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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Schaltens eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium und ein Kraftfahrzeug.
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HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
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Moderne Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit Geschwindigkeitsregelungen zum Regeln einer Fahrzeuggeschwindigkeit ausgestattet. Gewöhnlich wählt ein Fahrer des Fahrzeugs eine Sollgeschwindigkeit, die danach automatisch beibehalten wird. Immer häufiger werden auch kraftstoffsparende Geschwindigkeitsregelungen verwendet, die den Kraftstoffverbrauch durch ein Anpassen des Fahrens an die Eigenschaften der Straße verringern sollen. Zum Beispiel durch ein Berücksichtigen topographischer Informationen über den Straßenabschnitt vor dem Fahrzeug kann die Geschwindigkeit beispielsweise vor einer Aufwärtsstrecke vorübergehend erhöht werden, so dass ein Herunterschalten in einen niedrigeren Getriebemodus vermieden oder verzögert werden kann. Auf diese Weise kann ein Gesamtenergieverbrauch verringert werden. Auch Informationen über die Straßenkrümmung und gesetzliche Geschwindigkeitsbegrenzungen entlang des Straßenabschnitts vor dem Fahrzeug können berücksichtigt werden.
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Einige Geschwindigkeitsregelungen bieten die Möglichkeit, nicht nur eine gewünschte Sollgeschwindigkeit, sondern auch eine Bremsgeschwindigkeit zu wählen, d.h. eine definierte Schwellengeschwindigkeit, oberhalb der das Kraftfahrzeug bei einem Abwärtsfahren abgebremst wird. Normalerweise wird die Bremsgeschwindigkeit auf einen Wert eingestellt, der etwas höher ist als eine Sollgeschwindigkeit einer Geschwindigkeitsregelung, die die Fahrgeschwindigkeit regelt. Wenn zum Beispiel die Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelung 80 km/h beträgt, kann die Bremsgeschwindigkeit auf 83 km/h eingestellt werden. Wenn das Kraftfahrzeug abwärts fährt und so beschleunigt, dass die Bremsgeschwindigkeit überschritten wird, wird ein Schalten in einen niedrigeren Gang ausgeführt und eine Hilfsbremse in der Form einer Motorbremse, wie z.B. eine Dekompressionsbremse oder eine Auspuffbremse, eingelegt. Die Motorbremse funktioniert bei der aus dem Schaltvorgang resultierenden höheren Motordrehzahl besser und kann somit zum effizienteren Bremsen des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Einer der Hauptfaktoren, der den Energieverbrauch eines Fahrzeugs, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten und bei großen Kraftfahrzeugen mit einer großen Frontfläche, beeinflusst, ist der Luftwiderstand. Eine Möglichkeit, den Luftwiderstand zu verringern, besteht darin, hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug, d.h. einem anderen Fahrzeug, das vor dem gegenwärtigen Fahrzeug fährt, zu fahren und den so genannten Windschatteneffekt auszunutzen. Moderne Kraftfahrzeuge können mit Radartechnik und/oder anderen Sensoren, wie Kameras oder Lidartechnik, ausgestattet sein, um einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu messen. Einige Fahrzeuge können auch mit einem Regelungssystem ausgestattet sein, um automatisch einen spezifizierten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten. Ein solches Regelungssystem wird üblicherweise als adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), Radar-Geschwindigkeitsregelung oder als autonome Geschwindigkeitsregelung bezeichnet. Entlang einer längeren Abwärtsstraße kann das Einhalten des festgelegten Abstands ein Bremsen des Fahrzeugs erfordern.
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Aus
US 6 405 120 B1 ist ein Verfahren zum Verfolgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs bekannt. Das Verfahren umfasst ein Erfassen eines Gefälles einer abfallenden Straße und ein Steuern einer Bremskraft durch ein Fahrzeugbremssystem, wenn dies zum Einhalten einer Sollgeschwindigkeit notwendig ist. Ferner umfasst das Verfahren eine Begrenzung für ein Gangschalten, um ein häufiges Hin- und Herschalten zwischen Gängen zu vermieden.
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Aus
JP 2018 - 9 635 A ist eine Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt, die einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug beibehält. Die Steuerung umfasst ferner eine Bremseinheit, die zum Einhalten einer Sollgeschwindigkeit mit einer Reibungsbremse bremst und einen Getriebegang herunterschaltet.
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Aus
DE 10 2016 012 531 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bekannt, das beim Folgen eines vorausfahrenden Leitfahrzeugs ausgeführt werden kann. Das Verfahren umfasst ein Sammeln von Daten zu einem Straßengefälle einer erwarteten Fahrtroute und ein Sammeln von Daten zu einer erwarteten Geschwindigkeit des vorausfahrenden Leitfahrzeugs. Ferner umfasst das Verfahren ein Steuern des Antriebsstrangs basierend auf den gesammelten Daten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wäre wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Schaltens eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug zu erreichen, die zumindest in einigen Aspekten verbessert sind. Insbesondere wäre es vorteilhaft, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe ein Kraftfahrzeug beim Abwärtsfahren hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug effizienter abgebremst werden kann.
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Um diese Bedenken besser zu adressieren, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, wie sie mit den Merkmalen in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Schaltens eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug bereit. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, dass eine Abwärtsbedingung zutrifft, wobei die Abwärtsbedingung zutrifft, wenn das Kraftfahrzeug entlang einer Abwärtsstrecke fährt oder sich einer Abwärtsstrecke nähert. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen, dass eine Bremsbedingung zutrifft, wobei die Bremsbedingung zutrifft, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch eine Geschwindigkeitsregelung begrenzt wird, die einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Kraftfahrzeug fährt, regelt, wobei die Fahrgeschwindigkeit entlang der Abwärtsstrecke auf einen Wert begrenzt ist oder begrenzt wird, der für ein Bremsen des Kraftfahrzeugs benötigt wird. Noch weiter umfasst das Verfahren ein Einleiten eines Schaltens in einen niedrigeren Gang basierend mindestens auf der bestimmten Abwärtsbedingung und der bestimmten Bremsbedingung.
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Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Schaltens eines automatischen Getriebes in einem Kraftfahrzeug bereit. Die Vorrichtung ist konfiguriert zum Bestimmen, dass eine Abwärtsbedingung zutrifft, wobei die Abwärtsbedingung zutrifft, wenn das Kraftfahrzeug entlang einer Abwärtsstrecke fährt oder sich einer Abwärtsstrecke nähert, und zum Bestimmen, dass eine Bremsbedingung zutrifft, wobei die Bremsbedingung zutrifft, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch eine Geschwindigkeitsregelung begrenzt wird, die einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug regelt, das vor dem Kraftfahrzeug fährt, wobei die Fahrgeschwindigkeit entlang der Abwärtsstrecke auf einen Wert begrenzt ist oder begrenzt wird, der für ein Bremsen des Kraftfahrzeugs benötigt wird. Die Vorrichtung ist ferner konfiguriert zum Einleiten eines Schaltens in einen niedrigeren Gang basierend mindestens auf der bestimmten Abwärtsbedingung und der bestimmten Bremsbedingung.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung haben mehrere Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, dass das Verfahren und die Vorrichtung ein effizienteres Bremsen des Kraftfahrzeugs unter Verwendung von Hilfsbremsen, insbesondere mit einer Motorbremse, ermöglichen, wenn das Kraftfahrzeug hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug fährt. Ein Schalten in einen niedrigeren Gang beim Fahren entlang einer Abwärtsstrecke führt zu einer höheren Motordrehzahl im Vergleich zum Fahren mit einem höheren eingelegten Gang und damit zu einer erhöhten Bremsleistung der Motorbremse. Dadurch können die Radbremsen des Kraftfahrzeugs entlastet werden. Darüber hinaus führt die höhere Motordrehzahl zu einer höheren Durchflussmenge von Kühlflüssigkeit in einem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs, wodurch die Kühlung des Motors effizienter wird. Dies ist auch vorteilhaft für eine Hilfsbremse, wie z.B. einen Retarder, die effizienter gekühlt wird und dadurch weniger wahrscheinlich überhitzt.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders nützlich, wenn das Kraftfahrzeug mit einer Abwärtsgeschwindigkeitsregelung ausgestattet ist, d.h. mit einer Geschwindigkeitsregelung, die so konfiguriert ist, dass sie automatisch eine Hilfsbremse einlegt und ein Schalten in einen niedrigeren Gang einleitet, wenn die Fahrgeschwindigkeit eine eingestellte Bremsgeschwindigkeit bei einer Abwärtsstrecke überschreitet. Beim Fahren hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung, die den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug regelt, ist es üblich, dass das Kraftfahrzeug abgebremst werden muss, obwohl die Bremsgeschwindigkeit nicht überschritten wird. In diesem Fall leitet die Abwärtsgeschwindigkeitsregelung kein Schalten in den niedrigeren Gang ein. Eine Motorbremse wird daher unzureichend sein, und andere Bremsen, z.B. Retarder und Radbremsen, bremsen das Kraftfahrzeug primär ab. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung stellen sicher, dass ein Gangschalten in einen niedrigeren Gang auch dann eingeleitet wird, wenn die Bremsgeschwindigkeit nicht überschritten wird, und die Motorbremsung dadurch effizienter genutzt werden kann.
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Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, sind das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Verwendung in einem schweren Lastkraftwagen, wie z.B. einem Truck oder einem Bus, geeignet. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind auch besonders geeignet für Kraftfahrzeuge, die mit einem automatischen Getriebe ausgestattet sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Es wird gewürdigt, dass alle Ausführungsformen, die in Bezug auf den Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, auch für den Vorrichtungsaspekt der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Die Vorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie das Verfahren nach einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen durchführt.
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Weitere vorteilhafte Merkmale sowie Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
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DEFINITIONEN
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Mit einem Kraftfahrzeug ist hier ein Kraftfahrzeug gemeint, das durch einen Verbrennungsmotor und/oder durch einen Elektromotor angetrieben wird.
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Mit einem Abstand ist hier ein Abstand gemeint, der entweder in Bezug auf die Zeit oder in Bezug auf die Entfernung gemessen wird.
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Mit einer Bremsgeschwindigkeit ist hier eine definierte Schwellengeschwindigkeit gemeint, die zum Steuern/Regeln eines Bremsens eines Kraftfahrzeugs beim Abwärtsfahren verwendet wird. Wird die Bremsgeschwindigkeit überschritten, werden automatisch Hilfsbremsen des Kraftfahrzeugs eingelegt und/oder ein Schalten in einen niedrigeren Gang eingeleitet. Die Bremsgeschwindigkeit ist also eine Sollgeschwindigkeit einer Abwärtsgeschwindigkeitsregelung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei
- 1 schematisch ein vereinfachtes Kraftfahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
- 2 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
- 3 ein Flussdiagramm ist, das das Verfahren nach einer anderen Ausführungsform zeigt, und
- 4 schematisch eine Steuer-/Regeleinheit zum Ausführen des Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ein Kraftfahrzeug 1, in dem ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden kann, ist in 1 schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 3 und ein Getriebe 4, die einen Teil eines Antriebsstrangs 5 bilden, der zum Antreiben der Antriebsräder 6, 7 des Kraftfahrzeugs 1 konfiguriert ist. Das Getriebe 4 kann vorzugsweise ein automatisches Getriebe sein, es kann aber auch ein automatisiertes Schaltgetriebe sein. Eine Steuer-/Regeleinrichtung 2, die auf mehrere Steuer-/Regeleinheiten verteilt sein kann, die zum Steuern/Regeln verschiedener Teile des Kraftfahrzeugs 1 konfiguriert sind, ist vorgesehen. Das Verfahren kann z.B. durch die Steuer-/Regeleinrichtung 2 durchgeführt werden.
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Die Steuer-/Regeleinrichtung 2 ist so konfiguriert, dass sie den Antriebsstrang 5 des Kraftfahrzeugs 1 steuert/regelt. Die Steuer-/Regeleinrichtung 2 ist auch so konfiguriert, dass sie einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug regelt, das vor dem Kraftfahrzeug 1 fährt, indem es automatisch einen spezifizierten Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechterhält. Die Steuer-/Regeleinrichtung 2 kann zu diesem Zweck eine Geschwindigkeitsregelung, z.B. eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), umfassen oder so konfiguriert sein, dass sie eine separat bereitgestellte Geschwindigkeitsregelung steuert/regelt. Ein aktueller Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug kann z.B. mit Hilfe von z.B. Radartechnik, Lidartechnik, Kamerainformationen, Kartendaten in Kombination mit GPS (Global Positioning System)-Technik oder einer anderen bekannten Technik bestimmt werden. Der spezifizierte Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug kann z.B. von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs voreingestellt werden. Bei einigen Anwendungen kann der spezifizierte Abstand auch automatisch eingestellt werden, z.B. beim Platooning, wo der Abstand auf einen möglichst kleinen Wert eingestellt wird, um den Luftwiderstand zu verringern. Die Steuer-/Regeleinrichtung 2 kann so konfiguriert sein, dass der Abstand auf einen Wert gleich dem spezifizierten Abstand oder auf einen Wert geregelt wird, der von dem spezifizierten Abstand um nicht mehr als einen bestimmten Betrag abweicht.
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Die Steuer-/Regeleinrichtung 2 kann auch so konfiguriert sein, dass sie eine Abwärtsfahrgeschwindigkeit durch automatisches Einlegen mindestens einer Hilfsbremse steuert/regelt, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 eine eingestellte Bremsgeschwindigkeit entlang einer Abwärtsstrecke überschreitet. Die Bremsgeschwindigkeit kann entweder automatisch durch ein System, wie z.B. einen Abstandsregler oder einen prädiktiven Regler zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs, oder manuell durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs über eine irgendeine Schnittstelle eingestellt werden. Die Bremsgeschwindigkeit wird normalerweise durch eigene Tasten oder Schalter eingestellt. Die Bremsgeschwindigkeit kann auch als Offset zu einer eingestellten Geschwindigkeit einer Geschwindigkeitsreglung eingestellt werden. In diesem Fall wird, wenn die eingestellte Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelung geändert wird, die absolute Bremsgeschwindigkeit automatisch geändert, um den Versatz beizubehalten.
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Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das z.B. durch die in 1 dargestellte Steuer-/Regeleinrichtung 2 im Kraftfahrzeug 1 ausgeführt wird, ist in dem Flussdiagramm von 2 schematisch dargestellt. Ein Verfahren nach einer anderen Ausführungsform ist in 3 dargestellt.
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In einem Schritt 101, 202 wird bestimmt, dass eine Abwärtsbedingung zutrifft, wobei die Abwärtsbedingung zutrifft, wenn das Kraftfahrzeug entlang einer Abwärtsstrecke fährt oder sich einer Abwärtsstrecke nähert. Dass eine Abwärtsbedingung zutrifft, kann auf verschiedene Wege bestimmt werden. Es kann z.B. bestimmt werden, dass die Abwärtsbedingung zutrifft, wenn die Abwärtsstrecke eine Steilheit und/oder Länge aufweist, die einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet. Das Bestimmen, dass die Abwärtsbedingung zutrifft, kann z.B. ein Bestimmen einer Straßensteigung der Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, einbeziehen. Dass die Abwärtsbedingung zutrifft, kann auch basierend auf Fahrzeugvariablenwerten bestimmt werden, z.B. einer Fahrzeugneigung, einer Beschleunigung, einer Anzeige, dass eine Hilfsbremse angezogen ist, usw.
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Die Straßensteigung der Abwärtsstrecke kann auf verschiedene Wege erhalten werden. Sie kann basierend auf Kartendaten, z.B. aus digitalen Karten mit topographischen Informationen, in Kombination mit Positionierungsinformationen, z.B. GPS (Global Positioning System)-Informationen, bestimmt werden. Die Positionierungsinformationen können verwendet werden, um den Standort des Kraftfahrzeugs relativ zu den Kartendaten zu bestimmen, so dass die Straßensteigung aus den Kartendaten extrahiert werden kann. Verschiedene heutige Geschwindigkeitsregelungssysteme verwenden Kartendaten und Positionierungsinformationen. Solche Systeme können dann die Kartendaten und Positionierungsinformationen bereitstellen, die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, wodurch die zusätzliche Komplexität beim Bestimmen der Straßensteigung minimiert wird. Die Straßensteigung kann auch basierend auf Radarinformationen, Kamerainformationen oder Informationen von einem anderen Fahrzeug erhalten werden. Sie kann auch aus Positionierungsinformationen und Straßensteigungsinformationen, die zuvor an Bord gespeichert wurden, oder aus Informationen bestimmt werden, die von Verkehrssystemen in Bezug auf die erwartete Fahrroute erhalten werden. In Systemen, in denen ein Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen stattfindet, können von einem Fahrzeug geschätzten Straßensteigungen auch anderen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden, entweder direkt oder über eine Zwischeneinheit, wie eine Datenbank oder ähnliches.
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In einem Schritt 102, 205 wird bestimmt, dass eine Bremsbedingung zutrifft, wobei die Bremsbedingung zutrifft, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch eine Geschwindigkeitsregelung begrenzt wird, die einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Kraftfahrzeug fährt, regelt, wobei die Fahrgeschwindigkeit entlang der Abwärtsstrecke auf einen Wert begrenzt ist oder wird, der für ein Bremsen des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Wenn die Bremsbedingung zutrifft, wird die Fahrgeschwindigkeit einerseits durch eine Geschwindigkeitsregelung, wie z.B. eine ACC begrenzt, die z.B. von der Steuer-/Regeleinrichtung 2 umfasst ist, die den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf einem spezifizierten beizubehaltenden Abstand regelt. Der spezifizierte Abstand kann z.B. vom Fahrer des Kraftfahrzeugs voreingestellt werden. Andererseits wird bestimmt, dass die Fahrgeschwindigkeit entlang der Abwärtsstrecke auf einen Wert begrenzt ist oder wird, den ein Bremsen erfordert, wenn der spezifizierte Abstand beibehalten werden soll. Um den spezifizierten Abstand einzuhalten, muss das Kraftfahrzeug also z.B. mit einer Radbremse und/oder einer oder mehreren Hilfsbremsen in der Form eines Retarders, einer Dekompressionsbremse oder einer Auspuffbremse abgebremst werden.
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Die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit wird typischerweise z.B. durch einen Fahrgeschwindigkeitssensor angegeben. Die erwartete Fahrgeschwindigkeit entlang einer Abwärtsstrecke, der sich das Kraftfahrzeug nähert, kann modelliert oder simuliert werden, wie weiter unten beschrieben wird. Aus der Fahrgeschwindigkeit kann auch eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Dass die Bremsbedingung zutrifft, kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, beispielsweise aus Fahrzeugdaten und Straßensteigungsdaten. Beispielsweise kann geprüft werden, ob eine Hilfsbremse eingelegt ist, was anzeigt, dass die Bremsbedingung zutrifft. Weitere Beispiele, wie beurteilt werden kann, dass die Bremsbedingung zutrifft, werden ebenfalls weiter unten angegeben.
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In einem Schritt 103, 207 wird ein Schalten in einen niedrigeren Gang eingeleitet, basierend auf mindestens der bestimmten Abwärtsbedingung und der bestimmten Bremsbedingung. Mit anderen Worten, die Abwärtsbedingung und die Bremsbedingung müssen zutreffen, damit das Schalten in den niedrigeren Gang eingeleitet werden kann, aber optional können auch andere Bedingungen spezifiziert werden, die erfüllt sein müssen, um das Gangschalten einzuleiten. Das Schalten in den niedrigeren Gang wird automatisch ausgeführt, ohne eine Betätigung des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Das Einleiten des Schaltens in den niedrigeren Gang umfasst auch ein Auswählen eines geeigneten niedrigeren Ganges.
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Wenigstens eine Gangschaltbedingung kann spezifiziert werden, wobei das Verfahren ferner in einem Schritt 206 ein Bestimmen umfassen kann, dass die wenigstens eine definierte Gangschaltbedingung erfüllt ist, wobei das Einleiten des Schaltens in den niedrigeren Gang ferner darauf basiert, dass die wenigstens eine Gangschaltbedingung erfüllt ist. Dies ist in 3 dargestellt. Das heißt, wenn die mindestens eine Gangschaltbedingung nicht erfüllt ist, wird in dieser Ausführungsform kein Schalten in den niedrigeren Gang eingeleitet. Dadurch ist es möglich, eine Gangschaltbedingung so zu spezifizieren, dass das Schalten in einen niedrigeren Gang nur dann eingeleitet wird, wenn dies z.B. unter einem Gesichtspunkt einer Energieeffizienz und/oder eines Fahrkomforts als vorteilhaft angesehen wird. Dadurch wird die Steuerung/Regelung des Schaltvorgangs verbessert.
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Die mindestens eine Gangschaltbedingung kann mindestens eine sein aus:
- - einer ersten Bedingung, die sich auf eine erwartete Dauer der Abwärtsstrecke bezieht, wobei die erste Bedingung als erfüllt gilt, wenn die erwartete Dauer einen definierten Schwellenwert überschreitet,
- - einer zweiten Bedingung, die sich auf eine erwartete Bremsleistung des Schaltens in den niedrigeren Gang bezieht, wobei die zweite Bedingung als erfüllt gilt, wenn die erwartete Bremsleistung einen definierten Schwellenwert überschreitet, und
- - einer dritten Bedingung, die sich auf eine erwartete Dauer eines Einlegens des niedrigeren Gangs bezieht, wobei die dritte Bedingung als erfüllt gilt, wenn die erwartete Dauer des Einlegens des niedrigeren Gangs einen definierten Schwellenwert überschreitet.
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Eine oder mehrere aus der ersten, der zweiten und der dritten Gangschaltbedingung können zutreffen. Die Gangschaltbedingungen sind so gewählt, dass ein Schalten in einen niedrigeren Gang vermieden wird, wenn dies nicht in erster Linie aus Fahrkomfortgründen als vorteilhaft angesehen wird. Übermäßige Gangschaltungen, die für den Fahrer und mögliche Insassen des Kraftfahrzeugs als störend empfunden werden können und die darüber hinaus einen begrenzten Beitrag zur Bremsleistung haben, können dadurch vermieden werden.
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Das Verfahren kann ferner umfassen:
- - Abrufen von Straßensteigungsdaten in einem Schritt 201, die sich auf eine Straßensteigung entlang einer erwarteten Fahrroute vor dem Kraftfahrzeug beziehen,
- - Abrufen von Fahrzeugdaten im Schritt 201, die sich auf mindestens eine aus der Fahrgeschwindigkeit, einer Masse des Kraftfahrzeugs und einem Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs beziehen,
- - Bestimmen, dass die mindestens eine Gangschaltbedingung und/oder die mindestens eine Bremsbedingung erfüllt ist/sind basierend auf mindestens den abgerufenen Straßensteigungsdaten und den abgerufenen Fahrzeugdaten.
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Die abgerufenen Straßensteigungsdaten und Fahrzeugdaten werden hier verwendet, um zu bestimmen, ob ein Schalten in einen niedrigeren Gang auszuführen ist. Verschiedene Systeme moderner Kraftfahrzeuge verwenden solche Daten bereits für unterschiedliche Zwecke und können so die für zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform erforderlichen Daten bereitstellen. Unter Verwendung von Straßensteigungsdaten und Fahrzeugdaten können die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entlang der Abwärtsstrecke und das daraus resultierende Geschwindigkeitsprofil genau abgeschätzt werden. Es kann dadurch auch gut bestimmt werden, ob die Gangschaltbedingung(en) und/oder die Bremsbedingung(en) erfüllt ist/sind.
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Straßensteigungsdaten können wie oben erläutert abgerufen werden. Fahrzeugdaten können von verschiedenen Sensoren und Systemen innerhalb des Kraftfahrzeugs abgerufen werden. Die Masse des Kraftfahrzeugs kann typischerweise durch einen Algorithmus zur Massenschätzung bestimmt werden, der entweder auf Informationen von einer Aufhängung des Fahrzeugs oder auf einem gemessenen oder geschätzten Trägheitsmoment des Kraftfahrzeugs basiert. Der Fahrwiderstand kann basierend auf einer Kraftgleichung geschätzt werden, die die auf das Kraftfahrzeug wirkenden Kräfte beschreibt, z.B. eine Antriebskraft, ein Rollwiderstand, eine im Antriebsstrang auftretende Reibung, eine Gravitationskraft und ein Luftwiderstand. Die Antriebskraft ist in der Regel gut bekannt, da sie nach dem Stand der Technik mit Hilfe des von dem Motor abgegebenen Drehmoments auf einfache Weise berechnet werden kann. Dieses Drehmoment wird in der Regel in einem Steuer-/Regelsystem des Kraftfahrzeugs spezifiziert. Mit Hilfe der Getriebeübersetzung und des Raddurchmessers kann das Drehmoment in eine auf die Antriebsräder wirkende Antriebskraft umgewandelt werden.
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Modelle zum Abschätzen eines Fahrwiderstands eines Kraftfahrzeugs werden in modernen Fahrzeugen bereits häufig für verschiedene Zwecke verwendet. Zu diesen Zwecken gehören unter anderem ein Vorhersagen eines Verhaltens des Kraftfahrzeugs bei einer Änderung einer Straßensteigung, ein Schätzen einer Masse des Kraftfahrzeugs und ein Gewährleisten einer angemessenen Funktion von Geschwindigkeitsreglungen, Gangschaltsystemen und anderen in dem Kraftfahrzeug verwendeten Systemen.
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Das Verfahren kann ferner in einem Schritt 203 umfassen:
- - Simulieren eines erwarteten Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs basierend auf mindestens den abgerufenen Straßensteigungsdaten und den abgerufenen Fahrzeugdaten, wobei das erwartete Geschwindigkeitsprofil beim Bestimmen verwendet wird, dass die mindestens eine Gangschaltbedingung und/oder die mindestens eine Bremsbedingung erfüllt ist/sind.
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Das Geschwindigkeitsprofil beschreibt die Fahrgeschwindigkeit während eines bevorstehenden Zeitraums oder über einen bevorstehenden Straßenabschnitt. Ein solches erwartetes Geschwindigkeitsprofil kann bereits für andere Zwecke simuliert werden, wobei in diesem Fall dieser Schritt 203 des erfinderischen Verfahrens keine zusätzliche Komplexität hinzufügt. Das Geschwindigkeitsprofil ist nützlich, um genau zu bestimmen, ob die Gangschaltbedingung(en) und/oder die Bremsbedingung(en) erfüllt ist/sind. Das erwartete Geschwindigkeitsprofil kann die erwartete Fahrgeschwindigkeit so beschreiben, wie sie wäre, wenn die adaptive Geschwindigkeitsregelung den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug nicht regeln würde, oder es kann ein erwartetes Geschwindigkeitsprofil sein, das so eingestellt ist, dass der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug beibehalten wird.
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Das Verfahren kann ferner in einem Schritt 204 ein Erhalten eines erwarteten Geschwindigkeitsprofils des vorausfahrenden Fahrzeugs umfassen, wobei das erwartete Geschwindigkeitsprofil des vorausfahrenden Fahrzeugs beim Bestimmen verwendet wird, dass die mindestens eine Gangschaltbedingung und/oder die mindestens eine Bremsbedingung erfüllt ist/sind. Ein Verwenden des erwarteten Geschwindigkeitsprofils des vorausfahrenden Fahrzeugs kann die Genauigkeit bei der Beurteilung, ob die Gangschaltbedingung(en) und/oder die Bremsbedingung(en) erfüllt wird/werden, verbessern. Das Geschwindigkeitsprofil des vorausfahrenden Fahrzeugs kann z.B. verwendet werden, um das erwartete Geschwindigkeitsprofil eines gegenwärtigen Kraftfahrzeugs zu bestimmen, d.h. des Kraftfahrzeugs, in dem das Verfahren durchgeführt wird, unter der Annahme, dass die Fahrgeschwindigkeit des gegenwärtigen Kraftfahrzeugs der Fahrgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs folgt, oder einem Geschwindigkeitsprofil folgt, das zu einem konstanten oder im wesentlichen konstanten Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug resultiert. Das erwartete Geschwindigkeitsprofil des gegenwärtigen Kraftfahrzeugs kann jedoch auch in dem Schritt 203 unabhängig von dem Geschwindigkeitsprofil des vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt werden, wie zuvor beschrieben. Das Geschwindigkeitsprofil des vorausfahrenden Fahrzeugs kann dem Kraftfahrzeug z.B. über ein Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem mitgeteilt werden oder kann in dem Kraftfahrzeug berechnet oder geschätzt werden. Es kann zum Beispiel angenommen werden, dass das vorausfahrende Fahrzeug mit seiner derzeitigen Fahrgeschwindigkeit weiterfährt, d.h. das Geschwindigkeitsprofil des vorausfahrenden Fahrzeugs wird auf einen konstanten Wert geschätzt, der der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit entspricht.
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Das Verfahren kann ferner in einem Schritt 208 ein Bremsen des Kraftfahrzeugs unter Verwendung einer Motorbremse umfassen, wobei die Motorbremse eine Auspuffbremse oder eine Dekompressionsbremse ist. Die Bremsleistung der Motorbremse wird durch die höhere Motordrehzahl erhöht, die aus dem Schalten in einen niedrigeren Gangresultiert. Dadurch kann das Kraftfahrzeug unter Verwendung der Motorbremse effizienter abgebremst werden, wodurch andere Bremsen des Kraftfahrzeugs entlastet werden.
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Das Verfahren kann ferner in einem Schritt 209 ein Bremsen des Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Retarders umfassen. Der Retarder profitiert von der höheren Durchflussrate einer Kühlflüssigkeit, die sich aus der höheren Motordrehzahl nach einem Herunterschalten ergibt, und ist weniger anfällig für Überhitzung. Die Motorbremse und der Retarder können gleichzeitig verwendet werden.
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Der niedrigere Gang kann so ausgewählt werden, dass im niedrigeren Gang ein vollständiges Auspuffbremsen oder ein vollständiges Dekompressionsbremsen mindestens 50 % einer Gesamtbremsleistung abdeckt, die erforderlich ist, um den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechtzuerhalten. Dadurch wird ein effizientes Bremsen unter Verwendung einer Motorbremse gewährleistet. Die verfügbare Bremsleistung der Motorbremse bei verschiedenen Gangschaltübersetzungsverhältnissen und die benötigte Gesamtbremsleistung können z.B. basierend auf Fahrzeugdaten und Straßensteigungsdaten modelliert werden.
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Wenn das Kraftfahrzeug mit einer Abwärtsgeschwindigkeitsregelung ausgestattet ist, die so konfiguriert ist, dass sie automatisch mindestens eine Hilfsbremse einlegt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entlang einer Abwärtsstrecke eine eingestellte Bremsgeschwindigkeit überschreitet, kann die Einleitung des Schaltens in den niedrigeren Gang ferner darauf basieren, dass die Geschwindigkeitsregelung die Fahrgeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb der eingestellten Bremsgeschwindigkeit begrenzt. In diesem Fall kann sichergestellt werden, dass sich aus einer höheren Motordrehzahl ergebende Vorteile auch unterhalb der eingestellten Bremsgeschwindigkeit erzielt werden, dass zum Beispiel eine Motorbremse effizient zum Bremsen des Kraftfahrzeugs verwendet wird.
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In einem Beispiel wird das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Kraftfahrzeug durchgeführt, das entlang eines Straßenabschnitts hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug fährt. In einer vorliegenden Betriebsart wird der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs durch ein ACC geregelt. Die Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs wird daher automatisch angepasst, um einen Abstand d zu dem vorausfahrenden Fahrzeug zu regeln, indem ein spezifizierter Abstand dset beibehalten wird, wobei der spezifizierte Abstand dset entweder von dem Fahrer oder automatisch eingestellt worden ist. Das Kraftfahrzeug ist außerdem mit einer Abwärtsgeschwindigkeitsregelung ausgestattet, die eine Bremsgeschwindigkeit vbrake spezifiziert, oberhalb der das Kraftfahrzeug beim Abwärtsfahren automatisch unter Verwendung von Hilfsbremsen abgebremst und ein Schalten in einen niedrigeren Gang eingeleitet wird. Ein simuliertes erwartetes Geschwindigkeitsprofil des Kraftfahrzeugs wird in Schritt 203 basierend auf der in Schritt 201 erhaltenen Fahrzeugdaten und Straßensteigungsdaten kontinuierlich aktualisiert.
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Es sind eine Abwärtsbedingung, eine Bremsbedingung und eine Gangschaltbedingung definiert worden. Die Abwärtsbedingung ist so definiert, dass sie als erfüllt gilt, wenn das Kraftfahrzeug in eine Abwärtsstrecke mit einer Straßensteigung a einfährt, die einen definierten Wert adh überschreitet. Die Bremsbedingung ist so definiert, dass sie als erfüllt gilt, wenn bestimmt ist, dass ohne ein Bremsen der Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug kleiner wird als der spezifizierte Abstand dset. Die Gangschaltbedingung ist so definiert, dass sie als erfüllt gilt, wenn die erwartete Gesamtdauer Ttot der Abwärtsstrecke größer als ein definierter Wert Tgs ist.
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Wenn das Kraftfahrzeug in eine Abwärtsstrecke einfährt, zeigt das in Schritt 203 bestimmte simulierte Geschwindigkeitsprofil, dass ein Bremsen des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, um den spezifizierten Abstand dset einzuhalten. Die Fahrgeschwindigkeit v liegt jedoch unter der eingestellten Bremsgeschwindigkeit vbrake der Abwärtsgeschwindigkeitsregelung. Daher leitet die Abwärtsgeschwindigkeitsregelung kein Schalten in einen niedrigeren Gang ein.
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Es wird in dem Schritt 202 geprüft, ob die Abwärtsbedingung zutrifft. Basierend auf der in Schritt 201 erhaltenen Straßensteigungsdaten wird bestimmt, dass die Straßensteigung den definierten Wert adh überschreitet und somit die Abwärtsbedingung zutrifft.
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In dem Schritt 205 wird geprüft, ob die Bremsbedingung zutrifft. Basierend auf dem in Schritt 203 simulierten Geschwindigkeitsprofil wird bestimmt, dass ohne ein Bremsen der Abstand d kleiner wird als der vorgegebene Abstand dset und die Bremsbedingung somit zutrifft.
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In dem Schritt 206 wird geprüft, ob die Gangschaltbedingung zutrifft. Die in Schritt 201 abgerufenen Straßensteigungsdaten des Straßenabschnitts vor dem Fahrzeug und das in Schritt 203 simulierte Geschwindigkeitsprofil zeigen an, dass die erwartete Gesamtdauer Ttot der Abwärtsstrecke größer als der definierte Wert Tgs ist und die Gangschaltbedingung daher zutrifft.
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In dem Schritt 207 wird ein geeigneter niedrigerer Gang gewählt und ein Schalten in den gewählten niedrigeren Gang wird ausgeführt. Dadurch kann die Motorbremse in Schritt 208 dazu verwendet werden, das Kraftfahrzeug entlang der Abwärtsstrecke effizient zu bremsen, auch wenn die Bremsgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
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Hätte sich stattdessen herausgestellt, dass die erwartete Gesamtdauer Ttot der Abwärtsstrecke kleiner als der definierte Wert Tgs war, wäre kein Schaltvorgang eingeleitet worden, da die Zeit in dem niedrigeren Gang zu kurz geworden wäre.
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Ein Fachmann wird es zu schätzen wissen, dass ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in ein Computerprogramm implementiert werden kann, das, wenn es in einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, das Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm hat gewöhnlich die Form eines Computerprogrammprodukts, das ein geeignetes digitales Speichermedium umfasst, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Dieses computerlesbare digitale Speichermedium umfasst einen geeigneten Speicher, z.B. ROM (Nur-Lese-Speicher), PROM (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROM (löschbarer PROM), Flash-Speicher, EEPROM (elektrisch löschbarer PROM), einer Festplatteneinheit usw.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, z.B. die oben beschriebene Steuer-/Regeleinrichtung 2 gemäß der Erfindung ist dazu geeignet, die oben beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, kann eine elektronische Steuer-/Regeleinheit oder zwei oder mehrere zusammenwirkende elektronische Steuer-/Regeleinheiten umfassen. 4 stellt sehr schematisch eine solche elektronische Steuer-/Regeleinheit 30 dar, die einen Teil einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet. Die Steuer-/Regeleinheit 30 umfasst ein Ausführungsmittel 31, wie beispielsweise eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), zum Ausführen eines Computerprogramms. Das Ausführungsmittel 31 kommuniziert mit einem Speicher 32, zum Beispiel vom Typ RAM, über einen Datenbus 33. Die Steuer-/Regeleinheit 30 umfasst auch ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium 34, zum Beispiel in Form eines Flash-Speichers oder eines Speichers vom Typ ROM, PROM, EPROM oder EEPROM. Das Ausführungsmittel 31 kommuniziert mit dem Datenspeichermedium 34 über den Datenbus 33. Auf dem Datenspeichermedium 34 ist ein Computerprogramm gespeichert, das einen Computerprogrammcode zum Implementieren eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
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Die Erfindung ist natürlich in keiner Weise auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, aber viele Möglichkeiten zum Modifizieren davon würden sich für einen Fachmann auf dem Gebiet ergeben, ohne vom Erfindungsumfang, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.