WO2024056272A1 - Steuereinheit für kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2024056272A1
WO2024056272A1 PCT/EP2023/071536 EP2023071536W WO2024056272A1 WO 2024056272 A1 WO2024056272 A1 WO 2024056272A1 EP 2023071536 W EP2023071536 W EP 2023071536W WO 2024056272 A1 WO2024056272 A1 WO 2024056272A1
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WO
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motor vehicle
control unit
holding mode
electric motor
driving
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PCT/EP2023/071536
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Inventor
Yoann MARAIS
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60T2201/06—Hill holder; Start aid systems on inclined road

Definitions

  • the invention relates to a control unit for a motor vehicle, which has an electric motor for driving the motor vehicle, a friction brake and a driving assistance system.
  • the invention further relates to a motor vehicle with such a control unit.
  • Control units for motor vehicles with an electric motor for driving the motor vehicle are known.
  • control units control various functions of the motor vehicle, in particular driving functions, i.e. functions that affect the driving or driving style of the motor vehicle.
  • control unit works together with a driving assistance system of the motor vehicle in order to make the journey comfortable and safe for the vehicle occupants. Another aspect is improving economic efficiency.
  • a driving assistance system forms an additional electronic device in the motor vehicle to support the driver in certain driving situations and in particular has an adaptive cruise control system.
  • An adaptive cruise control system is a cruise control system in a motor vehicle that can include the distance to a vehicle in front as an additional feedback and control variable when regulating.
  • the English expression Adaptive Cruise Control (ACC) has become established in the international automotive industry.
  • adaptive cruise control is also known as adaptive cruise control or automatic distance control (ADR).
  • ADR automatic distance control
  • the system is often part of a radar-based emergency braking assistant and, in some cars, is equipped with a stop-and-go function.
  • the position and speed of the vehicle in front are determined using a sensor and the speed and distance of the following vehicle equipped with this system are regulated accordingly adaptively with engine and braking intervention.
  • the object of the invention is therefore to provide a control unit for a motor vehicle that ensures a particularly energy-efficient and comfortable driving style.
  • a further object of the invention is to provide a motor vehicle with such a control unit.
  • the task is solved by a control unit for a motor vehicle that has an electric motor to drive the motor vehicle, a friction brake and a driving assistance system.
  • the control unit is set up to operate the motor vehicle in a first holding mode, in which the friction brake is not engaged, and a second holding mode, in which the friction brake is engaged, in order to keep the motor vehicle at a standstill. Furthermore, a change takes place between the first holding mode and the second holding mode and the second holding mode and the first holding mode, taking into account at least one parameter that is provided by the driving assistance system. Standstill is understood to mean a state in which the speed of the motor vehicle relative to the road is zero.
  • the first and second stopping modes are part of the ferry operation and relate to a state in which the motor vehicle briefly interrupts its movement, for example at a red light or behind a vehicle in front in a traffic jam.
  • the holding modes therefore differ from a state in which the motor vehicle is parked or parked for a long time and the vehicle occupants normally leave the motor vehicle.
  • control units for motor vehicles with an electric motor as a drive are set up to decelerate the motor vehicle to a standstill by means of the electric motor and to keep it at a standstill if the motor vehicle briefly interrupts its movement. Only after a certain period of time in which the motor vehicle is stationary is the motor vehicle secured by a friction brake and the electric motor is relieved or moved out. During the time that the electric motor keeps the vehicle at a standstill using drive torque, it consumes energy.
  • the time in which the electric motor keeps the motor vehicle at a standstill can be shortened by taking into account at least one parameter of the vehicle assistance system in order to determine when the stopping modes are changed and thus when the motor vehicle is switched using the friction brake will be kept at a standstill and when not. This allows the motor vehicle to be operated particularly energy-efficiently.
  • the friction brake can be extended in good time before the motor vehicle continues to drive or is intended to continue driving, which increases driving comfort since the vehicle accelerates immediately when the driver “accelerates” or presses the accelerator pedal , and the undesirable effects known as brake sticking and brake creaking do not occur.
  • the change from the first holding mode to the second holding mode does not take place after a fixed period of time after standstill, such as up to two minutes in the prior art.
  • the electric motor does not provide any drive torque in the second holding mode, whereby the energy consumption of the electric motor is reduced and the energy efficiency of the motor vehicle is correspondingly improved.
  • control unit can be set up to determine an incline of a road traveled by the motor vehicle.
  • the electric motor provides a drive torque in the first holding mode in order to compensate for a downhill force acting on the motor vehicle when the gradient of the road is less than 20%, in particular less than 10%. This means that if the road has a correspondingly small gradient, the motor vehicle can be kept at a standstill by means of the electric motor and without the friction brake engaged, so that driving comfort is increased when starting off.
  • control unit can be set up to operate the motor vehicle in the second stopping mode instead of the first stopping mode in order to keep the motor vehicle at a standstill when the gradient of the road is at least 20%, in particular at least 10%.
  • the control unit can be set up to operate the motor vehicle in the second stopping mode instead of the first stopping mode in order to keep the motor vehicle at a standstill when the gradient of the road is at least 20%, in particular at least 10%.
  • the parameter is related to the probability that the motor vehicle will be driven by the electric motor within less than one second. In this way, the change between the stopping modes can take place particularly shortly after stopping and immediately before continuing to drive, as a result of which the motor vehicle is operated particularly energy-efficiently and comfortably.
  • the parameter is a specific switching signal for changing between the first and second holding modes, and vice versa.
  • the control unit can be designed to be particularly simple.
  • the parameter is a target acceleration of the motor vehicle.
  • a change from the first holding mode to the second holding mode can take place when the target acceleration falls below a defined threshold value
  • a change from the second holding mode to the first holding mode can take place when the target acceleration exceeds a defined threshold value.
  • the parameter is determined using data from a camera, a radar system, an ultrasound system, a Car2Car interface, a lidar system and/or an environment model of the driving assistance system.
  • a motor vehicle with an electric motor for driving the motor vehicle, a friction brake, a driving assistance system and a control unit according to the invention with the advantages mentioned above is also provided.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motor vehicle according to the invention with a control unit according to the invention
  • - Figure 2 is a diagram of a driving style of the motor vehicle from Figure 1 according to an embodiment
  • FIG. 3 is a diagram of a driving style of the motor vehicle from Figure 1 according to a further embodiment
  • FIG. 4 shows a driving style of a motor vehicle from the prior art in a diagram.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 10 with an electric motor 12, a traction battery 14 and a braking device 16.
  • the motor vehicle 10 is a BEV (battery electric vehicle) or battery electric vehicle, i.e., the electric motor 12 is set up to drive the motor vehicle 10.
  • BEV battery electric vehicle
  • the electric motor 12 is set up to drive the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 can have more than one electric motor 12 for driving the motor vehicle 10, for example two electric motors 12 or one electric motor 12 for each wheel of the motor vehicle 10, i.e. four electric motors 12.
  • the motor vehicle 10 is set up to be driven in gear “B” using an accelerator pedal.
  • This driving mode is also known as “OnePedalFeeling”.
  • the motor vehicle 10 is set up to be driven in the driving levels “D” and “R” using an accelerator pedal and a brake pedal.
  • the motor vehicle 10 can be set up for automated driving and can accordingly have an automated driving mode.
  • the braking device 16 has a friction brake 22 for each front wheel 18 and for each rear wheel 20 of the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 has a control unit 30 and a driving assistance system 24.
  • the driving assistance system 24 includes an active cruise control or an adaptive cruise control and is connected to the control unit 30 and to a sensor device 26 of the motor vehicle 10 in a signal-transmitting manner.
  • the active cruise control or the adaptive cruise control or the driving assistance system 24 as a whole can be part of a fully autonomous system of the motor vehicle 10.
  • the sensor device 26 is a radar system.
  • the sensor device 26 may additionally or alternatively have one or more cameras, an ultrasound system, a Car2Car interface and/or a lidar system.
  • the driving assistance system 24 is set up to create an environment model for the motor vehicle 10 in a known manner based on the data from the sensor device 26.
  • the driving assistance system 24 and the control unit 30 can be part of an on-board computer of the motor vehicle 10.
  • the control unit 30 is set up to determine the gradient of the road 28 on which the motor vehicle 10 is traveling.
  • control unit 30 is coupled to a corresponding sensor, for example an inclination sensor.
  • control unit 30 can be set up to determine the rolling resistance of the wheels 18, 20 on the road 28 and/or generally a driving resistance, which can be increased, for example, by a curb.
  • control unit 30 is set up to provide a driving style for the motor vehicle 10 in which the motor vehicle 10 is operated in a first holding mode and a second holding mode in order to keep the motor vehicle 10 at a standstill.
  • first holding mode the friction brakes 22 are not engaged
  • second holding mode the friction brakes 22 are engaged and the electric motor 12 does not provide any drive torque.
  • the electric motor 12 is driven in the first holding mode in order to provide a drive torque that compensates for the downhill force acting on the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 is operated in the second stopping mode, in which the friction brakes 22 are engaged, instead of the first stopping mode.
  • the downhill force acting on the motor vehicle 10 can be compensated for by means of the electric motor 12 when the motor vehicle 10 is on a road 28 with an incline of less than 20%.
  • the motor vehicle 10 is operated in the second stopping mode instead of the first stopping mode when the gradient of the road 28 is 20% or more.
  • the driving style described above is preferably intended for all driving levels, i.e. D/R with accelerator/brake pedal or B with “OnePedalFeeling”, and automated driving.
  • At least one parameter is taken into account, which is provided by the driving assistance system 24.
  • the at least one parameter is determined by the driving assistance system 24 based on data from the sensor device 26 and/or the environment model.
  • the at least one parameter includes the distance to a vehicle in front or the change in the distance to it.
  • the term “driving ahead” is understood to mean the position of the vehicle in front relative to the motor vehicle 10 and not necessarily its speed. This means that the vehicle in front remains the “vehicle in front” even when it is at a standstill if it is in front of the motor vehicle 10.
  • the at least one parameter is related to the probability that the motor vehicle 10 will be driven by the electric motor 12 in the near future, for example in less than a second. This is the case, for example, when the vehicle in front starts moving or a traffic light switches to “green” and the motor vehicle 10 can therefore continue its journey.
  • Figure 2 shows a diagram in which a position of the accelerator pedal 32, a drive torque 34 of the electric motor 12, a braking torque 36 of the friction brakes 22 and the speed 38 of the motor vehicle 10 are shown over time t.
  • the parameter for changing between the two holding modes is a binary switching signal 40 with the values 0 and 1.
  • the motor vehicle 10 standing in a traffic jam moves forward briefly and comes to a stop at time ti behind a vehicle in front on a road 28 with an incline of 5%.
  • the motor vehicle 10 is brought to a standstill in the first time period 42 by the electric motor 12 using a negative drive torque 34.
  • the motor vehicle 10 is operated in the first stopping mode, i.e., the friction brakes 22 are not engaged and the braking torque 36 is therefore zero.
  • a positive drive torque 34 is provided by means of the electric motor 12 in order to compensate for the downhill force due to the gradient of the roadway 28 and to keep the motor vehicle 10 at a standstill.
  • the switching signal 40 changes from “0” to "1", whereby the control unit 30 changes from the first holding mode to the second holding mode, in which the friction brakes 22 are engaged and accordingly generate a braking torque 36, while the electric motor 12 does not produce any drive torque 34 generated.
  • the motor vehicle 10 is operated in the second holding mode in the third time period 46 until the switching signal 40 changes from “1” to “0” at time t 3 and thus indicates that the driving assistance system 24 has the information based on the determined data that a further journey is imminent, for example because the vehicle in front is starting or the brake lights of the vehicle in front have just gone out.
  • control unit 30 changes at time t 3 from the second holding mode to the first holding mode, in which the friction brakes 22 are released or not engaged and the motor vehicle 10 is held at a standstill by means of the electric motor 12.
  • the motor vehicle 10 is not blocked by the friction brakes 22 in the fourth time period 48 and can accelerate directly if the accelerator pedal is actuated at time t4 in order to accelerate the motor vehicle 10 in the fifth time period 50 and catch up with the vehicle in front.
  • Figure 3 shows a diagram of a further embodiment.
  • the parameter here is a target acceleration 52 of the motor vehicle 10, which is shown in a separate diagram in FIG. 3 for better illustration.
  • the target acceleration 52 has a negative value which is above a threshold value S.
  • the control unit 30 changes from the first holding mode to the second holding mode and the motor vehicle 10 is held at a standstill in the third time period 46 by means of a braking torque 36 of the friction brakes 22.
  • the target acceleration 52 exceeds the threshold value S, as a result of which the control unit 30 changes from the second holding mode to the first holding mode, so that the motor vehicle 10 is held at a standstill in the fourth time period 48 by means of the electric motor 12 and can therefore accelerate at time t4, without first having to release the friction brakes 22.
  • a diagram is shown in Figure 4 for the same driving situation as in Figures 2 and 3, but for a control unit from the prior art with a corresponding driving style.
  • the motor vehicle is first braked by means of the electric motor 12 in the first time period 42 and then kept at a standstill by means of the electric motor 12 in the second time period 44.
  • the friction brakes 22 are then engaged and the drive torque 34 of the electric motor 12 is reduced to zero.
  • the friction brakes 22 are engaged after a fixed duration, which here corresponds to the second time period 44, for example 100 seconds, and not based on a parameter that is provided by the driving assistance system 24.
  • the motor vehicle is kept at a standstill in the third time period 46 by means of the friction brakes 22 until the accelerator pedal 32 is actuated at time t4, whereby the friction brakes 22 are released and the motor vehicle is accelerated by means of the electric motor 12.
  • the friction brakes 22 are already released at time t4, so that the motor vehicle 10 can be accelerated directly without brake creaking or brake sticking.
  • control unit 30 is provided, by means of which the motor vehicle 10 can be operated particularly comfortably and energy-efficiently.
  • a motor vehicle 10 with a comfortable driving style and a long range is provided.

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Abstract

Eine Steuereinheit (30) ist für ein Kraftfahrzeug (10) vorgesehen, das einen Elektromotor (12) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (10) und ein Fahrassistenzsystem (24) hat. Die Steuereinheit (30) ist dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug (10) in einem ersten Haltemodus und einem zweiten Haltemodus zu betreiben, um das Kraftfahrzeug (10) im Stillstand zu halten. Dabei erfolgt ein Wechsel zwischen dem ersten Haltemodus und dem zweiten Haltemodus unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters, der vom Fahrassistenzsystem (24) bereitgestellt wird. Ferner ist ein Kraftfahrzeug (10) mit einer derartigen Steuereinheit (30) vorgesehen.

Description

Steuereinheit für Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, das einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Reibbremse und ein Fahrassistenzsystem hat. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Steuereinheit.
Steuereinheiten für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs sind bekannt.
Diese Steuereinheiten steuern verschiedene Funktionen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Fahrfunktionen, d.h. Funktionen, die die Fahrt bzw. Fahrweise des Kraftfahrzeugs betreffen.
Ferner ist es bekannt, dass die Steuereinheit hierzu mit einem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeugs zusammenarbeitet, um die Fahrt für die Fahrzeuginsassen komfortabel und sicher zu gestalten. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.
Ein Fahrassistenzsystem bildet eine elektronische Zusatzeinrichtung im Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen und weist insbesondere einen Abstandsregeltempomat auf. Ein Abstandsregeltempomat ist dabei eine Geschwindigkeitsregelanlage im Kraftfahrzeug, die bei der Regelung den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als zusätzliche Rückführ- und Regelgröße einbeziehen kann. In der internationalen Automobilindustrie hat sich der englische Ausdruck Adaptive Cruise Control (ACC) etabliert. Im Deutschen ist der Abstandsregeltempomat auch unter der Bezeichnung Adaptive Geschwindigkeitsregelung oder Automatische Distanzregelung (ADR) bekannt. Das System ist oft Bestandteil eines radargestützten Notbremsassistenten und bei einigen Autos mit einer Stop-and- Go-Funktion ausgestattet. Bei einem Abstandsregeltempomat werden Position und Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs mit einem Sensor ermittelt und die Geschwindigkeit sowie der Abstand des mit diesem System ausgerüsteten nachfolgenden Fahrzeugs entsprechend adaptiv mit Motor- und Bremseingriff geregelt. In der Automobilbranche ist man stets bestrebt, die zur Verfügung stehende Energie besonders effizient zu nutzen, um die Reichweite der Kraftfahrzeuge zu maximieren und die Umwelt zu schonen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine besonders energieeffiziente und komfortable Fahrweise gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, das einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Reibbremse und ein Fahrassistenzsystem hat. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug in einem ersten Haltemodus, in dem die Reibbremse nicht eingelegt ist, und einem zweiten Haltemodus, in dem die Reibbremse eingelegt ist, zu betreiben, um das Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten. Ferner erfolgt ein Wechsel zwischen dem ersten Haltemodus und dem zweiten Haltemodus sowie dem zweiten Haltemodus und dem ersten Haltemodus unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters, der vom Fahrassistenzsystem bereitgestellt wird. Unter Stillstand wird hierbei ein Zustand verstanden, in dem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs relativ zur Fahrbahn null ist.
Der erste und zweite Haltemodus ist dabei Teil des Fährbetriebs und betrifft einen Zustand, in dem das Kraftfahrzeug die Fortbewegung kurzzeitig unterbricht, beispielsweise an einer roten Ampel oder hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug im Stau. Die Haltemodi unterscheiden sich somit von einem Zustand, in dem das Kraftfahrzeug geparkt bzw. langfristig abgestellt wird und die Fahrzeuginsassen das Kraftfahrzeug normalerweise verlassen.
Im Stand der Technik sind die Steuereinheiten für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor als Antrieb dazu eingerichtet, dass Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors in den Stillstand zu verzögern und im Stillstand zu halten, wenn das Kraftfahrzeug die Fortbewegung kurzzeitig unterbricht. Erst nach einer bestimmten Dauer, in der das Kraftfahrzeug stillsteht, wird das Kraftfahrzeug über eine Reibbremse gesichert und der Elektromotor entlastet bzw. rausgefahren. In der Zeit, in der der Elektromotor das Kraftfahrzeug mittels eines Antriebsmoments im Stillstand hält, verbraucht er Energie. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die Zeit, in der der Elektromotor das Kraftfahrzeug im Stillstand hält, verkürzt werden kann, indem zumindest ein Parameter des Fahrzeugassistenzsystems berücksichtigt wird, um zu ermitteln, wann zwischen den Haltemodi gewechselt wird und somit wann das Kraftfahrzeug mittels der Reibbremse im Stillstand gehalten werden wird und wann nicht. Hierdurch kann das Kraftfahrzeug besonders energieeffizient betrieben werden.
Ferner wurde erfindungsgemäß erkannt, dass auf diese Weise die Reibbremse rechtzeitig, bevor das Kraftfahrzeug weiterfährt bzw. weiterfahren soll, herausgefahren werden kann, wodurch sich der Fahrkomfort erhöht, da das Fahrzeug unmittelbar beschleunigt, wenn der Fahrer „Gas gibt“ bzw. das Fahrpedal betätigt, und es nicht zu den unerwünschten Effekten kommt, die als Bremskleben und Bremsknarzen bezeichnet werden.
Insbesondere erfolgt der Wechsel vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus dabei nicht nach einer festgelegten Dauer nach dem Stillstand, wie bis zu zwei Minuten im Stand der Technik.
In einer Ausführungsform stellt der Elektromotor im zweiten Haltemodus kein Antriebsmoment bereit, wodurch den Energieverbrauch des Elektromotors reduziert ist und die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs entsprechend verbessert wird.
Ferner kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, eine Steigung einer vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn zu ermitteln. Hierbei stellt der Elektromotor im ersten Haltemodus ein Antriebsmoment bereit, um eine auf das Kraftfahrzeug wirkende Hangabtriebskraft zu kompensieren, wenn die Steigung der Fahrbahn weniger als 20% beträgt, insbesondere weniger als 10%. Somit kann bei entsprechend kleinen Steigungen der Fahrbahn das Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors und ohne eingelegte Reibbremse im Stillstand gehalten werden, so dass der Fahrkomfort beim Anfahren erhöht ist.
Des Weiteren kann die Steuereinheit hierbei dazu eingerichtet sein, das Kraftfahrzeug im zweiten Haltemodus anstelle des ersten Haltemodus zu betreiben, um das Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten, wenn die Steigung der Fahrbahn mindestens 20% beträgt, insbesondere mindestens 10%. Somit ist gewährleistet, dass das Kraftfahrzeug bei entsprechend großen Steigungen sicher im Stillstand gehalten wird.
Es kann vorgesehen sein, dass der Parameter in einem Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit steht, dass das Kraftfahrzeug innerhalb von weniger als einer Sekunde mittels des Elektromotors angetrieben wird. Auf diese Weise kann der Wechsel zwischen den Haltemodi besonders kurz nach dem Anhalten sowie unmittelbar vor dem Weiterfahren erfolgen, wodurch das Kraftfahrzeug besonders energieeffizient und komfortabel betrieben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Parameter ein konkretes Schaltsignal für den Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Haltemodus, und umgekehrt. Hierdurch kann die Steuereinheit besonders einfach gestaltet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Parameter eine Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.
Hierbei kann ein Wechsel vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus erfolgen, wenn die Sollbeschleunigung einen definierten Schwellenwert unterschreitet, und ein Wechsel vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus erfolgen, wenn die Sollbeschleunigung einen definierten Schwellenwert überschreitet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Parameter anhand von Daten einer Kamera, eines Radarsystems, eines Ultraschallsystems, einer Car2Car Schnittstelle, eines Lidarsystems und/oder eines Umfeldmodells des Fahrassistenzsystems ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer Reibbremse, einem Fahrassistenzsystem und einer erfindungsgemäßen Steuereinheit mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, - Figur 2 in einem Diagramm eine Fahrweise des Kraftfahrzeugs aus Figur 1 gemäße einer Ausführungsform,
- Figur 3 in einem Diagramm eine Fahrweise des Kraftfahrzeugs aus Figur 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
- Figur 4 in einem Diagramm eine Fahrweise eines Kraftfahrzeugs aus dem Stand der Technik.
In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einen Elektromotor 12, einer Traktionsbatterie 14 und einer Bremseinrichtung 16 gezeigt.
Das Kraftfahrzeug 10 ist ein BEV (battery electric vehicle) bzw. Batterie- Elektrofahrzeug, d.h., der Elektromotor 12 ist zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 eingerichtet.
Selbstverständlich kann das Kraftfahrzeug 10 in einer alternativen Ausführungsform mehr als einen Elektromotor 12 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 aufweisen, beispielsweise zwei Elektromotoren 12 oder für jedes Rad des Kraftfahrzeugs 10 einen Elektromotor 12, d.h. vier Elektromotoren 12.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 dazu eingerichtet, mittels eines Fahrpedals in der Fahrstufe “B“ angetrieben zu werden. Dieser Fahrmodus ist auch unter dem Begriff „OnePedalFeeling“ bekannt.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 dazu eingerichtet mittels eines Fahrpedals und eines Bremspedals in den Fahrstufen „D“ und „R“ angetrieben zu werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftfahrzeug 10 für automatisiertes Fahren eingerichtet sein und entsprechend einen automatisierten Fahrmodus aufweisen.
Die Bremseinrichtung 16 hat für jedes Vorderrad 18 und für jedes Hinterrad 20 des Kraftfahrzeugs 10 eine Reibbremse 22.
Ferner hat das Kraftfahrzeug 10 eine Steuereinheit 30 und ein Fahrassistenzsystem 24. Das Fahrassistenzsystem 24 umfasst eine aktive Geschwindigkeitsregelung bzw. einen Abstandsregeltempomat und ist mit der Steuereinheit 30 sowie mit einer Sensoreinrichtung 26 des Kraftfahrzeugs 10 signalübertragend verbunden.
Die aktive Geschwindigkeitsregelung bzw. der Abstandsregeltempomat oder das Fahrassistenzsystem 24 insgesamt können Teil eines vollautonomen Systems des Kraftfahrzeugs 10 sein.
Die Sensoreinrichtung 26 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Radarsystem.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung 26 zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere Kameras, ein Ultraschallsystem, eine Car2Car Schnittstelle und/oder ein Lidarsystem aufweisen.
In diesem Zusammenhang ist das Fahrassistenzsystem 24 dazu eingerichtet, anhand der Daten der Sensoreinrichtung 26 auf bekannte Weise ein Umfeldmodell für das Kraftfahrzeug 10 zu erstellen.
Das Fahrassistenzsystem 24 und die Steuereinheit 30 können Teil eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs 10 sein.
Die Steuereinheit 30 ist dazu eingerichtet, die Steigung der Fahrbahn 28 zu ermitteln, die vom Kraftfahrzeug 10 befahren wird.
Hierzu ist die Steuereinheit 30 mit einem entsprechenden Sensor gekoppelt, beispielsweise einem Neigungssensor.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 30 dazu eingerichtet sein, den Rollwiderstand der Räder 18, 20 auf der Fahrbahn 28 und/oder allgemein einen Fahrwiderstand zu ermitteln, der beispielsweise durch einen Bordstein erhöht sein kann.
Ferner ist die Steuereinheit 30 dazu eingerichtet, eine Fahrweise für das Kraftfahrzeug 10 bereitzustellen, in der das Kraftfahrzeug 10 in einem ersten Haltemodus und einem zweiten Haltemodus betrieben wird, um das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand zu halten. Im ersten Haltemodus sind dabei die Reibbremsen 22 nicht eingelegt, während im zweiten Haltemodus die Reibbremsen 22 eingelegt sind und der Elektromotor 12 kein Antriebsmoment bereitstellt.
Wenn das Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von weniger als 10% steht, wird im ersten Haltemodus der Elektromotor 12 angetrieben, um ein Antriebsmoment bereitzustellen, dass die auf das Kraftfahrzeug 10 wirkende Hangabtriebskraft kompensiert.
Bei einer größeren Steigung der Fahrbahn 28, das heißt von 10% oder mehr, wird das Kraftfahrzeug 10 im zweiten Haltemodus, in dem die Reibbremsen 22 eingelegt sind, anstelle des ersten Haltemodus betrieben.
In einer alternativen Ausführungsform kann im ersten Haltemodus die auf das Kraftfahrzeug 10 wirkende Hangabtriebskraft mittels des Elektromotors 12 kompensiert werden, wenn das Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von weniger als 20% steht.
Entsprechend wird in diesem Fall das Kraftfahrzeug 10 im zweiten Haltemodus anstelle des ersten Haltemodus betrieben, wenn die Steigung der Fahrbahn 28 20% oder mehr beträgt.
Die oben beschriebene Fahrweise ist vorzugsweise für alle Fahrstufen, d.h. D/R mit Fahr-/Bremspedal bzw. B mit „OnePedalFeeling“, und automatisiertes Fahren vorgesehen.
Für den Wechsel zwischen den beiden Haltemodi wird hierbei zumindest ein Parameter berücksichtigt, der vom Fahrassistenzsystem 24 bereitgestellt wird.
Der zumindest eine Parameter wird vom Fahrassistenzsystem 24 anhand von Daten der Sensoreinrichtung 26 und/oder des Umfeldmodells ermittelt.
Beispielsweise umfasst der zumindest eine Parameter den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug bzw. die Änderung des Abstands zu diesem. Unter dem Begriff „vorausfahrend“ wird dabei die Position des vorausfahrenden Fahrzeugs relativ zum Kraftfahrzeug 10 verstanden und nicht zwangsläufig dessen Geschwindigkeit. Das bedeutet, das vorausfahrende Fahrzeug bleibt auch im Stillstand das „vorausfahrende“ Fahrzeug, wenn es vor dem Kraftfahrzeug 10 steht. Insbesondere steht der zumindest eine Parameter im Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit, dass das Kraftfahrzeug 10 in naher Zukunft, beispielsweise in weniger als einer Sekunde, mittels des Elektromotors 12 angetrieben wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das vorausfahrende Fahrzeug anfährt oder eine Ampel auf „Grün“ schaltet und somit das Kraftfahrzeug 10 seine Fahrt fortsetzen kann.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird nun die oben beschriebene Fahrweise anhand einer Fahrsituation erläutert, in der sich das Kraftfahrzeug 10 in einem Stau befindet.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem eine Stellung des Fahrpedals 32, ein Antriebsmoment 34 des Elektromotors 12, ein Bremsmoment 36 der Reibbremsen 22 sowie die Geschwindigkeit 38 des Kraftfahrzeugs 10 über die Zeit t dargestellt sind.
Der Parameter für den Wechsel zwischen den beiden Haltemodi ist hier ein binäres Schaltsignal 40 mit den Werten 0 und 1.
Das im Stau stehende Kraftfahrzeug 10 fährt kurz vorwärts und kommt zum Zeitpunkt ti hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von 5% zum Stehen.
Hierbei wird das Kraftfahrzeug 10 im ersten Zeitabschnitt 42 durch den Elektromotor 12 mittels eines negativen Antriebsmoments 34 zum Stillstand gebracht.
Im zweiten Zeitabschnitt 44 wird das Kraftfahrzeug 10 im ersten Haltemodus betrieben, d.h., die Reibbremsen 22 sind nicht eingelegt und das Bremsmoment 36 ist somit null. Hierbei wird ein positives Antriebsmoment 34 mittels des Elektromotors 12 bereitgestellt, um die Hangabtriebskraft aufgrund der Steigung der Fahrbahn 28 zu kompensieren und das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand zu halten.
Zum Zeitpunkt t2 wechselt das Schaltsignal 40 von „0“ auf „1“, wodurch die Steuereinheit 30 vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus wechselt, in dem die Reibbremsen 22 eingelegt sind und entsprechend ein Bremsmoment 36 erzeugen, während der Elektromotor 12 kein Antriebsmoment 34 erzeugt. Das Kraftfahrzeug 10 wird auf diese Weise im dritten Zeitabschnitt 46 im zweiten Haltemodus betrieben, bis im Zeitpunkt t3 das Schaltsignal 40 von „1“ auf „0“ wechselt und somit anzeigt, dass dem Fahrassistenzsystem 24 anhand der ermittelten Daten die Information vorliegt, dass eine Weiterfahrt kurz bevorsteht, beispielsweise weil das vorausfahrende Fahrzeug anfährt oder die Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs gerade erloschen sind.
Hierdurch wechselt die Steuereinheit 30 im Zeitpunkt t3 vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus, in dem die Reibbremsen 22 gelöst bzw. nicht eingelegt sind und das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird.
Somit wird das Kraftfahrzeug 10 im vierten Zeitabschnitt 48 nicht durch die Reibbremsen 22 blockiert und kann direkt beschleunigen, wenn im Zeitpunkt t4 das Fahrpedal betätigt wird, um im fünften Zeitabschnitt 50 das Kraftfahrzeug 10 zu beschleunigen und zum vorausfahrenden Fahrzeug aufzuschließen.
Die Figur 3 zeigt ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zur in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Parameter hier eine Sollbeschleunigung 52 des Kraftfahrzeugs 10, die zur besseren Darstellung in Figur 3 in einem separaten Schaubild dargestellt ist.
Im ersten und zweiten Zeitabschnitt 42, 44, in dem das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 abgebremst und im Stillstand gehalten wird, hat die Sollbeschleunigung 52 einen negativen Wert, der über einem Schwellenwert S liegt.
Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet die Sollbeschleunigung 52 den Schwellenwert S, wodurch die Steuereinheit 30 vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus wechselt und das Kraftfahrzeug 10 im dritten Zeitabschnitt 46 mittels eines Bremsmoments 36 der Reibbremsen 22 im Stillstand gehalten wird.
Zum Zeitpunkt t3 überschreitet die Sollbeschleunigung 52 den Schwellenwert S, wodurch die Steuereinheit 30 vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus wechselt, so dass das Kraftfahrzeug 10 im vierten Zeitabschnitt 48 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird und somit zum Zeitpunkt t4 beschleunigen kann, ohne zuvor die Reibbremsen 22 lösen zu müssen. Um die Vorteile der oben beschriebenen Fahrweise hervorzuheben, ist in Figur 4 ein Diagramm für dieselbe Fahrsituation wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, jedoch für eine Steuereinheit aus dem Stand der T echnik mit einer entsprechenden Fahrweise. Wie in den oben genannten Ausführungsformen (siehe Figuren 2 und 3) wird das Kraftfahrzeug im ersten Zeitabschnitt 42 zunächst mittels des Elektromotors 12 abgebremst und anschließend im zweiten Zeitabschnitt 44 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten. Zum Zeitpunkt t2 werden dann die Reibbremsen 22 eingelegt und das Antriebsmoment 34 des Elektromotors 12 auf null reduziert. Im Unterschied zu den oben genannten Ausführungsformen werden die Reibbremsen 22 jedoch nach einer festen Dauer, die hier dem zweiten Zeitabschnitt 44 entspricht, von beispielsweise 100 Sekunden eingelegt und nicht aufgrund eines Parameters, der vom Fahrassistenzsystem 24 bereitgestellt wird. Nun wird das Kraftfahrzeug im dritten Zeitabschnitt 46 mittels der Reibbremsen 22 im Stillstand gehalten, bis im Zeitpunkt t4 das Fahrpedal 32 betätigt wird, wodurch die Reibbremsen 22 gelöst werden und das Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors 12 beschleunigt.
Die oben genannten Ausführungsformen haben somit gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Zeit, in der das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird, deutlich kürzer ist, wodurch der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 10 reduziert ist.
Ferner sind bei den oben genannten Ausführungsformen im Unterschied zum Stand der T echnik die Reibbremsen 22 zum Zeitpunkt t4 bereits gelöst, sodass das Kraftfahrzeug 10 ohne Bremsknarzen bzw. Bremskleben direkt beschleunigt werden kann.
Auf diese Weise ist eine Steuereinheit 30 bereitgestellt, mittels dem das Kraftfahrzeug 10 besonders komfortabel und energieeffizient betrieben werden kann.
Ferner ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer komfortablen Fahrweise und einer großen Reichweite bereitgestellt.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.

Claims

Patentansprüche
1. Steuereinheit (30) für ein Kraftfahrzeug (10), das einen Elektromotor (12) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (10), eine Reibbremse (22) und ein Fahrassistenzsystem (24) hat, wobei die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug (10) in einem ersten Haltemodus, in dem die Reibbremse (22) nicht eingelegt ist, und einem zweiten Haltemodus, in dem die Reibbremse (22) eingelegt ist, zu betreiben, um das Kraftfahrzeug (10) im Stillstand zu halten, wobei ein Wechsel zwischen dem ersten Haltemodus und dem zweiten Haltemodus sowie dem zweiten Haltemodus und dem ersten Haltemodus unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters erfolgt, der vom Fahrassistenzsystem (24) bereitgestellt wird.
2. Steuereinheit (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Haltemodus, der Elektromotor (12) kein Antriebsmoment (34) bereitstellt.
3. Steuereinheit (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, eine Steigung einer vom Kraftfahrzeug (10) befahrenen Fahrbahn (28) zu ermitteln, wobei im ersten Haltemodus, der Elektromotor (12) ein Antriebsmoment (34) bereitstellt, um eine auf das Kraftfahrzeug (10) wirkende Hangabtriebskraft zu kompensieren, wenn die Steigung der Fahrbahn (28) weniger als 20% beträgt, insbesondere weniger als 10%.
4. Steuereinheit (30) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug (10) im zweiten Haltemodus anstelle des ersten Haltemodus zu betreiben, um das Kraftfahrzeug (10) im Stillstand zu halten, wenn die Steigung der Fahrbahn (28) mindestens 20% beträgt, insbesondere mindestens 10%.
5. Steuereinheit (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter in einem Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit steht, dass das Kraftfahrzeug (10) innerhalb von weniger als einer Sekunde mittels des Elektromotor (12) angetrieben wird.
6. Steuereinheit (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ein konkretes Schaltsignal (40) für den Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Haltemodus ist.
7. Steuereinheit (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter eine Sollbeschleunigung (52) des
Kraftfahrzeugs (10) ist.
8. Steuereinheit (30) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus erfolgt, wenn die Sollbeschleunigung (52) einen definierten Schwellenwert (S) unterschreitet, und ein Wechsel vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus erfolgt, wenn die Sollbeschleunigung (52) einen definierten Schwellenwert (S) überschreitet.
9. Steuereinheit (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter anhand von Daten einer Kamera, eines Radarsystems (26), eines Ultraschallsystems, einer Car2Car Schnittstelle, eines Lidarsystems und/oder eines Umfeldmodells des Fahrassistenzsystems (24) ermittelt wird.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einem Elektromotor (12) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (10), einer Reibbremse (22), einem Fahrassistenzsystem (24) und einer Steuereinheit (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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