DE102007035424A1

DE102007035424A1 - Fahrzeug, Betriebsverfahren und Bedienschnittstelle

Info

Publication number: DE102007035424A1
Application number: DE102007035424A
Authority: DE
Inventors: Stefan Jacobi; Rolf Hofmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-07-28
Filing date: 2007-07-28
Publication date: 2009-01-29
Also published as: JP2009035250A

Abstract

Bedienschnittstelle in einem Fahrzeug, das einen Antriebsstrang mit einer Antriebseinheit umfasst, wobei die Bedienschnittstelle so ausgeprägt ist, dass der Fahrer so häufig und bequem wie möglich den Fahrzustand des Segelns einnehmen kann. Dieser Fahrzustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit auf die Räder keine Leistung überträgt und damit das Fahrzeug weder antreibt noch abbremst. Im Sinne maximal effizienter Nutzung von Energie wird beim Segeln das Antriebssystem in einen Zustand mit minimalem Energieverbrauch gebracht. Neben der Möglichkeit, bewusst den Fahrzustand des Segelns einnehmen zu können, soll die Bedienschnittstelle auch so gestaltet sein, dass der Fahrer einstellen kann, welchen Grad an Fahrzeugbeschleunigung bzw. Bremsverzögerung er anstelle des Segelns benötigt. Dies soll mit geeigneten Betriebsverfahren im Antriebssystem so energieeffizient wie möglich erzeugt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Antriebseinheit umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsverfahren sowie eine Bedienschnittstelle, d. h. eine Anzeige- und/oder Eingabevorrichtung, für ein entsprechendes Fahrzeug, sowie ein Steuergerät.
Insbesondere betrifft die Erfindung konventionelle Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, aber auch Hybridfahrzeuge die zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor wenigstens eine Elektromaschine umfassen, die während einer Rekuperationsphase als Generator zur Aufladung eines elektrischen Energiespeichers, wie z. B. der Fahrzeugbatterie, vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, den Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch des Fahrzeugs zu senken. Dabei kann die wenigstens eine Elektromaschine während einer Antriebsphase auch als zusätzlicher Antrieb (Boosten) zu einem Verbrennungsmotor und/oder als alleiniger Antrieb (elektrisches Fahren) vorgesehen sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für ein Fahrzeug die Kraftstoff- bzw. Energieverwendung sparsamer zu gestalten und notwendige Mittel sowie geeignete Betriebsverfahren dafür bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10, 11 bzw. 20. Die Unteransprüche betreffen jeweils vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Ausgangspunkt der Erfindung ist die Erkenntnis, dass bei einem Hybridfahrzeug nicht in allen Fahrzuständen die kinetische Energie rekuperiert, das heißt im Energiespeicher als elektrische Energie gespeichert, werden sollte. Vielmehr ist es häufig von Vorteil, ein möglichst langes freies Rollen vorzusehen, also einen Betriebszustand, bei dem Verbrennungsmotor bzw. Elektromaschine vom Antriebsstrang abgekuppelt und ggf. ausgeschaltet sind. Diese Erkenntnis ist übertragbar auf herkömmliche, lediglich von einem Verbrennungsmotor angetriebene Fahrzeuge, insbesondere wenn diese über geeignete Kupplungen und Getriebe bzw. über ein Start/Stop-System verfügen.
Grob gesprochen entspricht dies bei konventionell mit Verbrennungsmotor angetriebenen und mit Handschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugen dem Durchtreten des Kupplungspedals durch den Fahrer und Absenken der Motordrehzahl auf Leerlaufniveau bzw. Motorabstellen. Jedoch ist diese universelle Funktion nicht auf eine sparsame Kraftstoff- bzw. Energieverwendung hin optimiert.
Erfindungsgemäß ist nun eine eigene Bedienschnittstelle vorgesehen, zur individuellen, fahrerseitigen Selektion des Segelns des Fahrzeugs. Dies ist der Fahrzustand, bei dem keine Antriebseinheit ein Drehmoment in den Antriebsstrang einleitet und damit das Fahrzeug weder antreibt noch abbremst. Im Sinne der Erfindung wird unter Segeln ein Fahrzustand verstanden, in dem der Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch minimiert wird, indem alle relevanten Aggregate in den bezüglich Energieverbrauch effizientesten Modus gebracht werden, z. B. Kupplungen geöffnet, Verbrennungsmotor abgeschaltet, usw. Mit anderen Worten wird dem Fahrer die Möglichkeit geboten, per Bedienschnittstelle den Betriebszustand des Segelns bewusst auszuwählen. Sodann wird zu Segelbeginn z. B. die Kupplung automatisch betätigt und der Motor gestoppt, bzw. bei Segelende dann automatisch der Motor wieder gestartet und die Kupplung automatisch betätigt.
Im Betriebszustand des Segelns wird das Fahrzeug in den Zustand minimalen Energieverbrauchs gebracht, d. h. mit der im Fahrzeug verfügbaren Energie wird besonders effizient umgegangen. Dazu sind neben den Komponenten der Antriebseinheit auch alle anderen Energie-Verbraucher zu betrachten und gegebenenfalls im geforderten Sinne zu beeinflussen. Bestimmte Funktionen können je nach vorhandenem Fahrzeugkonzept abgeschaltet werden, beispielsweise der Verbrennungsmotor wenn er vollständig vom Antriebsstrang abgekuppelt werden kann. Andere Funktionen sollten erhalten bleiben, beispielsweise eine Servo-Unterstützung im Bereich Bremskraft bzw. Lenkung. Auch Energieverbraucher wie Licht, ABS, ESP sowie Bordcomputer und Klimaanlage sollten weiter funktionieren. In dieser Weise sind alle Fahrzeugsysteme zu bewerten. Im Zustand des Segelns werden Verbraucher beispielsweise aus der Batterie und/oder dem Generator mit elektrischer Energie versorgt. Welcher Weg dabei der energieeffizienteste ist, hängt stark vom vorliegenden Fahrzeugkonzept ab und wird von einem übergeordneten Fahrzeug-Controller oder Energiemanager verbraucherlast- und fahrsituationsabhängig entschieden. Dieser sorgt für ein Optimum an Effizienz in der Gesamtbilanz der Energienutzung. Hierfür ist z. B. ein spezielles Steuergerät vorgesehen. Als zentral zu berücksichtigende Größen sind dabei die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ladezustand der Batterie zu betrachten.
Die Erfindung beruht dabei auf der Einsicht, dass heutige Bedienschnittstellen es dem Fahrer kaum erlauben, den Fahrzustand des Segelns einzunehmen. Außerdem sind heutige Fahrzeugsysteme nicht in der Lage, die Entscheidung über den Segelbetrieb und damit die energieeffizienteste Betriebsart bzw. ggf. Stilllegung von Aggregaten während des Fahrens in jeder Situation selbsttätig richtig zu treffen. Der Fahrer dagegen hat eher den ganzheitlichen Überblick über die aktuelle Fahrsituation und kann somit vorausschauend entscheiden. Er kann beispielsweise Kriterien berücksichtigen wie aktuelles Straßengefälle und Verkehrsfluss, weitere Absichten bezüglich der Wahl der eigenen Fahrspur und -strecke (geradeaus fahren, abbiegen, anhalten) oder die Existenz von potentiellen Gefahren die bereits im Vorfeld zu berücksichtigen sind (spielende Kinder am Straßenrand). Diese Kriterien sind für heutige Fahrzeugsysteme teilweise nur unter hohem Zusatzaufwand oder gar nicht verfügbar. Nur die Verwendung derartiger Kriterien ermöglicht jedoch eine stets optimale Entscheidung über den Segelbetrieb, d. h. über die Zeitpunkte des Beginns und des Ende des Segelns.
Im Energiemanager kann, falls verfügbar, auch Information aus höherwertigen Fahrzeug-Systemen einbezogen werden, um die effizienteste Strategie zu wählen. So kann beispielsweise Information aus digitalen Straßenkarten und der Zielortwunsch des Fahrers genutzt werden. Dadurch können vom Energiemanager, bei entsprechender Detaillierung des digitalen Kartenmaterials, z. B. Streckengefälle, Kurvenradien bzw. vom Fahrer zu wählende Abzweigungen in die Wahl der Strategie einbezogen werden. Aktuelle Fahrzeugposition aus einem Ortungssystem wie GPS kann dabei ebenfalls genutzt werden. Mit verwendet werden kann auch das für den Fahrer typische Fahrtemperament, das beispielsweise aus den bevorzugt gewählten Fahrgeschwindigkeits- bzw. Längs- und Querbeschleunigungsniveaus abgeleitet wird. Auch fahrzeugseitig vorhandene Verkehrsinformation, z. B. über den Verkehrsfluss vorausfahrender Fahrzeuge, kann in die Wahl der Strategie mit einbezogen werden. Genannt seinen die Nutzung von Fahrzeugumfeldsensorik aus Autonomous Cruise Control (ACC) sowie Verkehrsstau-Informationen bzw. aus Car-to-Car oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation. Mitberücksichtigt werden kann dabei auch die Interpretation weiterer Signale, wie z. B. des Fahrtrichtungsanzeigers, die den Fahrerwunsch signalisieren.
Insbesondere stellt die Erfindung dem Fahrer eines Fahrzeuges mit Rekuperationsmöglichkeit, z. B. einem Hybridfahrzeug, Mittel sowie ein geeignetes Betriebsverfahren zur Verfügung, die es ihm sozusagen spielerisch einfach ermöglichen, dem Antriebsstrang seine Vorgabe bezüglich dem Segelbetrieb und/oder der Generatornutzung mitzuteilen. Bei einem Hybridfahrzeug fehlt bisher die Möglichkeit, den Segelbetrieb bewusst und einfach zu wählen und/oder den Grad der Generatornutzung abhängig von der aktuellen Fahrsituation einzustellen. Vielmehr ist heute der Zustand des Segelns bei Betätigung des Fahrpedals ein sehr schmaler, mühsam anzuwählender Bereich in der Fahrpedalkennlinie. Beim Freigeben des Fahrpedals wird meist eine systemseitig fest vorgewählte, geringe Bremsverzögerung zur Rekuperation nahe des Segelns, vorgegeben. Dies ist jedoch ein Kompromiss, der nicht in jeder Fahrsituation das Optimum darstellt. Denn üblicherweise wird der fahrzeugseitige Energiespeicher stets soweit geladen, bis er voll ist. Dadurch wird ein entsprechender Energieverbrauch ausgelöst, indem der Verbrennungsmotor auch Leistung für den Generatorbetrieb zur Verfügung stellt. Dies geschieht auch dann, wenn es in nächster Zeit gar nicht benötigt wird, weil z. B. eine voraus liegende Gefällestrecke eine Rekuperationsmöglichkeit bereitstellt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Bedienschnittstelle erlaubt es dem Fahrer nun, die Bremsverzögerung zur Generatornutzung auch während des normalen Fahrbetriebes mit dem Verbrennungsmotor zu selektieren und damit einen solchen unnötigen Energieverbrauch zu verhindern.
In vorteilhafter Weise ist die Bedienschnittstelle derart ausgebildet, dass sie zur Selektion zwischen freiem Rollen (Segeln) und Bremsen mit Generatormoment (Rekuperation) konfiguriert ist. Damit ist ein möglichst langes freies Rollen, zur Darstellung eines Optimums an Energieeffizienz, möglich. Der Fahrer kann also entscheiden, mit seinem ganzheitlichen Überblick über die aktuelle Fahrsituation, welche Generatornutzung er einstellen will.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bedienschnittstelle zur mehrstufigen bzw. stufenlosen Selektion der Generatornutzung konfiguriert ist. Damit wird eine individuelle Einstellung durch den Fahrer ermöglicht, indem er die Generatornutzung fein auf die aktuelle Fahrsituation abstimmen kann.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Bedienschnittstelle zum Ein/Ausschalten der Generatornutzung konfiguriert ist. Dabei ist im ausgeschalteten Zustand keine Generatornutzung vorgesehen. Im eingeschalteten Zustand ist beispielsweise ein festgelegter Anteil oder eine maximale Generatornutzung vorgesehen. Diese Lösung ist sowohl bautechnisch einfach zu realisieren als auch für einen ungeübten Fahrer gut einzustellen.
Eine leichte Bedienbarkeit ergibt sich dann, wenn die Bedienschnittstelle als separates Bedienelement vorgesehen ist. Einem Fahrer vertraut sind dabei fußbetätigbare Bedienelemente, insbesondere als Schalter bzw. Stellelement im Bereich der Pedalerie ausgeführte Elemente. Beispielhaft genannt seien hier ein Druckschalter mit zwei Stellungen unter dem linken Fuß, analog einem digitalen Kupplungspedal, oder Zusatzstellelemente im Bereich des Fahrpedals z. B. bei Bewegung der Ferse oder bei seitlicher Drehung des rechten Fuß. Dabei bedeutet z. B. die eine Stellung des Schalters Segeln, die andere Stellung bedeutet Rekuperation mittels Generator mit einer Fahrzeugverzögerung beispielsweise im Bereich der heutigen Motorschleppmomente oder auch darüber. In einer Weiterbildung kann eine kontinuierlich wählbare Vorgabe der rekuperierten Leistung vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die rekuperierte Leistung und damit die Fahrzeugverzögerung desto höher wird, je weiter der Fahrer das Bedienelement betätigt bzw. freigibt.
Alternativ oder zusätzlich kann ein handbetätigbares Bedienelement vorgesehen sein, insbesondere ein Schalter bzw. Stellelement am Lenkrad und/oder am Gangwahlhebel (z. B. ähnlich einem Tiptronic-Schalter). Diese Positionen sind für einen Fahrer einfach erreichbar. Ein Beispiel wäre ein handbetätigter, zweistufiger oder stufenloser Druckknopf oder Kippschalter am Lenkrad oder am Gangwahlhebel in separater Ausführung mit Betätigung analog dem oben beschriebenen, fußbetätigbaren Druckschalter. Bei einspurigen Kraftfahrzeugen, z. B. Krafträdern, kann alternativ auch ein Gasdrehgriff vorgesehen sein.
Ein flexibler Einsatz der Erfindung ergibt sich, wenn das Bedienelement als Modifikation eines vorhandenen Bedienelementes, insbesondere des Fahrpedals, Bremspedals oder eines Lenkrad-Bedienhebels wie z. B. Tempomat oder Lenkstockbedienelement, ausgeführt ist.
Ein wesentlicher Aspekt dabei ist, ein vorhandenes Bedienelement so zu verändern bzw. zu erweitern, dass der Betriebspunkt des Segelns vom Fahrer bei der Benutzung des Bedienelements leicht erkennbar und deshalb intuitiv leicht anwählbar ist. In einer weiteren Ausführungsform wird das Bedienelement im Sinne von optimaler Energie-Nutzung deshalb so gestaltet, dass der Fahrer dazu angehalten wird den Betriebspunkt des Segelns möglichst häufig einzunehmen. Dies lässt sich zum Beispiel durch entsprechende Ausgestaltung der Kraft-Weg-Kennlinie des Bedienelements erreichen, indem dort dem Zustand des Segelns eine Kraftstufe und/oder ein überproportional breiter Verstellwegbereich zugeordnet werden.
Beispielsweise kann ein gestuftes Fahrpedal mit einem leichten Druckpunkt bzw. mit einem leicht wirksamen Einrastbereich z. B. im Bereich des ersten Viertels des Fahrpedalwegs vorgesehen sein. Wenn der Fahrer das Fahrpedal mit dem rechten Fuß an den Druckpunkt anlegt bedeutet dies Segeln, wenn er das Fahrpedal vollständig freigibt bedeutet dies Verzögerung mit Rekuperation. Auch diese Bedienschnittstelle kann wiederum mehrstufig bzw. stufenlos einstellbar ausgeführt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die rekuperierte Leistung, sprich Bremsverzögerung, desto höher ist je weniger weit der Fahrer das Fahrpedal von seiner Grundstellung in Richtung Druckpunkt drückt. Die Lage bzw. Ausbildung des Druckpunkts in der Fahrpedal-Bedienkennlinie kann in einer weiterführenden Ausführungsform auch variabel gestaltet sein. So kann z. B. die Lage des Druckpunkts abhängig vom aktuellen Betriebspunkt von Getriebe- bzw. Antriebseinheit mehr oder weniger weit von der pedalkraftlosen Grundstellung des Fahrpedals entfernt sein. Alternativ oder zusätzlich ist ein Tempomat-Bedienhebel einsetzbar, wie z. B. ein Lenkstock-Hebel, der analog dem gestuften Fahrpedal modifiziert ist.
Bei herkömmlichen Bedienkonzepten von Fahr- und Bremspedalen in konventionellen Fahrzeugen wirkt bei vollständig freigegebener Pedalerie im eingekuppelten Zustand immer noch das Motorschleppmoment auf die Antriebsräder. D. h. mit dem Fahrpedal kann beschleunigt aber auch verzögert werden. In einem alternativen Ansatz kann bei freigegebener Pedalerie auch Segeln zugeordnet sein. Damit entfällt dann das Bremsen mit Motorschleppmoment bei wenig gedrücktem Zustand des Fahrpedals. Abgesehen von der Wirkung der restlichen Fahrwiderstände, wird eine Bremsverzögerung dann allein über das Bremspedal in das Fahrzeug eingeleitet, durch Rekuperation mittels Generatornutzung und/oder mit der Betriebsbremse.
Die gleiche Funktion ist auch mit einem handbetätigbaren Bedienelement realisierbar, beispielsweise einem Joystick-artigen Schalter oder einem Hebel vom Typ eines Lenkstockschalters. So kann ein Joystick zur Fahrzeug-Steuerung derart ausgebildet sein, dass er sowohl die Beschleunigung als auch die Verzögerung des Fahrzeugs ermöglicht. Wird der Joystick in eine Neutralstellung bzw. an einen Druckpunkt eingestellt, bedeutet dies Segeln. Wird der Joystick über die Neutralstellung bzw. den Druckpunkt hinaus nach vorne gedrückt, beschleunigt das Fahrzeug. Wird der Joystick über die Neutralstellung bzw. den Druckpunkt hinaus nach hinten gezogen, verzögert das Fahrzeug mit Rekuperation durch den Generator und/oder mit der Betriebsbremse. Dies stellt ein Beispiel dar für einen Einsatz der Erfindung bei einem Joystick, als einem neuartigen Bedienelement in einem Fahrzeug, das die herkömmlichen Bedienelemente Fahr- und Bremspedal ergänzt bzw. ersetzt.
Analog wäre ein neuartiges Fahrpedal als Bedienelement möglich, bei dem eine mittige Lagerung vorgesehen ist. Wird das neuartige Fahrpedal in eine Neutralstellung bzw. an einen Druckpunkt eingestellt, bedeutet dies Segeln. Wird das neuartige Fahrpedal über die Neutralstellung bzw. den Druckpunkt hinaus nach vorne gedrückt, beschleunigt das Fahrzeug. Wird das neuartige Fahrpedal über die Neutralstellung bzw. den Druckpunkt hinaus nach hinten gedrückt, verzögert das Fahrzeug mit Rekuperation durch den Generator und/oder mit der Betriebsbremse. Dabei kann für die Nutzung der Betriebsbremse auch ein weiterer Druckpunkt vorgesehen sein, der beim Ziehen des Joysticks bzw. beim Drücken des neuartigen Fahrpedals nach hinten erreichbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung;
2 schematisch Hysterese und Abschalttotzeit für die Aktivierung des Segelbetriebs.
1 zeigt schematisch als „Segel-Bedienschnittstelle" drei Ausführungsformen eines haptischen Fahrpedals. Der Drehpunkt des Fahrpedals wird durch die kleinen Kreise in 1 veranschaulicht. Bei einigen Ausführungsformen des haptischen Fahrpedals wird das herkömmliche Fahrpedal in der Weise erweitert, dass durch eine entsprechende Ansteuerung, z. B. durch Federmechanismus oder einen Aktuator, bestimmte Pedalstellungen in der Art eines Druckpunktes dem Fahrer signalisiert werden können.
In 1A wird eine Modifikation des herkömmlichen Fahrpedals dargestellt, wobei die nicht betätigte, d. h. pedalkraftfreie, Position dem Segeln entspricht, d. h. keine Rekuperation und kein Motorschleppmoment wirken.
1B zeigt ein Fahrpedal mit Druckpunkt, wobei eine Position am Druckpunkt dem Segeln entspricht und eine nicht betätigte, d. h. pedalkraftfreie, Position einer Rekuperation mit Fahrzeugverzögerung entspricht.
1C stellt ein bidirektionales haptisches Fahrpedal dar. Der Drehpunkt beim bidirektionalen haptischen Fahrpedal wird, anstatt an einem Ende wie beim herkömmlichen Fahrpedal, in dessen Mitte verlegt.
Alle drei Ausführungsformen gemäß 1A bis 1C werden durch den aufgelegten Fuß des Fahrers mit dem Fußballen in Pfeilrichtung betätigt. Darüber hinaus lässt sich das bidirektionale haptische Fahrpedal durch den aufgelegten Fuß des Fahrers zusätzlich mit der Ferse in die entgegengesetzte Richtung betätigen, siehe punktierte Linie in 1C. Soll ein bremsendes Moment (über eine Generatornutzung einer Elektromaschine oder über eine Betriebsbremse) zur Verzögerung des Fahrzeugs auf den Antriebsstrang ausgeübt werden, wird das bidirektionale haptische Fahrpedal durch Druck mit der Ferse nach rückwärts gedrückt.
In jedem der drei 1A bis 1C gibt es eine Pedalstellung, mit der Segeln verbunden ist. Wenn diese Pedalstellung, genannt die Nullmomenten-Position, vom Fahrerfuß eingenommen wird dann überträgt der Antriebsstrang kein Antriebsmoment. Dies entspricht einem Antriebszustand, bei dem der Verbrennungsmotor das Fahrzeug weder antreibt noch bremst. In diesem Antriebszustand spielt es keine Rolle, ob die Kupplung geschlossen oder geöffnet ist, die Fahrzeugbeschleunigung wird dadurch nicht beeinflusst. Aus Gründen der Energieeffizienz wird bei segelbezogenen Funktionen jedoch die Kupplung geöffnet und der Verbrennungsmotor abgeschaltet und/oder Elektroantriebsmaschinen werden im energiesparsamsten Zustand betrieben. Diese spezielle, segelbezogene Position wird auch im weiteren betrachtet.
Vorteilhaft an dieser Segel-Bedienschnittstelle ist, dass der Fahrer allein über ihm bekannte Bedienelemente das von ihm jeweils gewünschte Segeln vorgeben kann und dass das Fahrzeug sich so verhält, wie er es von herkömmlichen Fahrzeugen her gewohnt ist. Es wird ihm lediglich über eine haptische Rückmeldung diejenige Stellung des Fahrpedals signalisiert, in der segelbezogene Funktionen aktivierbar sind, indem beispielsweise der Verbrennungsmotor ohne Einfluss auf die Fahrzeuglängsdynamik ausgekoppelt und abgeschaltet werden kann. Die automatische Aktivierung des Segelbetriebs führt dazu, dass sie immer dann aktiviert wird, wenn sie keinen Einfluss auf die Fahrzeuglängsdynamik hat. Die Signalisierung dieses Zustands an den Fahrer ermöglicht es ihm, seine Fahrweise so anzupassen, dass Segeln auch in solchen Fahrsituationen genutzt wird, die nur eine geringe Adaption der Fahrweise erfordern. Auf diese Weise wird eine optimale und möglichst häufige Nutzung des Segelbetriebs und der segelbezogenen Funktionen erreicht.
Geeignete Maßnahmen sollen vermeiden, dass z. B. der Verbrennungsmotor zu häufig abgeschaltet und dann nach kurzer Zeit wieder gestartet wird. Dazu sind sowohl für die Fahrpedalstellung eine Hysterese vorgesehen als auch eine Abschalttotzeit für die Aktivierung des Segelbetriebs, wie in 2A dargestellt. Die beiden Linienzüge im linken Diagramm symbolisieren dabei die Hinrichtung (Hineindrücken) als auch die Rückrichtung (Loslassen) der Fahrpedalbetätigung, jeweils durch Pfeilspitzen angedeutet. Anders ausgedrückt wird anstelle der Nullmomenten-Position s_s(n) ein Nullmomenten-Bereich Δs der Fahrpedalstellung vorgesehen, der für einen gewissen Zeitraum vom Fahrer durch Betätigung des Fahrpedals eingehalten werden muss, damit in den Segelbetrieb gewechselt wird. Dieser Nullmomenten-Bereich ist in 2A schraffiert eingezeichnet. Die Grenzen des Nullmomenten-Bereichs können dem Fahrer dabei alternativ oder zusätzlich als weitere Druckpunkte signalisiert werden, die ggf. leichter zu überwinden sind als der an der Nullmomenten-Position zu überwindende Druckpunkt ΔF. Damit ist sichergestellt, dass nicht zufällige, kleine Veränderungen der Fahrpedalstellung z. B. einen Wiederstart des Motors veranlassen. In vorteilhafter Weise ist dabei ein Bedienelement oder eine Benutzerschnittstelle zur fahrerseitigen Einstellung der Häufigkeit des Abstellens und Wiederanlassens des Verbrennungsmotors bzw. der Zeit der Nutzung des Segelns einbezogen. Dies kann beispielsweise ein Abschalttotzeit-Bedienelement sein, mit dem der Fahrer die von ihm gewünschte Abschalttotzeit einstellen kann. Vorteilhaft ist ebenfalls, ein zusätzliches Fahrpedalhysterese-Bedienelement vorzusehen, mit dem der Fahrer die Fahrpedalhysterese einstellen kann. Dies ist in 2A strichliert angedeutet.
In einer einfachen Variante dieser Ausführungsform befindet sich die dem Segeln entsprechende Fahrpedalposition immer an derselben Stelle. Eine erweiterte Form führt diese Position entsprechend der Motordrehzahl mit, gemäß der in 2B gezeigten durchgezogenen Linie. Zudem kann eine geänderte Charakteristik auf Grund von unterschiedlichen Motortemperaturen oder sonstigen Einflussparametern vorgesehen sein, siehe die strichlierten Linien in 2B.
Dabei kann die Segel-Bedienschnittstelle auch zusätzlich ein Abschalttotzeit-Bedienelement und/oder ein Fahrpedalhysterese-Bedienelement umfassen. Es ergibt sich dann eine Segel-Bedienschnittstelle, mit dem die segelbezogenen Funktionen und damit die Segelbereitschaft des Fahrers individuell anpassbar sind. Beispielsweise weist diese Segel-Bedienschnittstelle zwei Endstellungen auf, wobei in der einen Endstellung der Verbrennungsmotor bereits dann abgeschaltet wird, wenn sich das Fahrpedal nur kurze Zeit in der Nullmoment-Position bzw. in einem breiten Bereich um diese Position herum befindet. In der anderen Endstellung ist eine Komplettabschaltung des Systems vorgesehen, dies bedeutet in 2A beispielsweise ΔF = 0 und Δs = 0 und sehr lange Abschalttotzeit. Dabei kann in den Bedienelementen für die Abschalttotzeit und Fahrpedalhystere ein deutlicher Druck-/Rastpunkt vorgesehen sein, um dem Fahrer die Komplettabschaltung auch haptisch zu signalisieren.
Natürlich kann die Anpassung von Abschalttotzeit und Hysterese, aber auch aller anderen die Bediencharakteristik und das Anzeigekonzept umfassenden Kennwerte bzw. die entsprechenden Bedienelemente nicht nur bei der Segel-Bedienschnittstelle, sondern bei jeder geeigneten erfindungsgemäßen Bedienschnittstelle vorgesehen sein. Die Darstellung und Einstellung der Kennwerte durch den Fahrer kann beispielsweise auch mittels eines Bordcomputers vorgesehen sein.
Die Bedienschnittstelle mittels haptischen Fahrpedals ermöglicht eine Erweiterung der Rekuperationsfähigkeit des Fahrzeugs, indem in der hintersten Position des Fahrpedals eine Fahrzeugverzögerung vorgegeben wird, die größer ist, als die dem jeweiligen Schubmoment des Motors entsprechende. Zusätzlich zur verbesserten Nutzung der Rekuperation ergibt sich hieraus auch ein Komfortgewinn, da der Fahrer seltener vom Fahr- auf das Bremspedal wechseln muss, um die von ihm gewünschte Verzögerung zu erreichen.
Des Weiteren kann natürlich im Fahrpedal anstelle von oder zusätzlich zu Druck-/Rastpunkten als haptischer Rückmeldung auch eine akustische (z. B. Signaltöne) und/oder optische (z. B. Signallampe) Rückmeldung bei jeder geeigneten erfindungsgemäßen Bedienschnittstelle vorgesehen sein. Insbesondere kann zur Reduktion des Implementierungsaufwands an Stelle des haptischen Fahrpedals eine optische Anzeige vorgesehen werden, die anzeigt, ob die oder jede Antriebseinheit antreibt oder bremst. Wenn keines von beiden zutrifft, liegt die Fahrpedalstellung vor bei der automatisch nach den oben beschriebenen Kriterien in den Segelbetrieb geschaltet wird. Die optische Anzeige des aktuellen Antriebszustands kann auch über vorhandene konfigurierbare Anzeigeelemente, wie z. B. Matrixdisplays erfolgen.

Claims

Bedienschnittstelle in einem Fahrzeug das einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Antriebseinheit umfasst, wobei die Bedienschnittstelle vorgesehen ist zur individuellen, fahrerseitigen Selektion des Segelns des Fahrzeugs, also einem Zustand, bei dem keine Leistung von einer Antriebseinheit in den Antriebsstrang eingeleitet und damit das Fahrzeug weder angetrieben noch abgebremst wird, indem die oder jede Antriebseinheit in einen energieeffizienten Modus gebracht wird.
Bedienschnittstelle nach Anspruch 1, wobei eine elektromotorische und/oder eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit vorgesehen sind.
Bedienschnittstelle nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug einen elektrischen Energiespeicher und wenigstens eine Elektromaschine umfasst die während einer Rekuperationsphase als Generator zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers und/oder während einer Antriebsphase als zumindest zusätzlicher Antrieb nutzbar ist, wobei die Bedienschnittstelle zur individuellen, fahrerseitigen Selektion der Bremsverzögerung durch die Generatornutzung der oder jeder Elektromaschine vorgesehen ist.
Bedienschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bedienschnittstelle als separates Bedienelement vorgesehen ist.
Bedienschnittstelle nach Anspruch 4, wobei das Bedienelement fußbetätigbar ausgeführt ist, insbesondere als Stellelement im Bereich der Pedalerie.
Bedienschnittstelle nach Anspruch 4, wobei das Bedienelement handbetätigbar ausgeführt ist, insbesondere als Stellelement am Lenkrad und/oder Gangwahlhebel.
Bedienschnittstelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Bedienschnittstelle als Modifikation eines bereits vorhandenen Bedienelementes, insbesondere des Fahrpedals oder eines Tempomat-Bedienelementes, ausgeführt ist.
Bedienschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche wenn rückbezogen auf Anspruch 3, wobei die Bedienschnittstelle derart konfiguriert ist, dass die Generatornutzung mehrstufig bzw. stufenlos selektierbar ist.
Bedienschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Segeln des Fahrzeugs eine haptische, akustische und/oder optische Signalisierung an den Fahrer vorgesehen ist.
Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, umfassend eine Bedienschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Betriebsverfahren für ein Fahrzeug umfassend eine Bedienschnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Antriebseinheit umfasst, und wobei vom Fahrer individuell selektiert werden kann dass das Fahrzeug segelt, also keine Leistung von einer Antriebseinheit in den Antriebsstrang eingeleitet wird und damit das Fahrzeug weder angetrieben noch abgebremst wird, indem die oder jede Antriebseinheit in einen energieeffizienten Modus gebracht wird.
Betriebsverfahren für ein Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei wenn das Fahrzeug segelt die Antriebseinheit ausgekuppelt, abgeschaltet und/oder in einen Zustand minimalen Energieverbrauchs bzw. maximaler Energieeffizienz geschaltet wird.
Betriebsverfahren für ein Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Fahrzeug einen elektrischen Energiespeicher und wenigstens eine Elektromaschine die während einer Rekuperationsphase als Generator zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers und/oder während einer Antriebsphase als zumindest zusätzlicher Antrieb nutzbar ist, umfasst, und wobei die Nutzung der oder jeder Elektromaschine als Generator und damit eine Bremsverzögerung vom Fahrer individuell selektiert werden kann.
Betriebsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Generatornutzung vom Fahrer ein ausgeschaltet werden kann.
Betriebsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Generatornutzung vom Fahrer in Stufen bzw. stufenlos selektiert werden kann.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Verweildauer im Zustand des Segelns variierbar vorgesehen ist, insbesondere über eine Totzeit und/oder eine Hysterese.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16, wobei die Variation durch den Fahrer und/oder unter Verwendung fahrzeugseitiger Information vorgesehen ist.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei fahrzeugseitig verfügbare Information bei einer Charakteristik des Bedienschnittstelle berücksichtigt wird, insbesondere Verkehrsinformation und/oder Information aus einer digitalen Straßenkarte, einem Ortungssystem und/oder einer vorausschauenden Fahrzeugumfeldsensorik.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16 bis 18, wobei eine laufende Anpassung vorgesehen ist.
Steuergerät, zur Ausführung eines Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei fahrzeugseitig verfügbare Information berücksichtigt wird, insbesondere Verkehrsinformation und/oder Information aus einer digitalen Straßenkarte, einem Ortungssystem und/oder einer vorausschauenden Fahrzeugumfeldsensorik und/oder drahtlos empfangene Information.