DE19743958A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsystems in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssy­ stems in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-A-195 36 512 be­ kannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird in Abhängigkeit von fahrzeu­ ginternen und fahrzeugexternen Informationen ein elektronisch gesteuertes Automatikgetriebe als Antriebssystem angesteuert. Hierbei wird eine im elek­ tronischen Steuergerät ermittelte Gangwahlstrategie bestimmt, die ohne ei­ ner Möglichkeit der Einflußnahme durch den Fahrer zu einem automatischen Gangwechsel führt. Bei diesem bekannten Verfahren kann der Fahrer zwar über den Positionswählhebel oder über einen Programmwahlschalter den Gangwechsel beschränkt beeinflussen, grundsätzlich wird ein Gangwechsel jedoch abhängig von energie-, sicherheits-, komfort-, schadstoffemissions-, geräusch- und/oder fahrertypbezogenen Vorgaben automatisch ohne ein vorheriges Quittieren durch den Fahrer durchgeführt.

Weiterhin ist es bekannt, dem Fahrer eine Information über den Momentan­ verbrauch (Economy-Anzeige) zur Verfügung zu stellen. Diese Economy- Anzeige bietet eine Möglichkeit für den Fahrer, seinen Fahrstil hinsichtlich des Verbrauchs zu beurteilen und ggf. im Hinblick auf eine Verbrauchsredu­ zierung, insbesondere durch ein iteratives Ausprobieren verschiedener Gas­ pedalstellungen, anzupassen. Die energiebezogene Vorgabe in Form einer Verbrauchsminimierung wird auf diese Weise nur unzulänglich erreicht. Zum einen kann der Fahrer dabei nur die aktuelle Fahrsituation berücksichtigen und zum anderen wird dem Fahrer zur Verbrauchsminimierung keine kon­ krete hierfür erforderliche Fahrbetriebsstrategie angeboten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssy­ stems in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, durch das der Fahrer entspre­ chend bestimmter Vorgaben in der Wahl seiner Fahrweise unterstützt wird, ohne die grundsätzlich gewünschte Fahrweise des Fahrers zu stark zu be­ einflussen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind die Gegenstände der An­ sprüche 2 und 3.

Wesentlich beim Gegenstand der Erfindung ist zum einen die Unterstützung des Fahrers im Hinblick auf zu erwartende Fahrsituationen unter Berücksich­ tigung von Vorgaben zur Verbesserung von Energieverbrauch, Sicherheit, Komfort, Schadstoffemissionen, Geräusch und/oder Fahrertypanpassung. In Abhängigkeit von der aktuellen und der zu erwartenden Fahrsituation wird dem Fahrer eine Fahrbetriebs-Soll-Strategie vorgeschlagen. Der Fahrer kann durch eine vorbestimmte Betätigungsweise eines Bedienelements die­ se vorgeschlagene Fahrbetriebs-Soll-Strategie annehmen. Zum anderen wird dem Fahrer jedoch ermöglicht, seine eigene Fahrbetriebs-Strategie auszuführen, wenn er die vorgeschlagene Fahrbetriebs-Soll-Strategie nicht annimmt. Die Informationen über eine aktuelle Fahrsituation werden insbe­ sondere über fahrzeuginterne Informationsquellen, vorzugsweise mittels oh­ nehin vorhandener Sensoren erfaßt. Informationen über zu erwartende Fahrsituationen können sowohl über fahrzeuginterne Informationsquellen, wie z. B. mittels digitaler Karten eines Navigationssystems, als auch über fahrzeugexterne Informationsquellen, wie z. B. mittels drahtlos übertragener Daten (z. B. Staumeldungen, Straßensperrungen, zu erwartende Bremsma­ növer) von vorausfahrenden Fahrzeugen oder von Verkehrsmeldestationen (z. B. über die bekannten Systeme RDS-TMC, GSM), ermittelt werden. Ab­ hängig von der aktuellen und der zu erwartenden Fahrsituation wird eine Fahrbetriebs-Soll-Strategie zur Verbesserung von Komfort, Sicherheit, Ver­ brauch, Emissionen und Geräusch mit möglichen Eingriffen in Antriebssyste­ me abgeleitet. Vorzugsweise wird der Fahrer über die zu erwartende Fahr­ situation informiert, während ihm die abgeleitete Fahrbetriebs-Soll-Strategie vorgeschlagen wird. Die Fahrbetriebs-Soll-Strategie kann optisch, akustisch, vorzugsweise jedoch haptisch vorschlagen werden. Eine haptische Informa­ tionsvermittlung hat den Vorteil, daß der Fahrer optisch sowie akustisch möglichst wenig vom Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.

Vorzugsweise wird der haptische Vorschlag der Fahrbetriebs-Soll-Strategie mittels eines sogenannten aktiven Fahr- bzw. Gaspedals oder anderen Fahrhebels durchgeführt. Beispielsweise bei einem aktiven Gaspedal (Fahrpedal, Fahrhebel) wird die Fahrbetriebs-Soll-Strategie durch einen va­ riablen Druckpunkt am Gaspedal zur Annahme vorgeschlagen. Hierbei wird einer vorgeschlagenen Fahrbetriebs-Soll-Strategie eine bestimmte Position des Fahrpedals zugeordnet. Die Zuordnung dieser Position hängt einerseits von der vorgeschlagenen Fahrbetriebs-Soll-Strategie und andererseits vom momentanen Fahrbetriebs-Zustand (z. B. Geschwindigkeit, Bergfahrt . . .) ab. Der variable Druckpunkt des Gaspedals wird daraufhin auf die der vorge­ schlagenen Fahrbetriebs-Soll-Strategie zugeordnete Position des Gaspe­ dals gelegt. Bis zum Erreichen des Druckpunktes kann das Gaspedal mit normaler Betätigungskraft, ab Erreichen des Druckpunktes nur mit erhöhter Betätigungskraft durchgetreten werden. Folgt der Fahrer dem variablen Druckpunkt am Gaspedal, wird auf die Annahme der vorgeschlagenen Fahr­ betriebs-Soll-Strategie geschlossen. Andernfalls wird auf eine Nicht- Annah­ me des Vorschlags durch den Fahrer geschlossen.

Alternativ ist jedoch auch eine optische oder akustische Anzeige des Vor­ schlags für die Fahrbetriebs-Soll-Strategie möglich, wobei die Annahme bei­ spielsweise durch die Betätigung eines vorgesehenen Schalters oder Ta­ sters erfolgen kann.

Bei einer Annahme der Fahrbetriebs-Soll-Strategie durch den Fahrer wird deren Umsetzung durch entsprechende Eingriffe in die Antriebssysteme au­ tomatisch ohne weiteres Zutun des Fahrers veranlaßt, wobei der Fahrer vor­ zugsweise, z. B. durch erneutes Betätigen des dafür vorgesehenen Schal­ ters oder beispielsweise durch zweimaliges Betätigen des dafür vorgesehen Tasters und/oder durch Übertreten des Druckpunktes des aktiven Gaspe­ dals, diesen Automatikbetrieb jederzeit unterbrechen kann.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß sich die Fahrbetriebs-Soll-Strategie sowohl auf ein Antriebssystem als auch auf mehrere oder alle Antriebssy­ steme im Fahrzeug beziehen kann. Insbesondere wenn sich die Fahrbe­ triebs-Soll-Strategie auf mehrere Antriebssysteme bezieht, schafft die Erfin­ dung den Vorteil, daß zur Umsetzung der Fahrbetriebs-Soll-Strategie vom Fahrer lediglich ein einziges Bedienelement betätigt werden muß.

Die Erfindung ist bei Fahrzeugen mit Antriebsmotoren aller Art, z. B. mit Brennkraftmaschinen, mit Hybridantrieben, mit Elektromotoren, mit Erd­ gasantrieb oder mit Brennstoffzellen, anwendbar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Fahrzeug ein elektronischer Verkehrsumfelderfassungsblock 1, ein elektronischer Ent­ scheidungsblock 2 und ein elektrischer Fahrzeugbedienungsblock 3 vorge­ sehen. Der Verkehrsumfelderfassungsblock 1 setzt sich aus einem Erken­ nungsblock 4 und einem Bewertungsblock 5 zusammen. Im Erkennungs­ block 4 werden insbesondere Daten eines Navigationssystems 8, eines au­ tomatischen Abstandsregelungssystems 9, eines Empfängersystems 10 für fernübertragene Verkehrs- und Streckendaten und von Antriebssystemen zu­ geordneten Fahrzeugsensoren 11 erfaßt. Die Daten des Navigationssystems 8 sind beispielsweise Streckendaten aus einer digitalen Straßenkarte, wie z. B. Höhenangaben, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Steigungen, Kurven, Ampelpositionen und Kreuzungen. Die Daten des Abstandsregelungssy­ stems 9 sind insbesondere die Abstände und/oder Differenzgeschwindig­ keiten zu vorausfahrenden Fahrzeugen. Die Daten des Empfängersystems 10 für fernübertragene Verkehrsdaten sind insbesondere Staumeldungen, Straßensperrungen, Unfallmeldungen und andere regionale Straßenverhält­ nisse (z. B. Regen, Glatteis). Ein bekanntes System für fernübertragene Verkehrsdaten ist beispielsweise das RDS-TMC-System. Zur Datenfern­ übertragung per Funk werden vorzugsweise vorhandene Mobiltelefonnetze, insbesondere das GSM-System, verwendet. Die den Antriebssystemen zu­ geordneten Fahrzeugsensoren 11 liefern insbesondere aktuelle Fahrsitua­ tionen, die den momentanen Fahrbetriebszustand kennzeichnen, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremspedalbetätigung, die Gaspedalbetä­ tigung, die Schalthebel- bzw. Positionswählhebelbetätigung, die Leistung des Motors (z. B. der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors) oder den Energiespeicherzustand (z. B. den Tankinhalt oder die Batterieladung).

Die im Erkennungsblock 4 erfaßten Daten liefern die Informationen zur Be­ stimmung der aktuellen und zu erwartenden Fahrsituationen. Diese Informa­ tionen werden im Bewertungsblock 5 im Hinblick auf energie-, sicherheits-, komfort-, schadstoffemissions-, geräusch- und/oder fahrertypbezogenen Vorgaben weiterverarbeitet. Beispielsweise im Hinblick auf den Verbrauch, den Zeitbedarf, die Sicherheit, den Verkehrsfluß, den Komfort und den er­ mittelten Fahrertyp wird anschließend im Entscheidungsblock 2 eine Fahr­ betriebs-Soll-Strategie ermittelt, die im Sinne von Verzögerung, Konstant­ fahrt und/oder Beschleunigung Eingriffe in die Antriebssysteme, wie z. B. in das Bremssystem, in die Motorsteuerung und/oder in die Automatikgetriebe­ steuerung, vorschlägt. Diese vorgeschlagene Fahrbetriebs-Soll-Strategie sowie gegebenenfalls weitere Fahrerinformationen werden an den Fahr­ zeugbedienungsblock 3 weitergeleitet. Der Fahrzeugbedienungsblock 3 be­ steht aus einem Stellgrößenblock 6 und einem Fahrzeugantriebsblock 7.

Der Stellgrößenblock 6 weist insbesondere abfragbare, vom Fahrer zu betä­ tigende Bedienelemente, wie. z. B. die Bremse 12 und das Gaspedal 13 auf. Das Gaspedal 13 ist vorzugsweise ein aktives Gaspedal mit einem Stellele­ ment 14. Einer momentan ausgewählten Fahrbetriebs-Soll-Strategie wird eine bestimmte Position des Fahrpedals 13 zugeordnet. Im Falle der Emp­ fehlung einer Fahrbetriebs-Soll-Strategie wird mittels des Stellelements 14, das vorzugsweise ein mit einer Feder zusammenwirkender Elektromotor ist, die Betätigungskraft des Fahrpedals 13 erhöht, wenn die der vorgeschlage­ nen Fahrbetriebs-Soll-Strategie zugeordnete Position des Fahrpedals über­ treten wird. Durch die Betätigungskrafterhöhung in Form eines variablen Druckpunktes am aktiven Gaspedal kann der Fahrer die vorgeschlagene Fahrbetriebs-Soll-Strategie durch eine dem variablen Druckpunkt folgende Betätigungsweise des Bedienelements Gaspedal annehmen. Andernfalls erkennt der Fahrzeugbedienungsblock 3, daß der Fahrer die vorgeschlagene Fahrbetriebs-Soll-Strategie nicht annehmen will.

Daraufhin wird im Falle einer Annahme im Fahrzeugantriebsblock 7 die Fahrbetriebs-Soll-Strategie durch die im Fahrstrategieblock 2 ermittelten er­ forderlichen Eingriffe in die Antriebssysteme, insbesondere in das Bremssy­ stem 17, in die Stellung der Drosselklappe 18, in die Gangwahlsteuerung des Automatikgetriebes 19 und/oder in die Einspritzung und Zündung der Motorsteuerung 20, automatisch durchgeführt.

Alternativ oder zusätzlich kann ein manuell zu betätigender Schalter oder Taster 16 als Bedienelement zur Annahme der Fahrbetriebs-Soll-Strategie vorgesehen werden, der vorzugsweise in einem Multifunktionslenkrad ange­ bracht sein kann.

Die automatische Durchführung der Fahrbetriebs-Soll-Strategie kann z. B. durch das Obertreten der der vorgeschlagenen Fahrbetriebs-Soll-Strategie zugeordneten Position des aktiven Gaspedals 13 und/oder durch zweimali­ ges Betätigen des Tasters 16 vom Fahrer willkürlich abgebrochen werden.

Im Fahrzeugbedienungsblock 3 kann zusätzlich ein Display 15 vorgesehen sein, durch das dem Fahrer optisch sowohl die empfohlene Fahrbetriebs- Soll-Strategie als auch zusätzliche Fahrerinformationen angezeigt werden können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise eine Ver­ brauchsreduzierung durch sinnvolle Nutzung der aufgebauten kinetischen Energie im Fahrzeug erreicht werden. Weiterhin kann der Fahrer bei seiner Fahraufgabe, wie z. B. Verbrauchssenkung und Einhaltung von Geschwin­ digkeitsbegrenzungen, unterstützt werden. Der Fahrer wird durch die Förde­ rung einer vorausschauenden Fahrweise und die Reduzierung des Bedien­ aufwands entlastet. Der Fahrkomfort und die Abstimmung der einzelnen An­ triebssysteme wird durch ein einziges koordinierendes System und durch zusätzliche Informationen im Hinblick auf die vorausliegende Verkehrsumge­ bung verbessert.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems (17, 18, 19, 20) in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von Informationen über eine aktuelle und eine zu erwartende Fahrsituation, die über fahrzeuginterne und über fahr­ zeugexterne Informationsquellen in einem elektronischen Kraftfahrzeug­ system erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von diesen Informationen und abhängig von energie-, sicherheits-, komfort-, schad­ stoffemissions-, geräusch- und/oder fahrertypbezogenen Vorgaben im elektronischen Kraftfahrzeugsystem eine Fahrbetriebs-Soll-Strategie zur Steuerung mindestens eines Antriebssystems (17, 18, 19, 20) im Kraftfahr­ zeug ermittelt wird, daß diese Fahrbetriebs-Soll-Strategie dem Fahrer vor­ geschlagen wird, daß der Fahrer durch eine vorbestimmte Betätigungs­ weise eines Bedienelements (13, 14; 16) die Fahrbetriebs-Soll-Strategie annehmen kann und daß diese Fahrbetriebs-Soll-Strategie im Falle einer Annahme des Vorschlags automatisch durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbetriebs-Soll-Strategie dem Fahrer haptisch vorgeschlagen wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer vorgeschlagenen Fahrbe­ triebs-Soll-Strategie eine bestimmte Position des Fahrpedals (Gaspedals, Fahrhebels) (13) zugeordnet ist, daß das Fahrpedal (13) mit einem an­ steuerbaren Stellelement verbunden ist und daß im Falle der Vorgabe ei­ ner Fahrbetriebs-Soll-Strategie mittels des Stellelements die Betätigungs­ kraft des Fahrpedals (13) erhöht wird, wenn die der vorgeschlagenen Fahrbetriebs-Soll-Strategie zugeordnete Position des Fahrpedals über­ treten wird.