
Wie oben erwähnt, gibt es auch Geschwindigkeitsregler, die Radar und/oder Kameras nutzen, um Informationen über vorausfahrende Fahrzeuge zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Informationen über vorausfahrende Fahrzeuge dazu genutzt werden, vorherzusagen, ob ein aktiver Bremsvorgang stattfinden wird, da die Informationen dazu genutzt werden können, das eigene Fahrzeug daran zu hindern, auf ein vorausfahrendes Fahrzeug aufzufahren. Auf der Grundlage dieser Kenntnisse kann der Geschwindigkeitsregler auch die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs v_min bis v_max regeln, beispielsweise um einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen beizubehalten. Beispielsweise bei Bergabfahrten oder in Situationen, in denen das Fahrzeug seine Ist-Geschwindigkeit verringern muss, wurden Kraftstoffeinsparungen früher durch einen verringerten Bedarf an positivem Motordrehmoment oder Schleppen erreicht. Ein verringerter Bedarf an positivem Motordrehmoment bedeutet, dass die Antriebskraft in Fahrtrichtung, die vom Motor über die Antriebsräder geliefert wird, verringert wird, beispielsweise durch verringerte Kraftstoffeinspritzung im Motor, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert wird.
In dieser Beschreibung ist Schleppen eine Form des Rollens, wobei das Fahrzeug mit geschlossenem Antriebsstrang fährt, d. h. wobei der Verbrennungsmotor mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist, während gleichzeitig die Kraftstoffzufuhr zum Motor ausgeschaltet ist, das Fahrzeug somit durch seine kinetische Energie angetrieben wird. Da die Kraftstoffzufuhr zum Motor ausgeschaltet ist, besteht ein Vorteil dieser Art von Betrieb darin, dass der Verbrauch des Motors genauso null ist. Diese Art von Betrieb bedeutet auch, dass der Motor über den Antriebsstrang von den Antriebsrädern des Fahrzeugs angetrieben wird, ein Zustand, der als „Schleppen” bezeichnet wird, wobei die Trägheit des Motors zu einer Bremswirkung führt, d. h. das Fahrzeug motorgebremst wird.
Eine weitere Form des Rollens in dieser Beschreibung ist der Freilauf, der eine Möglichkeit darstellt, den Kraftstoffverbrauch zu senken, indem veranlasst wird, dass die kinetische Energie des Fahrzeugs das Fahrzeug bei offenem Antriebsstrang antreibt. Ein Freilauf führt zu einem noch geringeren Kraftstoffverbrauch als ein Schleppen, da ein Motorbremsen eliminiert wird, während gleichzeitig die Motordrehzahl auf ein Minimum verringert wird. Ein Freilauf kann bei laufendem oder ausgeschaltetem Motor stattfinden, d. h. bei ausgeschalteter Kraftstoffzufuhr oder im Leerlauf des Motors.
Freilauf in dieser Beschreibung bedeutet, dass der Motor des Fahrzeugs von seinen Antriebsrädern getrennt ist, so dass der Antriebsstrang offen ist. Diese Trennung der Antriebsräder vom Motor, auch als Öffnen des Antriebsstrangs bezeichnet, kann beispielsweise bewirkt werden, indem das Getriebe in einen neutralen Zustand versetzt wird oder indem die Kupplung ausgerückt wird. Dies bedeutet, dass im Freilauf im Wesentlichen keine Leistung vom Motor auf die Antriebsräder übertragen wird. In dieser Beschreibung ist mit Freilauf auch eine einer Vielzahl von Antriebsmaschinen eines Fahrzeugs erfasst, beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug, die von den Antriebsrädern angetrieben wird. Es ist somit beispielsweise eine Betriebsart eines Hybridfahrzeugs erfasst, bei der ein Verbrennungsmotor von den Antriebsrädern getrennt ist, aber ein Elektromotor weiterhin Leistung auf die Antriebsräder übertragen kann.
Ein Freilauf verringert die Kräfte, die gegen die Bewegung des Fahrzeugs wirken, in beträchtlichem Maße, da sich die Motorreibung F_mot dann auf einen Wert verringert, der im Wesentlichen gleich null (0) ist. Der Freilauf kann deshalb durch diese Verringerung des Fahrzeugwiderstands den Kraftstoffverbrauch beträchtlich senken. In bestimmten Freilaufsituationen muss dem Motor jedoch Leerlaufkraftstoff zugeführt werden, um zu verhindern, dass er steht, während er in anderen Situationen stehen darf.
Die vorliegende Erfindung erkennt und nutzt somit kostenlose Energie, die für das Fahrzeug verfügbar ist. Ein Beispiel für eine Fahrsituation, bei der kostenlose Energie vorliegen kann, ist gegeben, wenn der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist eingeleitet wird, entweder durch den Fahrer des Fahrzeugs oder durch ein Steuerungssystem des Fahrzeugs, weil eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit auf dem Straßenabschnitt einen Wert erreicht, der größer oder gleich einer Geschwindigkeit v_max ist, die auf diesem Straßenabschnitt die zulässige Höchstgeschwindigkeit ist.
Die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max kann von einem oder mehreren Parametern abhängen, beispielsweise einer für das Fahrzeug ermittelten Bergab-Regelgeschwindigkeit v_barg, einem Abstand zu dem mindestens einen vorausfahrenden Fahrzeug, ein Gefälle des Straßenabschnitts, eine Kurvigkeit des Straßenabschnitts, eine Geschwindigkeitsbeschränkung für den Straßenabschnitt und/oder eine Fahreinschränkung, beispielsweise eine Fahrzeugschlange oder ein Unfall auf diesem Straßenabschnitt.
Wenn das Fahrzeug mit Pedalbetätigung fährt, um seine Geschwindigkeit zu regeln, kann beispielsweise angenommen werden, dass eine zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max 5 km/h höher ist als eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit. Alternativ kann im Fall der Pedalbetätigung das System adaptiv lernen, bei welcher Geschwindigkeit der Fahrer normalerweise das Fahrzeug abbremst, und kann diese adaptive Bremsgeschwindigkeit als zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max verwenden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsteht die verfügbare kostenlose Energie in Bezug auf einen Bergababschnitt des Straßenabschnitts. Wenn beispielsweise eine Bergab-Regelgeschwindigkeit v_barg für das Fahrzeug ermittelt wird, weiß das System gemäß der vorliegenden Erfindung, dass das Fahrzeug gebremst wird, wenn der aktive Bremsvorgang Bremsen_ist eingeleitet wird, sobald die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist einen Wert erreicht, der größer oder gleich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit v_max ist. Wenn vorher bedacht wird, dass diesem aktiven Bremsvorgang Bremsen_ist ein Zeitraum des Rollens vorausgeht, d. h. wenn die Simulationen zeigen, dass dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsen_sim folgt, kann kostenlose Energie erfindungsgemäß im simulierten Zeitraum des Rollens und beim simulierten aktiven Bremsvorgang erkannt werden.
3 stellt schematisch ein Beispiel für eine Fahrsituation dar, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, um verfügbare kostenlose Energie zu erkennen, in einem Fall, in dem eine Soll-Geschwindigkeit v_soll für einen Geschwindigkeitsregler gewählt wird und es eine festgelegte zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max gibt.
Zu verschiedenen Zeiten, beispielsweise jede Sekunde, wird die zukünftige Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim simuliert. Zwei Beispiele für solche Zeiten, in denen die Simulationen durchgeführt werden, sind im Diagramm als X1, X2 gekennzeichnet.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Erkennung der verfügbaren kostenlosen Energie ein Ermitteln, dass ein simulierter aktiver Bremsvorgang Bremsen_sim nach einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim stattfindet.
Der simulierte Zeitraum des Rollens Rollen_sim wird als dann stattfindend simuliert, wenn das simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim einen höheren Wert hat als eine Referenzgeschwindigkeit v_ref, die vom Geschwindigkeitsregler 120 verwendet wird. In diesem Beispiel ist die Referenzgeschwindigkeit gleich der Soll-Geschwindigkeit, d. h. v_ref = v_soll. Dies geschieht zu einer ersten Zeit T_{kostenlose_Energie}, die deshalb eine Zeit bezeichnet, zu der ein Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist, der dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim entspricht, beginnt.
Ein aktiver Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist beginnt für das Fahrzeug, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit einen Wert erreicht, der größer oder gleich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit v_max ist. In diesem Diagramm geschieht dies zu einer vierten Zeit T_{Beginn_Bremsen}, die deshalb auch eine Zeit bezeichnet, zu der der Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist, der dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim entspricht, endet.
Der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist endet dann zu einer zweiten Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}, zu der eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist nach dem Einleiten des aktiven Ist-Bremsvorgangs Bremsen_ist wieder einen geringeren Wert angenommen hat als die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max.
Somit ist bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie} zwischen der ersten und der zweiten Zeit T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}, dem Zeitraum, der im Diagramm mit „Gratisenergie” gekennzeichnet ist, kostenlose Energie verfügbar.
Es ist zu beachten, dass 3 für größere Deutlichkeit vereinfacht wurde. Beispielswiese wurde eine Reihe von „X”-Kennzeichnungen für Simulationszeiten weggelassen.
Jede Simulation ermittelt eine oder mehrere der oben genannten Zeiten T_{kostenlose_Energie}, T_{Beginn_Bremsen}, T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} und/oder entsprechende Zeiträume T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie}, T_{Zeit_bis_zum_Beginn_Bremsen}, T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie}, in denen das Fahrzeug ab den Positionen X1, X2 fährt, bis diese Zeiten erreicht sind. Es ist deshalb beispielsweise möglich, dass eine erste Simulation X1 einen verbleibenden Zeitraum T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} ermittelt, der darauf hinweist, wie viel Zeit ab dieser Simulation verstreicht, bevor die kostenlose Energie verfügbar wird. Es ist genauso möglich, dass die erste Simulation X1 einen verbleibenden Zeitraum T_{Zeit_bis_zum_Beginn_Bremsen} und/oder T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie} (im Diagramm nicht dargestellt) ermittelt. Bei dieser ersten Simulation X1 ist der Zeitraum T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} größer als null, d. h. T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} > 0, was bedeutet, dass es bei der ersten Simulation X1 zu früh ist, zu versuchen, mit dem Nutzen von Energie zu beginnen, da die kostenlose Energie noch nicht verfügbar ist.
Das Fahrzeug fährt daher über eine bestimmte Strecke oder einen bestimmten Zeitraum weiter und führt dann eine weitere Simulation durch. Diese zweite Simulation X2 ermittelt, dass der Zeitraum T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} gleich null ist, d. h. T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_ Energie} = 0, was bedeutet, dass bei der zweiten Simulation X2 kostenlose Energie verfügbar ist, worauf die Nutzung der kostenlosen Energie vorteilhaft beginnt.
Ein nicht-einschränkendes Beispiel, wie die Ermittlung der oben genannten Zeiten T_{kostenlose_Energie}, T_{Beginn_Bremsen}, T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} und/oder der entsprechenden Zeiträume T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie}, T_{Zeit_bis_zum_Beginn_Bremsen}, T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie} implementiert werden kann, ist nachstehend beschrieben.
Der Zeitraum T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} kann auf der Grundlage der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim berechnet werden, indem zuerst der Zeitraum T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie}, der der ersten Zeit T_{kostenlose_Energie} entspricht, wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim erstmals die Referenzgeschwindigkeit v_ref überschreitet. Dieser Wert wird als T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} gespeichert. Wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim später die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max erreicht, die beispielsweise einer berechneten Bremsgeschwindigkeit v_barg (Bergab-Regelgeschwindigkeit) für ein Bremsen bei konstanter Geschwindigkeit entspricht, wird der gespeicherte Wert T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} beibehalten, andernfalls erhält T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} einen größtmöglichen Wert („nicht verfügbar”). Wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max erreicht hat, wird der Zeitraum der der Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} entspricht, ebenfalls gespeichert, wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim erstmals unter die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max gefallen ist.
Es ist zu beachten, dass die Fahrsituation in 3 auch auftreten kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise durch das Gaspedal oder eine sonstige Beschleunigungsregelung gesteuert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim wird dann im Fall der Pedalbetätigung wie oben beschrieben simuliert. Die Zeiten T_{kostenlose_Energie}, T_{Beginn_Bremsen}, T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} und/oder die entsprechenden Zeiträume T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie}, T_{Zeit_bis_zum_Beginn_Bremsen}, T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie} können dann auf der Grundlage der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim ermittelt werden, und Annahmen erfolgen hinsichtlich des Zeitpunkts, zu dem der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist beginnt, der hier als der Zeitpunkt angenommen werden kann, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit ist einen Wert größer oder gleich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit v_max erreicht.
4 stellt schematisch ein weiteres Beispiel für eine Fahrsituation dar, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, um verfügbare kostenlose Energie zu erkennen, in einem Fall, in dem eine Soll-Geschwindigkeit v_soll für einen Geschwindigkeitsregler gewählt wird und es eine festgelegte zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max gibt. Die in 4 dargestellte Funktion des Geschwindigkeitsreglers kann die Referenzgeschwindigkeit v_ref variieren, wie oben im Fall des intelligenten/strategischen Geschwindigkeitsreglers beschrieben. 4 kann hier beispielsweise veranschaulichen, wie sich das Fahrzeug einer Bergabfahrt nähert, worauf der strategische Geschwindigkeitsregler seine Kenntnisse über den kommenden Abhang dazu nutzt, die Referenzgeschwindigkeit v_ref vor dem Abhang zu verringern, um Kraftstoff zu einzusparen, da das Fahrzeug bergab durch sein eigenes Fahrzeuggewicht immer noch beschleunigt wird. Das Verfahren zum Durchführen von Simulationen in 4 und die Werte in 4 entsprechen denjenigen, die oben für 3 beschrieben sind.
Die zukünftige Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim (gestrichelte Kurve in 4) wird daher simuliert, beispielsweise jede Sekunde.
Wie oben beschrieben, umfasst das Erkennen der verfügbaren kostenlosen Energie ein Ermitteln, dass ein simulierter aktiver Bremsvorgang Bremsen_sim nach einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim stattfindet.
Der simulierte Zeitraum des Rollens Rollen_sim wird als dann stattfindend simuliert, wenn das simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim einen höheren Wert hat als die Referenzgeschwindigkeit v_ref, die vom Geschwindigkeitsregler 120 verwendet wird, und wenn das Fahrzeug gleichzeitig eine Ist-Beschleunigung a_ist durchläuft. In der in 4 veranschaulichten Fahrsituation, d. h. im Beispiel einer Bergabfahrt, findet das Rollen statt, wenn die Ist-Beschleunigung a_ist positiv ist. Die positive Ist-Beschleunigung a_ist stellt deshalb eine Erhöhung der Ist-Geschwindigkeit v_ist dar (durchgezogene Kurve in 4). Dies geschieht zu einer ersten Zeit T_{kostenlose_Energie}, die deshalb eine Zeit bezeichnet, zu der ein Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist, der dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim entspricht, beginnt. In diesem Beispiel kann die Referenzgeschwindigkeit deshalb von der Soll-Geschwindigkeit abweichen, d. h. v_ref ≠ v_soll.
Es ist zu beachten, dass in bestimmten anderen Fahrsituationen, beispielsweise beim Rollen vor einer Geschwindigkeitsbeschränkung, das Rollen als dann stattfindend simuliert wird, wenn das simulierte Geschwindigkeitsprofil v_sim einen höheren Wert hat als eine Referenzgeschwindigkeit v_ref, während gleichzeitig die Ist-Beschleunigung a_ist negativ ist.
Ein aktiver Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist beginnt für das Fahrzeug zu einer vierten Zeit T_{Beginn_Bremsen}, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist einen Wert erreicht, der größer oder gleich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit v_max ist. Diese vierte Zeit bezeichnet auch eine Zeit, zu der der Ist-Zeitraum des Rollens, der dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim entspricht, endet.
Der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist endet dann zu einer zweiten Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}, zu der eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist nach dem Einleiten des aktiven Ist-Bremsvorgangs Bremsen_ist wieder einen geringeren Wert angenommen hat als die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max.
Somit ist im Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie} zwischen der ersten und der zweiten Zeit T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}, dem Zeitraum, der im Diagramm mit „Gratisenergie” gekennzeichnet ist, kostenlose Energie verfügbar.
Die 3 und 4 oben beziehen sich auf eine allgemeine Fahrsituation, in der die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max von einer Vielzahl verschiedener Faktoren abhängen kann, beispielsweise einer Bergab-Regelgeschwindigkeit, vorausfahrenden Fahrzeugen, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Fahrzeugschlangen, Verkehrsunfällen, Kreuzungen oder anderen Hindernissen auf der Straße.
5 veranschaulicht insbesondere die Situation, in der auf einem Straßenabschnitt eine Bergabfahrt vorkommt, bei der die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max durch die Bergab-Regelgeschwindigkeit v_barg begrenzt ist, d. h. v_max = v_barg.
Der obere Teil von 5 ist ein Graph, der eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit ist (km/h) über eine zukünftige vorbestimmte Strecke P (m × 10⁴) darstellt, in diesem Fall gut 3,5 km. Der untere Teil des Diagramms ist eine Kurve, die die Topografie über dieselbe Strecke darstellt, wobei die y-Achse die Höhe in Metern bezeichnet.
Zwischen den Zeiten T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} gibt es eine Bergabfahrt, die einen Höhenabfall von ca. 30 Metern darstellt. Im oberen Teil des Diagramms ist die Zeit, zu der eine Simulation der Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim, die der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist entspricht, durchgeführt wird, mit „X” gekennzeichnet, und die Zeiträume bis zu den Zeiten T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} sind als T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} und T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie} gekennzeichnet. Die Simulation wird wie oben beschrieben durchgeführt.
Im Beispiel in 5 ist die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max auf 89 km/h eingestellt, was der Bergab-Regelgeschwindigkeit v_barg entspricht, d. h. v_max = v_barg, die als eine berechnete Bremsgeschwindigkeit, die das Fahrzeug beispielsweise bei einer Bergabfahrt beibehalten muss, betrachtet werden kann.
Zu der Zeit T_{kostenlose_Energie} beginnt das Fahrzeug deshalb zu beschleunigen, und zu der Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} kann sein Bremsvorgang als beendet betrachtet werden. Deshalb besteht im Zeitraum, in dem sich das Fahrzeug zwischen T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} befindet, ein Überschuss an kinetischer Energie, d. h. verfügbarer kostenloser Energie, die von einem fahrzeugseitigen System mit Energiespeichern genutzt werden kann.
Ergänzend dazu, das Fahrzeug nur auf konventionelle Weise abzubremsen, ist es deshalb bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass ein Überschuss an Energie im Zeitraum zwischen T_{kostenlose_Energie} und T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} mindestens einem fahrzeugseitigen System zugeführt wird, in welchem Fall diese Energieentnahme auch als zusätzliche Weise betrachtet werden kann, zum Abbremsen des Fahrzeugs beizutragen. Bei allen in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen kann die Energieentnahme aus dem Antriebsstrang beispielsweise durch Verbinden des fahrzeugseitigen Systems mit dem Antriebsstrang bewirkt werden, beispielsweise mittels einer Reibungskupplung, einer magnetischen Kupplung oder einer elektrisch betriebenen Kupplung.
Die Simulation der Fahrzeuggeschwindigkeit v_sim dient beispielsweise als Grundlage zum Ermitteln der Zeiträume T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} und T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie}. Dies ermöglicht es dem System, zu ermitteln, wann es auf einem vorausliegenden Straßenabschnitt angebracht ist, mit dem Zuführen von Energie an einen oder mehrere Energiespeicher in fahrzeugseitigen Systemen zu beginnen.
Das Zuführen von Energie an einen Energiespeicher, der Teil eines fahrzeugseitigen Systems ist, hat eine ähnliche Wirkung wie das Verwenden eines Bremssystems des Fahrzeugs, da das fahrzeugseitige System dann indirekt den Motor mit einem Drehmoment beaufschlagt, das bewirkt, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert.
Erfindungsgemäß kann automatisch ein Vorbremsen erfolgen, schon bevor das aktive Bremsen eingeleitet wird, wobei die Einleitung des aktiven Bremsens beispielsweise durch Treten des Bremspedals oder Aktivieren eines Bremssystems bewirkt werden kann. Dies ist dadurch möglich, dass die Simulation zeigt, dass das aktive Bremsen anschließend erforderlich ist. Die an Energiespeicher übertragene Energie wird somit maximiert.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung findet die Energiezufuhr an die verschiedenen Energiespeicher in einer Prioritätsrangfolge statt, die auf der Grundlage der Arten von Systemen mit Energiespeichern, mit denen das Fahrzeug ausgestattet ist, und ihrem Status und Einsatzgebiet ermittelt wird.
Der aktive Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist des Fahrzeugs, der in 3 zwischen der vierten Zeit T_{Beginn_Bremsen} und der zweiten Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie} stattfindet, kann bewirkt werden durch einen Fahrer und/oder ein Bremssteuerungssystem, das aktiv eine Radbremse 151, 152, 153, 154 und/oder eine Ergänzungsbremse 155 einsetzt, Letztere möglicherweise in Form eines Retarders, einer Abgasbremse, einer Dekompressionsbremse und/oder einer elektromagnetischen Bremse.
Wenn die verfügbare kostenlose Energie erkannt wurde, kann sie anschließend genutzt werden, um einen oder mehrere Energiespeicher aufzufüllen, die Teil der fahrzeugseitigen Systeme 160 sind.
Bei einer Ausführungsform des mindestens einen Energiespeichers wird das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers auf die erste Zeit T_{kostenlose_Energie} verschoben, die eine Zeit bezeichnet, zu der kostenlose Energie verfügbar ist. Das System sorgt somit dafür, dass Energiespeicher aufgefüllt werden, wenn ihr Auffüllen wirklich kostenlos ist, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, während der aktives Bremsen stattfindet, und nicht, wenn Energie zu Kosten erzeugt wird, beispielsweise bei einer Bergauffahrt vor dem Scheitelpunkt, gefolgt von einer Bergabfahrt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beginnt das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers zur ersten Zeit T_{kostenlose_Energie}, zu der die kostenlose Energie verfügbar ist, wenn der Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie}, in dem die kostenlose Energie verfügbar ist, d. h. der Zeitraum zwischen der ersten Zeit T_{kostenlose_Energie} und der zweiten Zeit T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}, lang genug ist, um den Energiespeicher in die Lage zu versetzen, nennenswert aufgefüllt zu werden.
In dieser Beschreibung bedeutet nennenswertes Auffüllen bei einer Ausführungsform eine Erhöhung im Energiespeicher, die 20 bis 100% und vorzugsweise 50 bis 90% seiner Gesamtkapazität entspricht.
Wenn ein nennenswertes Auffüllen des Energiespeichers mit der verfügbaren kostenlosen Energie nicht möglich ist, d. h. wenn die verfügbare kostenlose Energie für das Auffüllen nicht ausreicht, um den Energiespeicher nennenswert zu beeinflussen, kann weitere überschüssige Energie erforderlich sein. Das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers wird dann auf eine dritte Zeit T_{vor_kostenloser_Energie} verlegt, die der ersten Zeit T_{kostenlose_Energie}, zu der kostenlose Energie verfügbar ist, vorausgeht, wenn der Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie}, in dem kostenlose Energie verfügbar ist, lang genug ist, dass das Auffüllen den Energiespeicher nennenswert beeinflusst.
Wenn die kostenlose Energie vor der ersten Zeit T_{kostenlose_Energie}, zu der kostenlose Energie verfügbar ist, erkannt wird, kann bei einer Ausführungsform das mindestens eine fahrzeugseitige System die vorhandene Energie in seinen Energiespeichern verbrauchen. Dies kann als Vorbereiten des Systems betrachtet werden, Energiespeicher in Fällen zu leeren, in denen es vorhersagbar ist, dass ein kostenloses Auffüllen des Energiespeichers sofort möglich ist.
Ein Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers führt zu einer erhöhten Bremswirkung, die durch den Antriebsstrang des Fahrzeugs als Ergebnis dessen vermittelt wird, dass fahrzeugseitige Systeme 160 Energie aus dem Antriebsstrang beziehen. Diese erhöhte Bremswirkung erfolgt deshalb im Ist-Zeitraum des Rollens Rollen_ist und/oder bei seinem aktiven Ist-Bremsvorgang Bremsen_ist. Dies führt zu einer erhöhten Gesamtbremswirkung bzw. bedeutet, dass eine Ist-Bremswirkung, die von mindestens einem Bremssystem 150 bereitgestellt wird, verringert werden kann, wodurch Verschleiß an den Bestandteilen des Bremssystems 150 verringert wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt das Fahrzeug die Form eines Hybridfahrzeugs an, das mit mindestens einem Hilfssystem ausgestattet ist, das beispielsweise wie oben Kompressoren, Temperaturregler, Batterien oder Kühlsysteme umfassen kann. Das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers im Hilfssystem findet dann vor dem Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers in der Hybridnebeneinheit statt. Die Hybridnebeneinheit wird daher nur aufgefüllt, wenn es übrige kostenlose Energie für ein solches Auffüllen gibt, nachdem die Energiespeicher des einen oder der mehreren Hilfssysteme aufgefüllt wurden.
Die Funktion eines Hilfssystems in Form eines Luftkompressors, der Teil des Bremssystems des Fahrzeugs ist, wird durch ein Steuerungssystem, ein so genanntes Luftaufbereitungssystem (air processing system APS), gesteuert.
Die Aktivierung des Luftkompressors zum Aufladen der Drucklufttanks beim Bremsen des Motors findet erfindungsgemäß statt, wenn kostenlose Energie verfügbar ist, d. h. wenn die Aktivierung des Kompressors energieeffizient ist.
Wenn das Fahrzeug wie oben beschrieben rollt, ist kostenlose Energie verfügbar, wenn eine tatsächliche Absicht besteht, das Fahrzeug danach abzubremsen. Jedoch folgt einem Zeitraum des Rollens des Fahrzeugs nicht immer ein aktiver Bremsvorgang. Es kann deshalb Situationen geben, in denen das Fahrzeug beispielsweise motorgebremst wird, auch wenn keine Absicht besteht, es nach der Motorbremsung aktiv abzubremsen. Wenn dann der Kompressor aktiviert wird, d. h. wenn es keinen anschließenden aktiven Bremsvorgang gibt, bedeutet das, dass die kinetische Energie des Fahrzeugs mehr als beabsichtigt abnimmt, was aus Sicht des Kraftstoffverbrauchs nicht optimal ist. Die vorliegende Erfindung kann deshalb eingesetzt werden, um die Zeiträume zu erkennen, in denen kostenlose Energie wirklich verfügbar ist.
Wie oben erwähnt, kann der Energiespeicher beispielsweise die Form eines Tanks, eines Behälters, eines umschlossenen Raums, eines Kompressors oder eines Akkumulators annehmen. Bei einer Ausführungsform nimmt der Energiespeicher die Form eines Luftkompressors an, der zum Bremssystem des Fahrzeugs gehört. Der Energiespeicher verwendet dann einen oder mehrere Druckluftbehälter, in denen Energie gespeichert wird, indem der Druck in ihnen erhöht wird. Genauso kann der Energiespeicher in einer Klimaanlage beeinflusst werden, indem ein Kompressor der Klimaanlage den Druck in einem oder mehreren Klimaanlagen-Behältern erhöht.
Wo die Energiespeicherung in Energiespeichern erfolgt, trägt die Bremswirkung, die sich aus der Energieentnahme durch das fahrzeugseitige System ergibt, zur Gesamtbremswirkung des Fahrzeugs bei. Es ist somit möglich, beispielsweise eine verringerte Nutzung der Hilfsbremsen, Retarder, Motorbremsung und/oder Radbremsung des Fahrzeugs zu erreichen, um eine vorbestimmte Gesamtbremswirkung für das Fahrzeug bereitzustellen, wenn die Energieentnahme stattfindet.
Energie, die einem Luftkompressor zugeführt wird, kann deshalb dazu genutzt werden, Luft in den mit dem Kompressor verbundenen Luftsystemen des Fahrzeugs zu komprimieren und/oder Luft für das Bremssystem des Fahrzeugs zu komprimieren. Eine so genannte Regeneration des Luftkompressors beinhaltet ein Trocknen des Trocknungsmediums des Kompressors, dessen Funktion darin besteht, die Luft zu trocknen, die vom aktivierten Kompressor kommt. Eine solche Regeneration erfordert keine Energie vom Motor, sondern wird durch Nutzen bereits komprimierter Luft, die einem zum Kompressor gehörigen, als Luftreservoir dienenden Tank entnommen wird, durchgeführt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass diese Regeneration vor oder in dem Zeitraum stattfindet, in dem kostenlose Energie verfügbar ist. Die Regenerationszyklen können somit dadurch optimiert werden, dass eine maximierte Zufuhr von Energie an den Luftkompressor durch die vorliegende Erfindung erreichbar ist. Da die verfügbare kostenlose Energie durch die vorliegende Erfindung maximiert wird und da es möglich ist, die Zeit, zu der diese kostenlose Energie verfügbar ist, T_{kostenlose_Energie}, und auch den Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie}, in dem sie verfügbar ist, vorauszuberechnen, kann die Regeneration optimal verschoben werden, so dass sie nur oder im Wesentlichen nur kostenlose Energie bei der Luftkomprimierung im Zusammenhang mit der Regeneration verbraucht. Mit anderen Worten, es ist somit möglich, dafür zu sorgen, dass die Regeneration abgeschlossen ist, bevor die kostenlose Energie verfügbar ist, mit der Möglichkeit einer danach erfolgenden Druckerhöhung durch Einsatz des Kompressors.
6 stellt ein schematisches, nicht-einschränkendes Beispiel für ein Schaubild von Tankdrücken und Druckbereichen eines Kompressors dar. Ein Kompressor kann in verschiedenen Druckbereichen arbeiten, beispielsweise einem ersten Bereich „Tryckintervall_1”, einem zweiten Bereich ”Tryckintervall_2” und einem dritten Bereich „Tryckintervall_3”, die verschiedene Druckwerte darstellen können. Die Druckbereiche können sich auch überschneiden, obwohl das Schaubild sie zur besseren Lesbarkeit als voneinander getrennt bzw. nicht überschneidend veranschaulicht.
Der erste im Schaubild veranschaulichte Druckbereich kann beispielsweise 8,5 bis 9,5 bar, der zweite 8,7 bis 10,0 bar und der dritte 11,0 bis 12,0 bar sein. Diese Werte sind lediglich nicht-einschränkende Beispiele, die sich auch im Betrieb ändern können. Die Grenzwerte, die im Schaubild erscheinen, „Start_1”, „Stop_1„; „Start_2”, „Stop_2” und „Start_3”, „Stop_3” stehen jeweils für den ersten, zweiten und dritten Druckbereich.
In diesem Fall gilt Start_1 < Start_3 und Stop_1 < Stop_3. Stop_1 hat keine besondere Beziehung zu Start_2. Stop_2 hat keine besondere Beziehung zu Start_3. Zusätzlich sind Start_1, Stop_1; Start_2, Stop_2, Start_3 und Stop_3 jeweils größer als 0 bar.
Der zweite Druckbereich deckt Drücke für die normale Regelung ab, was bedeutet, dass dies der normalerweise genutzte Druckbereich ist. Die Grenzwerte des ersten Druckbereichs sind aus Sicherheitsgründen festgelegt und sollen zu einem Bereich führen, in dem das Fahrzeug ohne Sicherheitsrisiko bremsen kann, indem es den Druck im ersten Druckbereich nutzt. Diese Betriebsart kann typischerweise unmittelbar vor einem Straßenabschnitt, in dem es kostenlose Energie gibt, aktiviert werden, um zu ermöglichen, möglichst viel von der verfügbaren kostenlosen Energie auszunutzen.
Der dritte Druckbereich deckt eine Druckspanne ab, die genutzt werden kann, um kostenlose Energie auszunutzen. Wenn kostenlose Energie verfügbar ist, wird deshalb diese Spanne aktiviert, was bedeutet, dass der Kompressor startet, wenn der Druck unter Start_3 liegt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kompressor auf der Grundlage der Verfügbarkeit kostenloser Energie gesteuert. Er kann beispielsweise so betrieben werden, dass der zweite Druckbereich bei der normalen Bewegung des Fahrzeugs genutzt wird, wenn keine kostenlose Energie verfügbar ist, der erste Druckbereich unmittelbar, bevor kostenlose Energie verfügbar wird, genutzt wird, und der dritte Druckbereich im Zeitraum T_{Intervall_kostenlose_Energie}, in dem kostenlose Energie verfügbar ist, genutzt wird.
Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:

A. Der dritte Druckbereich wird genutzt, wenn T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} = 0 und T_{Zeit_bis_zum_Ende_der_kostenlosen_Energie} > 0;
B. Der erste Druckbereich wird genutzt, wenn 0 < T_{Zeit_bis_zur_kostenlosen_Energie} < x, wobei x ein vorbestimmter Zeitraum größer als null ist, d. h. x > 0;
C. Der zweite Druckbereich wird genutzt, wenn a) und b) oben nicht erfüllt sind, d. h. in normalen Fahrsituationen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berücksichtigt, ob der Kompressor mit einer Hysterese läuft, was bedeutet, dass der Kompressor über einen gesamten Druckbereich läuft, auch wenn die kostenlose Energie nicht ausreicht, um ihn bis zum oberen Grenzwert „Stop_1”, „Stop_2”, „Stop_3” hochzufahren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bietet ein System an, das geeignet ist, kostenlose Energie zu erkennen und die kostenlose Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System zu nutzen. Das erfindungsgemäße System umfasst eine Simulationseinheit 131, die für die Simulation 201 mindestens eines zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim für eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist auf einem vor dem Fahrzeug liegenden Straßenabschnitt eingerichtet ist. Die Simulationseinheit 131 ist dafür geeignet, die Simulation in der Ausführungsform auf der Grundlage des Straßenabschnitts durchzuführen. Das System umfasst auch eine Erkennungseinheit 132, die dafür eingerichtet ist, mindestens ein zukünftiges Geschwindigkeitsprofil v_sim als Grundlage zur Erkennung 202, ob auf dem Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar ist, zu nutzen. Verfügbare kostenlose Energie ist hier als überschüssige Energie definiert, die das Fahrzeug 100 in einem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgang Bremsen_sim hat, wenn dem simulierten Zeitraum des Rollens Rollen_sim der simulierte aktive Bremsvorgang Bremsen_sim folgt. Das System umfasst auch eine Nutzeinheit 133, die für die Nutzung 203 dieser verfügbaren kostenlosen Energie eingerichtet ist, um mindestens einen Energiespeicher in mindestens einem fahrzeugseitigen System 160 aufzufüllen, das Energie aus einem Antriebsstrang des Fahrzeugs 100 bezieht.
Einem Fachmann ist ersichtlich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen kostenloser Energie und Nutzen der kostenlosen Energie auch in einem Computerprogramm implementiert sein kann, das in einem Computer ausgeführt den Computer veranlasst, das Verfahren durchzuführen. Das Computerprogramm nimmt üblicherweise die Form eines Computerprogrammprodukts 703 an, das ein geeignetes digitales Speichermedium umfasst, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das computerlesbare Medium umfasst einen geeigneten Speicher, beispielsweise einen ROM (Read-Only Memory, Nur-Lese-Speicher), einen PROM (Programmable Read-Only Memory, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen EPROM (Erasable PROM, löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen Flash-Speicher, einen EEPROM (Electrically Erasable PROM, elektrisch löschbarer Nur-Lese-Speicher), eine Festplatteneinheit usw.
7 stellt schematisch eine Steuerungseinheit 700 dar, die mit einer Recheneinheit 701 ausgestattet ist, die die Form von im Wesentlichen jeder beliebigen geeigneten Art von Prozessor oder Mikrocomputer annehmen kann, beispielsweise einem Schaltkreis für die digitale Signalverarbeitung (Digitalsignalprozessor, DSP) oder einem Schaltkreis mit einer vorbestimmten Funktion (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, ASIC). Die Recheneinheit 701 ist mit einer Speichereinheit 702 verbunden, die sich in der Steuerungseinheit 700 befindet und die für die Recheneinheit beispielsweise den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten bereitstellt, welche die Recheneinheit benötigt, um zum Ausführen von Rechenoperationen in der Lage zu sein. Die Recheneinheit ist auch dafür geeignet, Zwischen- oder Endergebnisse der Rechenoperationen in der Speichereinheit 702 zu speichern.
Die Steuerungseinheit 700 ist ferner zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen jeweils mit den Vorrichtungen 711, 712, 713, 714 ausgestattet. Diese Eingangs- und Ausgangssignale können Signalverläufe, Impulse oder andere Attribute enthalten, die die Eingangssignal-Empfangsvorrichtungen 711, 713 als Informationen erkennen und die in Signale verwandelt werden können, die die Recheneinheit 701 verarbeiten kann. Diese Signale werden dann in die Recheneinheit eingespeist. Die Ausgangssignal-Sendevorrichtungen 712, 714 sind dafür eingerichtet, Rechenergebnisse von der Recheneinheit 701 in Ausgangssignale zum Übermitteln an andere Teile des Fahrzeugsteuerungssystems und/oder die Komponente oder Komponenten, für die die Signale vorgesehen sind, zu wandeln.
Jede der Verbindungen zu den jeweiligen Vorrichtungen zum Empfang und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen kann die Form von einem oder mehreren von einem Kabel, einem Datenbus, beispielsweise einem CAN-Bus (Controller Area Network), einem MOST-Bus (Media Oriented Systems Transport) oder einer anderen Buskonfiguration, oder einer drahtlosen Verbindung annehmen.
Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass der oben genannte Computer die Form der Recheneinheit 701 annehmen kann und dass der oben genannte Speicher die Form der Speichereinheit 702 annehmen kann.
Im Allgemeinen umfassen Steuerungssysteme bei modernen Fahrzeugen ein Kommunikationsbussystem, das aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen besteht, zum Verbinden einer Anzahl elektronischer Steuerungseinheiten (ECUs) oder Controller und verschiedener Komponenten an Bord des Fahrzeugs. Ein solches Steuerungssystem kann eine große Anzahl von Steuerungseinheiten umfassen, und die Zuständigkeit für eine bestimmte Funktion kann auf zwei oder mehrere davon verteilt sein. Fahrzeuge der hier betroffenen Art sind deshalb häufig mit erheblich mehr Steuerungseinheiten ausgestattet, als in 7 und 1 dargestellt, wie es für einen Fachmann sicherlich ersichtlich ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung in der Steuerungseinheit 700 implementiert, könnte aber auch gänzlich oder teilweise in einer oder mehreren bereits an Bord des Fahrzeugs befindlichen Steuerungseinheiten oder einer für die vorliegende Erfindung dedizierten Steuerungseinheit implementiert sein.
Das erfindungsgemäße System kann dafür geeignet sein, alle der oben beschriebenen Verfahrensausführungsformen zu bewirken, wobei das System für jede Ausführungsform die oben beschriebenen Vorteile für die jeweilige Ausführungsform erzielt.
Für einen Fachmann ist auch ersichtlich, dass das obige System entsprechend den verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens geändert werden kann. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Motorfahrzeug 100, beispielsweise einen Lastkraftwagen oder einen Bus, das mit mindestens einem System zum Erkennen und Nutzen kostenloser Energie ausgestattet ist.
Für einen Fachmann ist auch ersichtlich, dass es Positionen entsprechend den in dieser Beschreibung angegebenen verschiedenen Zeiten gibt und dass es Strecken entsprechend den in der Beschreibung angegebenen Zeiträumen gibt, gemäß den sehr bekannten Beziehungen zwischen Strecken, Zeiten und Geschwindigkeiten. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern bezieht sich auf alle Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche und umfasst diese.

Claims

Verfahren (200) zur Erkennung kostenloser Energie und Nutzung der kostenlosen Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System (160), gekennzeichnet durch – Simulation (201) mindestens eines zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim für eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist auf einem vor einem Fahrzeug (100) liegenden Straßenabschnitt, wobei die Simulation auf der Grundlage von Informationen über den Straßenabschnitt erfolgt; – Erkennung (202) auf der Grundlage des mindestens einen zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim, ob auf dem Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar sein wird, wobei verfügbare kostenlose Energie als überschüssige Energie definiert ist, die das Fahrzeug (100) in einem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgang (Bremsen_sim) hat, wenn dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) der simulierte aktive Bremsvorgang (Bremsen_sim) folgt; und – Nutzung (203) der verfügbaren kostenlosen Energie zum Auffüllen mindestens eines Energiespeichers in mindestens einem fahrzeugseitigen System (160), das Energie aus einem Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) bezieht.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine fahrzeugseitige System (160) mindestens ein Hilfssystem umfasst.
Verfahren (200) nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Hilfssystem mindestens eines oder mehrere der Folgenden umfasst: – einen Kompressor, der Teil eines Bremssystems (150) ist, – einen Kompressor, der Teil einer Klimaanlage ist, – einen Temperaturregler, der Teil einer Klimaanlage ist, – eine Batterie, – ein Kühlsystem, das zum Kühlen eines Motors (101) geeignet ist, und – ein Kühlsystem, das zum Kühlen eines Bremssystems (150) geeignet ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine fahrzeugseitige System mindestens ein energienutzendes System (PTO) umfasst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fahrzeug (100) ein Hybridfahrzeug ist, das mit mindestens einer Hybridnebeneinheit ausgestattet ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 5, wobei ein Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers im Hilfssystem vor dem Auffüllen eines Energiespeichers in der Hybridnebeneinheit erfolgt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers zu einer erhöhten Bremswirkung führt, die durch einen Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) in einem Ist-Zeitraum des Rollens (Rollen_ist) des Fahrzeugs (100) und/oder bei einem aktiven Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist) des Fahrzeugs (100) verursacht wird, wodurch ermöglicht wird, eine Ist-Bremswirkung, die von mindestens einem Bremssystem (150) bereitgestellt wird, zu verringern.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein aktiver Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist) beim Fahrzeug (100) den aktiven Einsatz durch einen Fahrer und/oder durch ein Steuerungssystem von einem oder mehreren der Folgenden umfasst: – einer Radbremse (151, 152, 153, 154) und – einer Ergänzungsbremse (155).
Verfahren (200) nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Ergänzungsbremse eines oder mehrere der Folgenden umfasst: – einen Retarder, – eine Abgasbremse, – eine Dekompressionsbremse und – eine elektromagnetische Bremse.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Erkennung (201) der verfügbaren kostenlosen Energie umfasst – Ermitteln, dass der simulierte aktive Bremsvorgang (Bremsen_sim) nach dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) stattfindet, und – Ermitteln einer ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, zu der ein Ist-Zeitraum des Rollens (Rollen_ist), der dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) entspricht, stattfindet.
Verfahren (200) nach Anspruch 10, wobei der simulierte Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) als dann stattfindend simuliert wird, wenn das simulierte Geschwindigkeitsprofil (v_sim) einen höheren Wert hat als eine Referenzgeschwindigkeit (V_ref) für einen im Fahrzeug verwendeten Geschwindigkeitsregler.
Verfahren (200) nach Anspruch 11, wobei der simulierte Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) als dann stattfindend simuliert wird, wenn das Fahrzeug auch eine Ist-Beschleunigung (a_ist) durchläuft.
Verfahren (200) nach Anspruch 12, wobei die Ist-Beschleunigung (a_ist) eines der Folgenden ist: – positiv und – negativ.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Referenzgeschwindigkeit (V_ref) für den Straßenabschnitt durch den Geschwindigkeitsregler auf der Grundlage einer gewählten Soll-Geschwindigkeit (V_soll) und mindestens eines der Folgenden ermittelt wird: – ein Gefälle des Straßenabschnitts, – ein Abstand zu dem mindestens einen vorausfahrenden Fahrzeug, – eine Kurvigkeit des Straßenabschnitts und – eine Geschwindigkeitsbeschränkung für den Straßenabschnitt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Erkennung (201) der verfügbaren kostenlosen Energie umfasst – Ermitteln, dass der simulierte aktive Bremsvorgang (Bremsen_sim) nach dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) stattfindet, und – Ermitteln einer zweiten Zeit (T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, zu der ein aktiver Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist), der dem simulierten aktiven Bremsvorgang (Bremsen_sim) entspricht, endet.
Verfahren (200) nach Anspruch 15, wobei der aktive Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist) endet, wenn eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (v_ist) nach dem Einleiten des aktiven Ist-Bremsvorgangs (Bremsen_ist) wieder einen geringeren Wert angenommen hat als eine zulässige Höchstgeschwindigkeit (v_max).
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ein aktiver Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist) bei dem Fahrzeug (100) beginnt, wenn eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (v_ist) einen Wert erreicht, der größer oder gleich einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit (v_max) ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 16 und 17, wobei die zulässige Höchstgeschwindigkeit (v_max) sich auf eines der Folgenden bezieht: – eine Bergab-Regelgeschwindigkeit (v_barg) des Fahrzeugs (100), – einen Abstand zu dem mindestens einen vorausfahrenden Fahrzeug, – ein Gefälle des Straßenabschnitts, – eine Kurvigkeit des Straßenabschnitts, – eine Geschwindigkeitsbeschränkung für den Straßenabschnitt, und – eine Fahreinschränkung für den Straßenabschnitt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die kostenlose Energie nahe einer Bergabfahrt auf dem Straßenabschnitt erkannt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers auf eine erste Zeit (T_{kostenlose_Energie}) verschoben wird, die eine Zeit bezeichnet, zu der kostenlose Energie verfügbar ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers zu einer ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}) beginnt, die eine Zeit bezeichnet, zu der kostenlose Energie verfügbar ist, wenn ein Zeitraum (T_{Intervall_kostenlose_Energie}) zwischen der ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}) und einer zweiten Zeit (T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, in der keine kostenlose Energie mehr verfügbar ist, lang genug ist, dass das Auffüllen den Energiespeicher nennenswert beeinflusst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Auffüllen des mindestens einen Energiespeichers auf eine dritte Zeit (T_{vor_kostenloser_Energie}), die einer ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, zu der kostenlose Energie verfügbar ist, vorausgeht, wenn ein Zeitraum (T_{Intervall_kostenlose_Energie}) zwischen der ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}) und einer zweiten Zeit (T_{Ende_der_kostenlosen_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, in der keine kostenlose Energie mehr verfügbar ist, lang genug ist, dass das Auffüllen den Energiespeicher nennenswert beeinflusst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 21 und 22, wobei nennenswerte Wirkung auf den Energiespeicher eine Erhöhung im Energiespeicher, die 20 bis 100% und vorzugsweise 50 bis 90% seiner Gesamtkapazität entspricht, bedeutet.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei mindestens ein fahrzeugseitiges System veranlasst wird, vor einer ersten Zeit (T_{kostenlose_Energie}), die eine Zeit bezeichnet, zu der kostenlose Energie verfügbar ist, Energie zu verbrauchen, wenn die kostenlose Energie erkannt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der simulierte Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) eines der Folgenden umfasst: – Vorwärtsantrieb des Fahrzeugs (100) durch Nutzung von kinetischer Energie des Fahrzeugs (100), wenn ein Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) geschlossen ist und die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (101) des Fahrzeugs ausgeschaltet ist; – Vorwärtsantrieb des Fahrzeugs (100) durch Nutzung kinetischer Energie des Fahrzeugs (100), wenn ein Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) offen ist und die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (101) des Fahrzeugs ausgeschaltet ist; – Vorwärtsantrieb des Fahrzeugs (100) durch Nutzung kinetischer Energie des Fahrzeugs (100), wenn ein Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) offen ist und der Motor (101) des Fahrzeugs im Leerlauf ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das simulierte Geschwindigkeitsprofil (v_sim) eine Simulation der entsprechenden Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (v_ist) auf einem Straßenabschnitt darstellt, wenn angenommenerweise ein Geschwindigkeitsregler (120) zum Regeln der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (v_ist) verwendet wird, wobei die Simulation durchgeführt wird, wenn der Straßenabschnitt noch vor dem Fahrzeug (100) liegt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) für das simulierte Geschwindigkeitsprofil (v_sim) ein Ist-Zeitraum des Rollens (Rollen_ist) für das Ist-Geschwindigkeitsprofil (v_ist) zugeordnet ist, der dem simulierten Geschwindigkeitsprofil (v_sim) entspricht.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei dem simulierten aktiven Bremsvorgang (Bremsen_sim) für das simulierte Geschwindigkeitsprofil (v_sim) ein Ist-Bremsvorgang (Bremsen_ist) für das Ist-Geschwindigkeitsprofil (v_ist) zugeordnet ist, der dem simulierten Geschwindigkeitsprofil (v_sim) entspricht.
Computerprogramm, das einen Programmcode umfasst und das beim Ausführen des Programmcodes in einem Computer, veranlasst, dass der Computer das Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 28 durchführt.
Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium und ein Computerprogramm nach Anspruch 29, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Medium enthalten ist.
System, geeignet zum Erkennen kostenloser Energie und Nutzen der kostenlosen Energie in mindestens einem fahrzeugseitigen System (160), gekennzeichnet durch – eine Simulationseinheit (131), eingerichtet für eine Simulation (201) mindestens eines zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim für eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist auf einem vor einem Fahrzeug (100) liegenden Straßenabschnitt, wobei die Simulationseinheit geeignet ist, die Simulation auf der Grundlage von Informationen über den Straßenabschnitt durchzuführen; – eine Erkennungseinheit (132), eingerichtet für eine Erkennung (202) auf der Grundlage des mindestens einen zukünftigen Geschwindigkeitsprofils v_sim, ob auf dem Straßenabschnitt kostenlose Energie für das Fahrzeug verfügbar sein wird, wobei verfügbare kostenlose Energie als überschüssige Energie definiert ist, die das Fahrzeug (100) in einem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) und bei einem simulierten aktiven Bremsvorgang (Bremsen_sim) hat, wenn dem simulierten Zeitraum des Rollens (Rollen_sim) der simulierte aktive Bremsvorgang (Bremsen_sim) folgt; und – eine Nutzeinheit (133), eingerichtet für die Nutzung (203) der verfügbaren kostenlosen Energie zum Auffüllen mindestens eines Energiespeichers in mindestens einem fahrzeugseitigen System (160), das Energie aus einem Antriebsstrang des Fahrzeugs (100) bezieht.