WO2017045880A1

WO2017045880A1 - Geschwindigkeitssteuerung eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2017045880A1
Application number: PCT/EP2016/069931
Authority: WO
Inventors: Cosmin TUDOSIE
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2017-03-23
Also published as: US20180244270A1; DE102015217801A1; CN108025748A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (100) umfasst Schritte des Erfassens eines zu befahrenden Streckensegments (305); des Erfassens eines Fahrerwunschs, der auf eine gewünschte durchschnittliche Geschwindigkeit (310) beim Befahren des Streckensegments (305) hinweist; des Bestimmens eines Geschwindigkeitsverlaufs (215) für das Streckensegment (305) in Abhängigkeit des Fahrerwunschs derart, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit (310) mindestens dem Fahrerwunsch entspricht und ein Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs (100) für das Befahren des Streckensegments (305) möglichst minimiert ist; und des Steuerns der Geschwindigkeit (310) des Kraftfahrzeugs (100) auf dem Streckensegment (305) auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsverlaufs (215).

Description

Geschwindigkeitssteuerung eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Geschwindigkeitssteuerung eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbrauchsoptimierte Geschwindigkeitssteuerung.

Eine Längssteuerung eines Kraftfahrzeugs steuert üblicherweise einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs derart, dass eine vorbestinnnnte Geschwindigkeit eingehalten wird. In einer Ausführungsform wird zusätzlich ein Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug überwacht und die Geschwindigkeit gegebenenfalls angepasst, um den Abstand oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts zu halten.

DE 10 2005 045 891 B3 schlägt vor, die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs zwischen vorbestimmten Minimal- und Maximalgeschwindigkeiten derart zu steuern, dass eine Brennkraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sich in einem möglichst verbrauchsgünstigen Betriebszustand befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Technik zur Geschwindigkeitssteuerung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Erfassens eines zu befahrenden Streckensegments, des Erfassens eines Fahrerwunschs, der auf eine gewünschte durchschnittliche Geschwindigkeit beim Befahren des Streckensegments hinweist, des Bestimmens eines Geschwindigkeitsverlaufs für das

Streckensegment in Abhängigkeit des Fahrerwunschs derart, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit mindestens dem Fahrerwunsch entspricht und ein Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs für das Befahren des Streckensegments möglichst minimiert ist, sowie des Steuerns der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf dem Streckensegment auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsverlaufs. Der Fahrerwunsch kann insbesondere eine Vorgabe umfassen, die für mehrere Streckensegmente, insbesondere alle Streckensegmente einer Fahrstrecke, gilt. Es ist bevorzugt, dass diese Vorgabe nicht auf konventionelle Weise mittels eines Gaspedals, sondern beispielsweise als Einstellung gegeben ist, die in vorbestimmten Abstufungen erfolgen kann, beispielsweise niedrige, mittlere oder hohe Durchschnittsgeschwindigkeit. Diese Einstellung wird üblicherweise während des Befahrens der Steckensegmente nicht verändert. Die tatsächliche Geschwindigkeitssteuerung des Kraftfahrzeugs wird dann mittels des beschriebenen Verfahrens durchgeführt, sodass der Fahrer die Längsregelung (Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungssteuerung) des Kraftfahrzeugs nicht mehr beeinflussen muss.

Das Verfahren ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer autonomen Steuerung des Kraftfahrzeugs kombinierbar bzw. in dieses integrierbar. Auch in einem Kraftfahrzeug, in dem der Fahrer lediglich lenkt, und die Geschwindigkeit nicht mehr ständig aktiv beeinflussen muss, kann das Verfahren gewinnbringend beispielsweise als Fahrassistent eingesetzt werden.

Der Geschwindigkeitsverlauf kann phasenweise von der gewünschten Durchschnittsgeschwindigkeit abweichen. Vorteilhafte Betriebspunkte des Kraftfahrzeugs bzw. dessen Antriebsmotors können im Rahmen der Vorgabe verbessert angesteuert werden, um den Energieverbrauch unter Einhaltung des Fahrerwunschs zu minimieren. Insbesondere kann ein Kennfeld eines Antriebsmotors in vorhergesehener Weise zu durchlaufen. Dabei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass ein Eingriff zur Veränderung eines Betriebspunkts des Kraftfahrzeugs selbst einen gewissen Energieverbrauch bewirken kann. Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, den Energieverbrauch, der zum Ändern des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, mit einem voraussichtlichen verringerten Energieverbrauch nach der Änderung abzuwägen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Fahrer auch einen Wunsch nach einer maximalen Durchschnittsgeschwindigkeit zum Befahren des Streckensegments ausdrücken, wobei der Geschwindigkeitsverlauf so bestimmt wird, dass die Fahrervorgabe möglichst eingehalten wird, während gleichzeitig der Energieverbrauch möglichst niedrig ist. Der Geschwindigkeitsverlauf kann gesteuert werden, indem eine Beschleunigung des Antriebsmotors in Abhängigkeit eines geltenden Fahrwiderstands bewirkt wird. Dabei können auch äußere Einflussfakturen beispielsweise Rücken- oder Gegenwind, berücksichtigt werden. Bevorzugterweise werden Informationen an Bord des Kraftfahrzeugs in Form von ADASIS (Advanced Driver Assistance Systems Interface Specifications)-Daten ausgewertet, um beispielsweise den Fahrwiderstand auf dem aktuellen oder einem bevorstehenden Streckensegment zu bestimmen. Dabei können eine aktuelle Bestimmung oder ein erwarteter Wert verarbeitet werden, der beispielsweise auf der Basis von bekannten Start- und Zielpunkten mittels Kartendaten (Topologie eines Streckensegments) bestimmt sein kann.

Der Fahrerwunsch und der Fahrwiderstand beeinflussen in erster Linie die Bestimmung des Geschwindigkeitsverlaufs; andere Einflüsse wie beispielsweise ein Ver- kehrsfluss, eine Fahrzeugbeladung oder eine Bodenbeschaffenheit können jedoch ebenfalls berücksichtigt werden. Weitere berücksichtigte Einflüsse können beispielsweise das Wetter (Nebel, Regen, Glätte etc.) umfassen. Kann auf einem Streckensegment ein vorbestimmter Geschwindigkeitsverlauf nicht umgesetzt werden, beispielsweise weil ein Verkehrshindernis besteht, so kann der Geschwindigkeitsverlauf auf einem folgenden Streckensegment entsprechend angepasst werden. So kann die vorgegebene Durchschnittsgeschwindigkeit unter Umständen auch dann eingehalten werden, wenn verlangsamende Faktoren vorliegen, beispielsweise wenn der Verkehr abschnittweise zäh fließt. Die Bestimmung des Geschwindigkeitsverlaufs kann insbesondere fortlaufend, idealerweise in Echtzeit, durchgeführt werden, sodass dynamische Einflüsse auf die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs möglichst schnell und möglichst umfassend berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform kann auch eine maximale Durchschnittsgeschwindigkeit vom Fahrer vorgegeben werden, sodass der Geschwindigkeitsverlauf im Sinne einer schnellstmöglichen Beförderung bestimmt wird.

Das Verfahren kann sowohl im Zug- oder Teillastbetrieb als auch im Schiebebetrieb verwendet werden. Bevorzugterweise ist das Verfahren ständig aktiv, um möglichst sämtliche äußeren Einflüsse auf die Geschwindigkeit oder das Beschleunigungsver- mögen des Kraftfahrzeugs in die Bestimmung des Geschwindigkeitsverlaufs zu berücksichtigen.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren in Kombination mit einem Antriebsmotor eingesetzt, dessen Wirkungsgrad in Abhängigkeit eines Betriebspunkts unterschiedlich ist. Der Betriebspunkt kann insbesondere eine Drehzahl und/oder ein abgegebenes Drehmoment umfassen. Dieser Zusammenhang kann als Charakteristik ebenfalls durch das Verfahren berücksichtigt werden, um den Geschwindigkeitsverlauf zu bestimmen.

So kann auf der Basis von statischen (z.B. Verbrauchscharakteristik des Antriebsmotors, geschwindigkeitsabhängiger Luftwiderstand) und/oder dynamischen (aktueller Fahrwiderstand, aktuelle Durchschnittsgeschwindigkeit, Verkehrsfluss) Daten der Geschwindigkeitsverlauf so bestimmt werden, dass der Fahrerwunsch nach einer vorbestimmten Durchschnittsgeschwindigkeit bzw. einer einzuhaltenden Ankunftszeit möglichst eingehalten oder sogar unterboten wird. Die zur Beförderung nötige Energie wird dabei bevorzugterweise durch das Verfahren minimiert. Der Fahrerwunsch entscheidet auch mit über den Energieverbrauch, da eine raschere Beförderung üblicherweise mit stärkeren / häufigeren Beschleunigungen einhergeht, die energieintensiv sein können.

Bevorzugterweise wird darüber hinaus ein weiterer Fahrerwunsch erfasst, wobei der Geschwindigkeitsverlauf in Abhängigkeit des weiteren Fahrerwunschs entweder zugunsten einer erhöhten Durchschnittsgeschwindigkeit oder zugunsten eines minimierten Energieverbrauchs bestimmt wird. Beispielsweise können folgende Stufen unterstützt sein: Sport (maximal zulässige Geschwindigkeit und maximale Beschleunigung auf der gesamten Strecke), Standard opt. (mittlere Durchschnittsgeschwindigkeit und hohe Beschleunigung), Standard (vorbestimmte minimale Durchschnittsgeschwindigkeit und Durchschnittsbeschleunigung) und Eco (vorbestimmte minimale Durchschnittsgeschwindigkeit und optimale Beschleunigung). Mittels des weiteren Fahrerwunschs kann der Fahrer beeinflussen, ob er einer zügigen Beförderung oder einem sparsamen Betrieb des Kraftfahrzeugs den Vorzug geben möchte. Diese beiden Kriterien können bezüglich der Bestimmung des Geschwindigkeitsverlaufs widersprüchlich sein. Ein Grad, in dem das eine oder das andere Optimierungsziel verstärkt gewichtet wird, kann so durch den Fahrer beeinflusst werden.

In einer Ausführungsform ist ein spezifischer Energieverbrauch eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs von einer Beschleunigung und einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig, wobei der Energieverbrauch minimiert wird, indem eine Beschleunigung gezielt eingesetzt wird, um das Kraftfahrzeug auf eine Geschwindigkeit mit verringertem spezifischen Energieverbrauch zu bringen.

Der spezifische Energieverbrauch gibt hierbei an, wie viel Energie erforderlich ist, um das Kraftfahrzeug an einem vorbestimmten Betriebspunkt für eine bestimmte Dauer oder mit einem bestimmten Effekt zu betreiben. Der spezifische Energieverbrauch kann bei einem mittels beispielsweise fossilen Brennstoffs angetriebenen Kraftfahrzeug beispielsweise in Gramm Brennstoff pro Stunde oder Gramm Brennstoff pro gefahrenen Kilometer angegeben werden. Bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug kann der spezifische Energieverbrauch in Kilowatt pro Stunde oder Kilowatt pro gefahrenen Kilometer angegeben werden. Andere Einheiten sind ebenfalls möglich. Der Betriebspunkt kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine eingelegte Gangstufe oder eine Drehzahl eines Antriebsmotors umfassen. Wird der benötigte spezifische Energieverbrauch über das Streckensegment bzw. die Fahrdauer über das Streckensegment integriert, so ergibt sich der Energieverbrauch zur Befahrung des Streckensegments.

Die Beschleunigung ist im Allgemeinen positiv, kann jedoch auch negativ sein (Verzögerung). Um das Kraftfahrzeug von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine höhere zu bringen, ist üblicherweise ein höherer spezifischer Energieverbrauch erforderlich als zum Halten einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Andererseits kann ein spezifischer Energieverbrauch bei einer höheren Geschwindigkeit niedriger als bei einer niedrigeren Geschwindigkeit sein.

Bevorzugterweise wird ein durch die Beschleunigung bedingter zusätzlicher Energieverbrauch gegenüber einem verringerten Energieverbrauch bei der erhöhten Geschwindigkeit in Abhängigkeit einer mit der erhöhten Geschwindigkeit befahrbaren Distanz abgewogen. Das Ende der befahrbaren Distanz wird üblicherweise mit dem Ende des Streckensegments gleichgesetzt. Streckensegmente werden bevorzugt so bestimmt, dass das Kraftfahrzeug auf einem Streckensegment unter gleichbleibenden Bedingungen betrieben werden kann. Beispielsweise kann ein Streckensegment eine einheitliche Geschwindigkeitsbeschränkung oder ein einheitliches Gefälle aufweisen, wie unten noch genauer ausgeführt wird. Je stärker das Kraftfahrzeug beschleunigt wird, desto höher ist im Allgemeinen der spezifische Energieverbrauch während der Beschleunigungsphase. Beträgt der spezifische Energieverbrauch während einer anschließenden Phase gleichbleibender Geschwindigkeit weniger als vor der Beschleunigungsphase, so kann der zusätzliche Energieverbrauch während des Beschleunigens amortisiert werden, vorausgesetzt dass die mit der erhöhten Geschwindigkeit befahrbare Distanz ausreichend lang ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Energieverbrauch zum Befahren des Streckensegments zunächst mit unterschiedlich starken Beschleunigungen und ggf. unterschiedlich hohen Geschwindigkeiten bestimmt und diejenige Kombination aus Beschleunigung und Geschwindigkeit bevorzugt, die unter Einhaltung der Vorgabe der Durchschnittsgeschwindigkeit den geringsten Energieverbrauch erfordert. Diese Auswahl kann insbesondere auf der Basis des oben erwähnten weiteren Fahrerwunschs durchgeführt werden. Die gefundene Kombination wird dann als Geschwindigkeitsverlauf weiter verarbeitet.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein spezifischer Energieverbrauch eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs von einer Geschwindigkeit und einer Steigung des Streckensegments abhängig und der Energieverbrauch wird minimiert, indem die Steigung möglichst mit einer Geschwindigkeit mit verringertem spezifischen Energie- verbrauch befahren wird. Eine durch den Antriebsstrang realisierte Beschleunigung kann dabei gering sein, sodass das Kraftfahrzeug an Geschwindigkeit verliert.

Die Steigung ist üblicherweise positiv, kann jedoch auch negativ sein (Gefälle). Es kann günstiger sein, ein Gefälle mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu befahren, beispielsweise um Schwung für eine nachfolgende Steigung zu sammeln. Dies gilt aber üblicherweise nur innerhalb vorbestimmter Grenzen, sodass die Geschwindigkeitssteigerung bevorzugterweise ebenfalls begrenzt wird. Außerdem kann insbesondere beim Beschleunigen im Gefälle eine Geschwindigkeitsbeschränkung zu beachten sein.

In noch einer weiteren Ausführungsform werden Geschwindigkeitsverläufe für aneinander angrenzende Streckensegmente gemeinsam bestimmt. Dazu wird ein an das aktuelle Streckensegment anschließendes Streckensegment erfasst und die Geschwindigkeitsverläufe auf den Streckensegmenten werden gemeinsam derart bestimmt, dass die Summe der Energieverbräuche auf beiden Streckensegmenten möglichst minimiert ist. So kann beispielsweise während eines Gefälles die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mit einer vorbestimmten Beschleunigung angehoben werden, während die Geschwindigkeit auf einer nachfolgenden Steigung allmählich wieder verringert wird. Die Summe der Energieverbräuche kann durch das Berücksichtigen mehrerer Streckensegmente insgesamt verringert sein. Das Betrachten mehrerer Streckensegmente kann auch mehrere, insbesondere alle Streckensegmente einer vorbestimmten Fahrstrecke (Gesamtstrecke) umfassen.

In einer weiteren Ausführungsform ist für zwei aneinander angrenzende Streckensegmente jeweils ein Geschwindigkeitsband und ein Geschwindigkeitsverlauf vorgegeben. Das Geschwindigkeitsband kann eine Obergrenze und eine Untergrenze für die durch das Kraftfahrzeug anzunehmende Geschwindigkeit angeben. Sollte der bestimmte Geschwindigkeitsverlauf auf einem Streckensegment außerhalb dieser Grenzen liegen, so erfolgt bevorzugterweise eine automatische Anpassung des Geschwindigkeitsverlaufs eines oder mehrerer nachfolgender Streckensegmente. Dazu kann das Geschwindigkeitsband eines nachfolgenden Streckensegments entsprechend verändert werden. Lag der Geschwindigkeitsverlauf auf einem ersten Streckensegment beispielsweise unterhalb der Untergrenze, so können Ober- oder Untergrenze eines nachfolgenden Streckensegments angehoben werden, um einen Zeitverlust auf dem ersten Streckensegment ausgleichen zu können. Das Anheben der Obergrenze kann durch eine geltende Verkehrsregelung auf dem Streckensegment begrenzt werden.

In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Schaltgetriebe mit mehreren Gangstufen. Ein spezifischer Energieverbrauch des Antriebsstrangs ist dabei von einem Wechsel einer eingelegten Gangstufe und von der eingelegten Gangstufe selbst abhängig. Dabei wird der Energieverbrauch minimiert, indem eine Gangstufe gezielt gewechselt wird, um den Antriebsstrang auf eine eingelegte Gangstufe mit verringertem spezifischem Energieverbrauch zu bringen. Ähnlich wie in dem oben angegebenen Beispiel mit Beschleunigung und Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann auch hier wieder abgewogen werden, ob ein erhöhter Verbrauch durch das Wechseln der Gangstufe voraussichtlich durch den geringeren spezifischen Energieverbrauch nach dem Wechseln amortisiert werden kann. Das einfache oder mehrfache Wechseln einer Gangstufe kann Teil einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase sein.

Im Allgemeinen beeinflussen mehrere Faktoren den spezifischen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs. Es ist daher bevorzugt, möglichst mehrere dieser Faktoren zu berücksichtigen, um die Geschwindigkeitssteuerung möglichst verbrauchoptimiert durchführen zu können.

Es ist ferner bevorzugt, dass der Geschwindigkeitsverlauf so bestimmt wird, dass eine vorgeschriebene Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden auf der Basis des geschwindigkeits- bezogenen Fahrerwunschs eine Obergrenze und eine Untergrenze für die Durchschnittsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt, wobei der Geschwindigkeitsverlauf derart bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit möglichst stets zwischen der Obergrenze und der Untergrenze liegt. Durch das Halten der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in einem vorbestimmten Bereich kann ein Fahrer verstärkt das Gefühl zügiger Beförderung bekommen. Die Grenzen können manuell eingegeben werden oder es kann ein Geschwindigkeitsband symmetrisch zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit gebildet werden. Die Obergrenze kann einer lokal geltenden Geschwindigkeitsbeschränkung entsprechen oder um einen vorbestimmten Betrag (z.B. ±5km/h oder ±2%) davon abweichen. In einer Ausführungsform wird zusätzlich eine Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt, beispielsweise als arithmetisches Mittel zwischen der Obergrenze und der Untergrenze, und ein Abweichen der Geschwindigkeit des Geschwindigkeitsverlaufs von der Durchschnittsgeschwindigkeit kann in Abhängigkeit beispielsweise des oben beschriebenen weiteren Fahrerwunschs minimiert oder toleriert werden.

Ein Computerprogramm produkt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.

Eine Vorrichtung umfasst eine Eingabeeinrichtung zur Erfassung eines Fahrerwunschs, der auf eine gewünschte durchschnittliche Geschwindigkeit beim Befahren eines zu befahrenden Streckensegments hinweist, eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung eines Geschwindigkeitsverlaufs nach dem oben beschriebenen Verfahren, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf dem Streckensegment auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsverlaufs.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 einen beispielhaften spezifischen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 ; und

Fig. 3 ein Verbrauchsdiagramm des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 darstellt. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 100. Das Kraftfahrzeug 100 kann beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen umfassen und wird üblicherweise mittels eines Antriebsstrangs 105 angetrieben, der Energie in beliebiger Form in Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs 100 umwandelt. Üblicherweise umfasst der Antriebsstrang 105 einen Antriebsmotor 1 10, der beispielsweise als elektrische Maschine oder Brennkraftmaschine ausgeführt sein kann, und ein Getriebe 1 15, das insbesondere ein Schaltgetriebe mit mehreren einlegbaren Gangstufen umfassen kann.

An Bord des Kraftfahrzeugs 100 ist eine Vorrichtung 120 zur Geschwindigkeitssteuerung des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen. Die Vorrichtung 120 umfasst üblicherweise eine Verarbeitungseinrichtung 125, die insbesondere als programmierbarer Mikrocomputer ausgebildet sein kann, und eine Steuereinrichtung 130 zur Beeinflussung des Antriebsstrangs 105, insbesondere des Antriebsmotors 1 10, des Getriebes 1 15 und/oder eines Bremssystems (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 100. Zusätzlich ist bevorzugterweise wenigstens eine Eingabeeinrichtung 135 vorgesehen, mittels derer ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 eine oder mehrere Vorgaben zur Geschwindigkeitssteuerung des Kraftfahrzeugs 100 ausdrücken kann. Diese Vorgaben können insbesondere eine bevorzugte durchschnittliche Geschwindigkeit und ggf. eine Präferenz, ob die Geschwindigkeitssteuerung eher zugunsten eines verringerten Energieverbrauchs oder zugunsten einer erhöhten Durchschnittsgeschwindigkeit durchgeführt werden soll, umfassen. Die Eingabeeinrichtung 135 kann etwa ein Pedal, einen Schalter oder ein anderes Eingabemittel umfassen.

Die Verarbeitungseinrichtung 125 ist dazu eingerichtet, für eine vorbestimmte

Strecke, die durch das Kraftfahrzeug 100 zu befahren ist, einen Geschwindigkeitsverlauf zu bestimmen, der den Vorgaben des Fahrers Rechnung trägt. Dazu wird die Strecke üblicherweise in einer Abfolge von Streckensegmenten unterteilt, für die jeweils gleiche Bedingungen gelten, die also - falls keine situationsbedingte Änderung eintritt - unter konstanten externen Bedingungen durchfahren werden können. Insbesondere können eine Geschwindigkeitsbeschränkung, eine Steigung oder ein Gefälle, ein Kurvenradius oder eine Straßenklasse innerhalb des Streckensegments konstant sein. Die Bestimmung der Strecke und/oder die Aufteilung der Strecke in Streckensegmente kann insbesondere unter Zuhilfenahme von Daten eines Navigationssystems 140 durchgeführt werden, das bevorzugterweise eine Positioniereinrichtung 145 zur Bestimmung einer Position des Kraftfahrzeugs 100 und eine Datenbank 150 mit Strecken Informationen im Bereich des Kraftfahrzeugs 100 umfasst. Die Streckenbestimmung kann wahlweise seitens des Navigationssystems 140 oder seitens der Verarbeitungseinrichtung 125 durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann auch ein Abtastsystem 155 vorgesehen sein, das Informationen in einem Umfeld des Kraftfahrzeugs 100 abtastet und der Verarbeitungseinrichtung 125 bereitstellt. Das Abtastsystem 155 umfasst bevorzugterweise einen Sensor 160 und eine Erkennungseinrichtung 165. Das Abtastsystem 155 kann beispielsweise einen Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug, ein Verkehrszeichen entlang der befahrenen Strecke oder einen anderen Parameter aus dem Umfeld des Kraftfahrzeugs 100 abtasten, der für dessen Geschwindigkeitssteuerung relevant ist.

Die Verarbeitungseinrichtung 125 ist dazu eingerichtet, auf der Basis eines Fahrer- wunschs bezüglich einer durchschnittlichen Geschwindigkeit und einer zu befahrenden Strecke bzw. eines zu befahrenden Streckensegments einen Geschwindigkeitsverlauf zu bestimmen, der einerseits möglichst die Vorgabe des Fahrers bezüglich der Durchschnittsgeschwindigkeit einhält und andererseits den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 100 beim Befahren der Strecke möglichst minimiert. Anschließend kann die Verarbeitungseinrichtung 125 den bestimmten Geschwindigkeitsverlauf mittels der Steuereinrichtung 130 verwirklichen, also das Kraftfahrzeug 100 in der Längsrichtung so steuern, dass es auf der Strecke bzw. dem Streckensegment den bestimmten Geschwindigkeitsverlauf durchläuft.

Das Verfahren, das hierzu abgearbeitet wird, soll nun mit Bezug auf die folgenden Figuren 2 und 3 genauer beschrieben werden. Fig. 2 zeigt ein Diagramm 200, das einen Zusammenhang zwischen einem spezifischen Energieverbrauch 205 und einem anderen Betriebsparameter 210 in einem Verlauf 215.

In einem ersten Beispiel betrifft der Betriebsparameter 210 eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100. Es ist zu sehen, dass der spezifische Energieverbrauch 205 zwar zunächst mit ansteigender Geschwindigkeit ebenfalls ansteigt, dann jedoch wieder leicht abfällt, um bei noch höherer Geschwindigkeit wieder anzusteigen. Soll das Kraftfahrzeug 100 - innerhalb bestimmter Vorgaben - sowohl möglichst schnell als auch möglichst energiesparend gefahren werden, so bietet es sich an, die Geschwindigkeit an dem dargestellten Sattelpunkt zu wählen. Andererseits muss für das Erreichen des Sattelpunkts möglicherweise erhöht Energie aufgewendet werden.

Der dargestellte Zusammenhang kann in einem zweiten Beispiel auch für eine Drehzahl des Antriebsmotors 1 10 gelten. Die Drehzahl ist üblicherweise nicht nur von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100, sondern auch von einer eingelegten Gangstufe im Getriebe 1 15 abhängig. Das Ändern der Gangstufe kann jedoch ebenfalls ein energieaufwändiger Vorgang sein.

In weiteren Beispielen kann der Betriebsparameter 210 auch beispielsweise eine Startgeschwindigkeit, eine Durchschnittsbeschleunigung, eine am Start eines Streckensegments eingelegte Gangstufe, eine am Ende eines Streckensegments eingelegte Gangstufe, eine Anzahl Schaltvorgänge bezüglich der Gangstufe, eine Startdrehzahl, eine Durchschnittsdrehzahl, ein Start-Drehmoment, ein Durchschnittsdrehmoment oder eine Einspritzmenge umfassen. Parameter wie eine Fahrzeugmasse oder ein Luftwiderstandswert des Kraftfahrzeugs können ebenfalls berücksichtigt werden.

Fig. 3 zeigt ein Verbrauchsdiagramm des Kraftfahrzeugs 100 von Fig. 1 . In horizontaler Richtung ist ein Streckensegment 305 angetragen, in vertikaler Richtung sind von oben nach unten eine Geschwindigkeit 310 des Kraftfahrzeugs 100, der spezifische Energieverbrauch 205 und ein Energieverbrauch 315 angetragen. Der Energieverbrauch 315 entspricht einer Integration des spezifischen Energieverbrauchs 205 über das Streckensegment. Für ein erstes Beispiel sind in den dargestellten Diagrammen unterbrochene Linien, für ein zweites Beispiel durchgezogene Linien verwendet.

Im ersten Beispiel fährt das Kraftfahrzeug 100 mit gleichbleibender Geschwindigkeit 310. Der spezifische Energieverbrauch 205 ist ebenfalls gleichbleibend und der Energieverbrauch 315 steigt bis zum Erreichen des Endes des Streckensegments 305 linear an.

Im zweiten Beispiel wird das Kraftfahrzeug 100 zunächst beschleunigt, sodass seine Geschwindigkeit 310 ansteigt, und anschließend mit gleichbleibender Geschwindigkeit 310 betrieben. Der spezifische Energieverbrauch 205 ist während des Beschleunigens höher und nach dem Beschleunigen niedriger als der Vergleichswert aus dem ersten Beispiel. Der Energieverbrauch 315 steigt während der Beschleunigungsphase steil und danach relativ sanft an. Beim Erreichen des Endes des Streckensegments 305 ist der kumulierte Energieverbrauch 315 des zweiten Beispiels geringer als der des ersten Beispiels.

Ob sich die Investition der Beschleunigung amortisieren kann, hängt unter anderem von der Länge des nach der Beschleunigungsphase noch befahrbaren Streckensegments 305 und vom Energieverbrauch 315 am Ende der Beschleunigungsphase ab. Das Amortisieren setzt außerdem voraus, dass der spezifische Energieverbrauch 205 nach der Beschleunigungsphase geringer als vorher ist (vgl. Fig. 2).

Es wird vorgeschlagen, den Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs 100 auf der Basis unterschiedlicher Faktoren, die jeweils den spezifischen Energieverbrauch 205 beeinflussen, zu bestimmen. Dabei können insbesondere unterschiedliche Kombinationen von Parametern durchgespielt werden, um eine Kombination zu finden, die sich als möglichst günstig erweist. Unter Berücksichtigung des oben mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Zusammenhangs zwischen einem spezifischen Energieverbrauch 205 und einem anderen Betriebsparameter 210 kann so ein optimierter Geschwindigkeitsverlauf bestimmt werden. In einer weiteren Ausführungsform können vorausberechnete und gemessene Werte von Parametern beim Durchfahren eines Streckensegments miteinander verglichen werden. Ein Ergebnis des Vergleichs kann abgespeichert werden, um eine nachfolgende Schätzung genauer durchführen zu können. Stellt sich beispielsweise heraus, dass ein unter vorbestimmten Bedingungen durchlaufener Geschwindigkeitsverlauf weniger Energie erfordert hat als erwartet, so kann die spezifische Kombination von Parametern zukünftig bevorzugt verwendet werden. In ähnlicher Weise kann eine negative Abweichung bestimmt und abgespeichert werden, um eine unvorteilhafte Parameterkombination künftig zu meiden. Die gemachten Erfahrungen können insbesondere in einer Datenbank abgespeichert werden. Die beschriebene Geschwindigkeitssteuerung kann auf diese Weise lernfähig ausgebildet sein. Auf der Basis solcher abgespeicherter Kombinationen können beispielsweise aufeinander folgende Streckensegmente mit unterschiedlichen Vorgaben zur Bestimmung jeweiliger Geschwindigkeitsverläufe durchfahren werden. Ein erstes Streckensegment A könnte etwa mit minimaler Geschwindigkeit befahren werden, ein nachfolgendes Streckensegment B mit maximaler Geschwindigkeit, weitere Streckensegmente C und D mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit (vgl. oben: Stufen Standard, Eco etc.). Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten beziehen sich vorteilhafterweise auf eine Obergrenze, eine Untergrenze und einen Durchschnitt zwischen den beiden, wobei die Grenzen algorithmisch oder explizit etwa auf der Basis eines Fahrerwunschs oder einer Geschwindigkeitsbeschränkung vorgegeben werden können.

Durch die beschriebene Technik ist es insbesondere möglich, die Geschwindigkeit 310 des Kraftfahrzeugs 100 im Rahmen eines Geschwindigkeitsassistenten oder einer autonomen Geschwindigkeitssteuerung derart zu steuern, dass der Energieverbrauch 315 auf einer Strecke möglichst minimiert ist und andererseits eine durch den Fahrer geforderte Durchschnittsgeschwindigkeit überboten bzw. eine geforderte Reisedauer zum Durchfahren der Strecke unterboten wird. Dabei kann dem Fahrer die Möglichkeit eingeräumt werden, zwischen den möglicherweise widersprüchlichen Zielen des verringerten Energieverbrauchs und dem schnellen Transport Prioritäten zu setzen, etwa in Form eines Gewichtungsparameters. Außerdem kann ein Geschwindigkeitskorridor bestimmt werden, der eine Obergrenze und eine Untergrenze umfasst, zwischen denen die Geschwindigkeit im Geschwindigkeitsverlauf bleibt. Bezuqszeichen

100 Kraftfahrzeug

105 Antriebsstrang

1 10 Ant ebsmotor

1 15 Getriebe

120 Vorrichtung

125 Verarbeitungseinrichtung

130 Steuereinrichtung

135 Eingabeeinrichtung

140 Navigationssystem

145 Positioniereinrichtung

150 Datenbank

155 Abtastsystem

160 Sensor

165 Erkennungseinrichtung

200 Diagramm

205 spezifischer Energieverbrauch

210 Betriebsparameter

215 Verlauf

305 Streckensegment

310 Geschwindigkeit

315 Energieverbrauch

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (100), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen eines zu befahrenden Streckensegments (305); Erfassen eines Fahrerwunschs, der auf eine gewünschte durchschnittliche Geschwindigkeit (310) beim Befahren des Streckensegments (305) hinweist; Bestimmen eines Geschwindigkeitsverlaufs (215) für das Streckensegment (305) in Abhängigkeit des Fahrerwunschs derart, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit (310) mindestens dem Fahrerwunsch entspricht und ein Energieverbrauch (315) des Kraftfahrzeugs (100) für das Befahren des Streckensegments (305) möglichst minimiert ist; und Steuern der Geschwindigkeit (310) des Kraftfahrzeugs (100) auf dem Streckensegment (305) auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsverlaufs (215).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend ein Erfassen eines weiteren Fahrerwunschs, wobei der Geschwindigkeitsverlauf (215) in Abhängigkeit des weiteren Fahrerwunschs entweder zu Gunsten einer erhöhten Durchschnittsgeschwindigkeit (310) oder zu Gunsten eines minimierten Energieverbrauchs (315) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein spezifischer Energieverbrauch (205) eines Antriebsstrangs (105) des Kraftfahrzeugs (100) von einer Beschleunigung und einer Geschwindigkeit (310) des Kraftfahrzeugs (100) abhängig ist und der Energieverbrauch (315) minimiert wird, indem eine Beschleunigung gezielt eingesetzt wird, um das Kraftfahrzeug (100) auf eine Geschwindigkeit (310) mit verringertem spezifischem Energieverbrauch (205) zu bringen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein durch die Beschleunigung bedingter zusätzlicher Energieverbrauch (315) gegen den verringerten Energieverbrauch (315) bei der erhöhten Geschwindigkeit (310) in Abhängigkeit einer mit der erhöhten Geschwindigkeit (310) befahrbaren Distanz abgewogen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein spezifischer Energieverbrauch (205) eines Antriebsstrangs (105) des Kraftfahrzeugs (100) von einer Geschwindigkeit (310) und einer Steigung des Streckensegments (305) abhän- gig ist und der Energieverbrauch (315) minimiert wird, indem die Steigung möglichst mit einer Geschwindigkeit (310) mit verringertem spezifischem Energieverbrauch (205) befahren wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Erfassen eines anschließenden Streckensegments (305), wobei der Geschwindigkeitsverlauf (215) auf dem ersten Streckensegment (305) und der Geschwindigkeitsverlauf (215) auf dem zweiten Streckensegment (305) gemeinsam derart bestimmt werden, dass die Summe der Energieverbräuche auf beiden Streckensegmenten (305) möglichst minimiert ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Antriebsstrang (105) des Kraftfahrzeugs (100) ein Schaltgetriebe mit mehreren Gangstufen umfasst, wobei ein spezifischer Energieverbrauch (205) des Antriebsstrangs (105) von einem Wechsel einer eingelegten Gangstufe und von einer eingelegten Gangstufe abhängig ist und wobei der Energieverbrauch (315) minimiert wird, indem eine Gangstufe gezielt gewechselt wird, um den Antriebsstrang (105) auf eine eingelegte Gangstufe mit verringertem spezifischem Energieverbrauch (205) zu bringen.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Basis des geschwindigkeitsbezogenen Fahrerwunschs eine Obergrenze und eine Untergrenze für die Durchschnittsgeschwindigkeit (310) des Kraftfahrzeugs (100) bestimmt wird und der Geschwindigkeitsverlauf (215) derart bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit (310) möglichst stets zwischen der Obergrenze und der Untergrenze liegt.

9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.

10. Vorrichtung, umfassend: eine Eingabeeinrichtung (135) zur Erfassung eines Fahrerwunschs, der auf eine gewünschte durchschnittliche Geschwindigkeit (310) beim Befahren eines zu befahrenden Streckensegments (305) hinweist; eine Verar- beitungseinnchtung (125) zur Bestimmung eines Geschwindigkeitsverlaufs (215) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Steuereinrichtung (130) zur Steuerung der Geschwindigkeit (310) des Kraftfahrzeugs (100) auf dem Streckensegment (305) auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsverlaufs (215).