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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Geschwindigkeits-Steuersystem
für ein Fahrzeug.
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Aus
dem Stand der Technik sind Verfahren und Systeme zum Erhöhen
einer Fahrsicherheit und Verbessern eines Fahrkomfort bekannt. Manche
dieser Systeme sind als Fahrerassistenzsysteme dazu ausgebildet,
eine Geschwindigkeit und/oder eine Fahrtrichtung eines Fahrzeugs
automatisch zu steuern und so einen Fahrer während einer
Fahrt arbeitsmäßig zu entlasten.
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Allerdings
sind viele Fahrer nicht nur an einer vorteilhaften Fahrsicherheit
und einem komfortablen Fahren, sondern auch an einer Reduzierung
eines Energieverbrauchs interessiert. Insbesondere im Hinblick auf
die hohen Energiepreise ist es vorteilhaft, wenn ein unnötiger
Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors und/oder ein nicht
notwendiger Stromverbrauch eines elektrischen Antriebs bei einer Fahrt
eines Fahrzeugs vermieden werden. Zusätzlich kann eine
starke Beanspruchung einer für die Stromversorgung des
elektrischen Antriebs verwendeten Batterie einen Verschleiß der
Batterie beschleunigen.
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Die
DE 10 2006 000 397
A1 beschreibt ein Antriebsstrangbatterie-Lebensdauervorhersagegerät
und ein Antriebsstrangbatterie-Lebensdauerwarngerät, bei
welchem eine Datenverarbeitungseinheit die für einen Verschleiß der
Batterie relevanten Daten, wie Batterieumgebensdaten, Energieverbrauchsdaten
und Fahrzeugfahrdaten, aufzeichnet. Anschließend soll anhand
der aufgezeichneten Daten eine Restlebensdauer der Batterie berechnet werden. Über
eine Anzeigeeinrichtung kann der Fahrer hinsichtlich der Restlebensdauer
der Batterie informiert werden. Die in der
DE 10 2006 000 397 A1 beschriebenen
Geräte können jedoch nicht dazu beitragen, die
aufgrund eines unnötigen Energieverbrauchs anfallenden
Kosten einzusparen oder die Restlebensdauer der Batterie zu verlängern.
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Die
Erfindung schafft ein Verfahren zum Steuern einer Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Geschwindigkeits-Steuersystem
für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein unnötig
hoher Energieverbrauch bei der Weiterfahrt des Fahrzeugs verhinderbar
ist, indem unter Berücksichtung der Information bezüglich
der Verkehrs- und/oder Fahrsituation der Wertebereich der ausführbaren
Beschleunigungen und/oder der dem Antrieb zuführbaren Energie
eingeschränkt wird. Dies erfolgt über das Festlegen
der Vorgabegröße. Die Soll-Beschleunigung und
die Ist-Beschleunigung können positive und negative Beschleunigungen
sein.
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Aufgrund
der festgelegten Vorgabegröße bezüglich
der maximalen Energiezufuhr wird ein unnötiges Beschleunigen/Abbremsen
des Fahrzeugs vermieden. Man kann dies auch als Vermeiden einer ”aggressiven
Fahrweise” bezeichnen. Auf diese Weise kann ein zu hoher
Energieverbrauch, welcher auf ein unnötig starkes Beschleunigen
und ein häufigen Abbremsen des Fahrzeugs zurückzuführen
wäre, bei der Weiterfahrt des Fahrzeugs vermieden werden. Der
technische Vorteil der vorliegenden Erfindung umfasst somit eine
signifikante Verbrauchsreduktion bei der Weiterfahrt. Zusätzlich
wird durch das Verhindern einer ”aggressiven Fahrweise” die
Fahrsicherheit gesteigert.
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Das
Verhindern von unnötigen Beschleunigungen/Verzögerungen
mittels der vorliegenden Erfindung erfolgt auf eine Weise, welche
den Fahrer bei den durch ihn ausgeführten Arbeitsschritten,
wie dem Betätigen eines Eingabeelements für ein
Beschleunigen/Abbremsen des Fahrzeugs, nicht wesentlich beeinträchtig.
Der Fahrer wird deshalb auch nicht abgelenkt. Zusätzlich
ermöglicht die vorliegende Erfindung für den Fahrer
ein Fahren ohne ein häufiges Abbremsen des Fahrzeugs. Die
Erfindung verbessert somit den Fahrkomfort für den Fahrer.
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Des
Weiteren bietet die vorliegende Erfindung im Vergleich mit einem
Fahrerassistenzsystem den zusätzlichen Vorteil, dass der
Fahrer jederzeit aktiv in die Geschwindigkeit seines Fahrzeugs eingreifen
und das Fahrzeug beschleunigen oder abbremsen kann.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform wird bei dem Beschleunigen
des Fahrzeugs mit der Ist-Beschleunigung die über die Vorgabegröße
festgelegte maximale Energiezufuhr eingehalten. Dies ist realisierbar,
indem die Ist-Beschleunigung so festgelegt wird, dass sie einer
in Bezug auf die maximale Energiezufuhr kleineren Energiezufuhr
entspricht. Auf diese Weise ist ein Reduzieren des Energieverbrauchs
des Fahrzeugs auf einfache Weise ausführbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine
Positions- und/oder Bewegungsinformation mindestens eines weiteren
Verkehrsteilnehmers und/oder ein Signal mindestens einer Verkehrssteuerkomponente
als zumindest Teil der Information bezüglich der Verkehrs-
und/oder Fahrsituation bei der Weiterfahrt ermittelt und zum Festlegen
der Vorgabegröße bezüglich der maximalen
Energiezufuhr ausgewertet. Die Positions- und/oder Bewegungsinformation
kann eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsänderung,
eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsrichtungsänderung
des mindestens einen weiteren Verkehrsteilnehmers sein. Das Signal
der mindestens einen Verkehrssteuerkomponente kann ein optisches
Signal, wie beispielsweise eine Farbe einer Ampel und/oder eine
Schildfläche eines Verkehrschilds, und/oder ein akustisches
Signal, wie ein Martinshorn, sein. Die Positions- und/oder Bewegungsinformation
und/oder das Signal der mindestens einen Verkehrssteuerkomponente
können auf einfache und verlässliche Weise mittels
einer Sensorvorrichtung ermittelt werden. Die Sensorvorrichtung
kann zusätzlich für ein Warnsystem, ein Sicherheitssystem
und/oder ein Fahrerassistenzsystem verwendet werden. Das Verfahren
ist somit unter Verwendung von einem bereits an dem Fahrzeug eingesetzten
System realisierbar. Dies reduziert die Kosten zum Ausführen
des Verfahrens.
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Beispielsweise
wird zum Festlegen der Vorgabegröße ein Abstand
zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt. Anstelle des Abstands
kann auch eine Relativgeschwindigkeit, eine Relativgeschwindigkeitsänderung,
eine Relativbewegungsrichtung und/oder eine Relativbewegungsrichtungsänderung zum
Festlegen der Vorgabegröße ausgewertet werden.
Die Vorgabegröße, welche zum Vergleich mit der
vom Fahrer vorgegebenen Soll-Beschleunigung herangezogen wird, kann
eine in Hinblick auf den Abstand vorteilhafte Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung des Fahrzeugs sein. Ist die Soll-Beschleunigung größer
als die Vorgabegröße, so wird eine Ist-Beschleunigung
festgelegt, welche kleiner als die Soll-Beschleunigung ist. Auf
diese Weise wird ein unnötig hohes Beschleunigen des Fahr zeugs, welches
mit einer hohen Wahrscheinlichkeit innerhalb einer kurzen Zeit wieder
abgebremst werden muss, vermieden.
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Als
Alternative oder als Ergänzung dazu kann ein Fahrverhalten
des Fahrers des Fahrzeugs als zumindest Teil der Information bezüglich
der Verkehrs- und/oder Fahrsituation ermittelt und zum Festlegen
der Vorgabegröße bezüglich der maximalen Energiezufuhr
ausgewertet werden. Beispielsweise wird anhand einer Häufigkeit
eines Beschleunigens und/oder eines Abbremsens des Fahrzeugs bei
einer bereits zurückgelegten Wegstrecke festgestellt, ob der
Fahrer zu einer ruhigen Fahrweise oder zu einer aggressiven Fahrweise
neigt.
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Des
Weiteren kann von einer Datenausgabevorrichtung eine Straßeninformation
für mindestens eine bei der Weiterfahrt befahrene Straße
als zumindest Teil der Information bezüglich der Verkehrs- und/oder
Fahrsituation bei der Weiterfahrt empfangen und zum Festlegen der
Vorgabegröße bezüglich der maximalen
Energiezufuhr ausgewertet werden. Die Datenausgabevorrichtung ist
beispielsweise eine elektrische Landkarte und/oder ein Navigationssystem.
Dadurch ist eine vorteilhafte Multifunktionalität der Datenausgabevorrichtung
gewährleistet.
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Die
in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch
bei einem entsprechenden Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs
mit einem elektrischen Antrieb und einer Batterie, an welche der elektrische
Antrieb so gekoppelt ist, dass eine Stromversorgung des elektrischen
Antriebs über die Batterie erfolgt, gewährleistet.
Der Fahrer des Fahrzeugs hat in Hinblick auf eine Lebensdauer der
Batterie ein zusätzliches Interesse an einer energiesparenden Fahrweise,
da ein Verschleiß der Batterie bei einem häufigen Überentladen
und/oder Unterentladen beschleunigt wird. Eine Fahrweise mit einem
reduzierten Energieverbrauch, welche über die Nutzung des hier beschriebenen
Verfahrens möglich ist, verlängert hingegen eine
Lebensdauer der Batterie. Somit ist die Anwendung des Verfahrens
bei einem Fahrzeug mit einer Batterie zur Stromversorgung des elektrischen
Antriebs besonders vorteilhaft. Beispielsweise können die
hohen Kosten, welche mit einem Auswechseln der Batterie verbunden
sind, eingespart werden.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens kann als Vorgabegröße
bezüglich der maximalen Energiezufuhr ein Ladezustand der
Batterie festgelegt und an der Batterie eingestellt werden. Auf
diese Weise ist gewährleistet, dass die Batterie bei einer
Verkehrs- und/oder Fahrsituation, bei welcher ein stark beschleunigtes
Fahrzeug nach kurzer Zeit wieder abgebremst werden muss, geschont
wird.
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Beispielsweise
wird bei einer Fahrt durch ein Wohngebiet und/oder bei einer Fahrt
durch ein flaches Gelände der Ladezustand der Batterie
so festgelegt, dass eine maximale Energieentnahme zwischen 10% bis
15% möglich ist. Somit kann bei einer derartigen Verkehrs-
und/oder Fahrsituation eine unnötige Belastung der Batterie
vermieden werden. Hingegen kann bei einer Fahrt bergauf und/oder
auf einer Autobahn die Energieentnahme auf einen Maximalwert zwischen
20% bis 30% durch den Ladezustand der Batterie festgelegt werden.
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Die
bereits beschriebenen Vorteile des Verfahrens sind auch bei einem
entsprechenden Geschwindigkeits-Steuersystem gewährleistet.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb
und einer Batterie, an welche der elektrische Antrieb so gekoppelt
ist, dass eine Stromversorgung des elektrischen Antriebs über
die Batterie erfolgt, auch mit einem derartigen Geschwindigkeits-Steuersystem
ausgestattet ist, da über das Einsetzen des Geschwindigkeits-Steuersystems
die Lebensdauer der Batterie verlängerbar ist.
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Das
Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein.
Bei einem Hybridfahrzeug kann zusätzlich der Energieverbrauch
des Verbrennungsmotors über ein Einsetzen des Geschwindigkeits-Steuersystems
reduziert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des
Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs;
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2 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform
des Geschwindigkeits-Steuersystems; und
-
3 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer zweiten Ausführungsform
des Geschwindigkeits-Steuersystems.
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1 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.
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In
einem Schritt S1 des Verfahrens wird eine Information bezüglich
einer Verkehrs- und/oder Fahrsituation bei einer Weiterfahrt des
Fahrzeugs erfasst. Unter einer Information bezüglich der
Verkehrssituation ist beispielsweise eine Positions- und/oder Bewegungsinformation
mindestens eines weiteren Verkehrsteilnehmers und/oder ein Signal
mindestens einer Ver kehrssteuerkomponente zu verstehen. Das Erfassen
der Positions- und/oder Bewegungsinformation des mindestens einen
weiteren Verkehrsteilnehmers und/oder des Signals der mindestens
einen Verkehrssteuerkomponente erfolgt vorzugsweise über
eine Sensorvorrichtung.
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Beispiele
für eine auf diese Weise erfassbare Positions- und/oder
Bewegungsinformation mindestens eines weiteren Verkehrsteilnehmers
sind eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsänderung,
eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsrichtungsänderung
des mindestens einen weiteren Verkehrsteilnehmers. Dabei kann auch
eine Relativposition, eine Relativgeschwindigkeit und/oder eine
Relativbewegungsrichtung des mindestens einen weiteren Verkehrsteilnehmers
erfasst werden.
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Das
Signal der mindestens einen Verkehrssteuerkomponente ist beispielsweise
ein optisches Signal, wie eine aktuelle Farbe eine Ampel und/oder eine
Schildfläche eines Verkehrsschildes. Das hier beschriebene
Verfahren ist jedoch nicht auf optische Signale beschränkt.
Ebenso kann ein akustisches Signal, beispielsweise ein erfasstes
Martinshorn, mittels einer geeignet ausgebildeten Sensorvorrichtung erfasst
werden.
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Ein
kostengünstiges Ausführungsbeispiel für eine
verwendbare Sensorvorrichtung umfasst beispielsweise eine Kamera
mit zugehöriger Bildauswerte-Elektronik, einen Ultraschallsensor
und/oder einen Geräuschdetektor.
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Die
Sensorvorrichtung kann eine Untereinheit eines fahrzeugeigenen Warnsystems,
eines fahrzeugeigenen Sicherheitssystems und/oder eines fahrzeugeigenen
Navigationssystems sein. Ebenso kann die Sensorvorrichtung für
ein Zusammenwirken mit einem fahrzeugeigenen Warnsystem, einem fahrzeugeigenen
Sicher heitssystem und/oder einem fahrzeugeigenen Navigationssystem
ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine Multifunktionalität
der Sensorvorrichtung gewährleistet. Dies reduziert die am
Fahrzeug verbauten Komponenten und senkt die Kosten zum Ausführen
des hier beschriebenen Verfahrens.
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Eine
Information bezüglich einer Fahrsituation bei einer Weiterfahrt
des Fahrzeugs kann ein Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeugs und/oder
eine Straßeninformation für mindestens eine bei
der Weiterfahrt befahrene Straße sein.
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Zum
Erfassen des Fahrverhaltens des Fahrers kann eine Häufigkeit
und/oder eine Geschwindigkeitsdifferenz von Soll-Beschleunigungen,
welche vom Fahrer über eine Eingabe an einem Eingabeelement
zum Verzögerungen oder Beschleunigungen des Fahrzeugs vorgegeben
werden, ermittelten werden. Das Erfassen der Häufigkeit
und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz kann über eine an
dem mindestens einen Eingabeelement zum Verzögerungen oder
Beschleunigungen angeordnete Sensorvorrichtung und/oder über
ein zentrales Fahrzeugsteuersystem erfolgen.
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Wird
dabei beispielsweise festgestellt, dass der Fahrer nach einem Beschleunigen
des Fahrzeugs, wie durch ein Betätigen eines Gaspedals, häufig
innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitintervalls ein Abbremsen
des Fahrzeugs bewirkt, z. B. indem er ein Bremspedal drückt,
so kann dem Fahrer ein Fahrverhalten mit einem unnötig
hohen Energieverbrauch zugeordnet werden. Ebenso kann ermittelt werden,
dass nach einem starken Beschleunigen das Fahrzeug wieder stark
abgebremst wird und daraufhin dem Fahrer ein Fahrverhalten mit einem
unnötig hohen Energieverbrauch zuordbar ist. Andernfalls
kann dem Fahrer ein Fahrverhalten mit einem Energieverbrauch, welcher
kaum überhöht ist, zugeordnet werden.
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Die
Straßeninformation der mindestens einen bei der Weiterfahrt
befahrenen Straße umfasst beispielsweise eine Steigung,
einen Straßenzustand, eine Anzahl der Fahrspuren, einen
Straßentyp, eine Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder eine
Verkehrsdichte. Der Straßentyp kann eine Autobahn, eine
Landstraßen, eine Schnellstraße, eine Straße
in einem Industriegebiet und/oder eine Straße in einem Wohngebiet
sein. Eine Geschwindigkeitsbegrenzung umfasst z. B. eine Kreuzung,
ein Vorfahrtschild, ein Höchstgeschwindigkeitsschild und/oder
eine Ampel, welche an der Straße liegt.
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Die
Straßeninformation kann von einer Datenausgabevorrichtung
abgefragt werden. Dies kann erfolgen, indem der Fahrer vor einem
Beginn und/oder während einer Fahrt eine Startposition,
eine Zielposition und/oder eine Fahrtroute in die Datenausgabevorrichtung
eingibt. Eine geeignete Datenausgabevorrichtung ist beispielsweise
eine elektrische Landkarte oder ein Navigationssystem. Die zum Ermitteln
der Straßeninformation herangezogene Datenausgabevorrichtung
kann somit auch für weitere Funktionen, beispielsweise
zum Festlegen einer optimalen Fahrtroute oder zum Bestimmen einer
Position des Fahrzeugs, herangezogen werden. Aufgrund der Multifunktionalität
der verwendeten Datenausgabevorrichtung ist das hier beschriebene
Verfahren kostengünstig ausführbar.
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Anstelle
einer fahrzeugeigenen Datenausgabevorrichtung kann auch ein zentrales
Datenausgabesystem über Funk abgefragt werden. Zum Ermitteln
einer gerade oder im Weiteren befahrenen Straße kann ein
Satellitensystem, beispielsweise GPS (Global Positioning System),
herangezogen werden.
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Anhand
der oben genannten Beispiele für die erfassbaren Informationen
sind für einen Fachmann Ergänzungen nahegelegt.
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Es
wird hier deshalb darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene
Verfahren nicht auf die oben genannten Informationen bezüglich
einer Verkehrs- und/oder Fahrsituation beschränkt ist.
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In
einem weiteren Schritt S2 wird unter Berücksichtigung der
erfassten Information eine Vorgabegröße bezüglich
einer maximalen Energiezufuhr an einem Antrieb des Fahrzeugs für
die Weiterfahrt festgelegt. Vorzugsweise wird dabei durch eine Optimierung
der Vorgabegröße bezüglich der Brems-
und Beschleunigungsvorgänge der Energieverbrauch der Weiterfahrt
reduziert.
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Beispielsweise
wird anhand einer erfassten Positions- und/oder Bewegungsinformation
mindestens eines weiteren Verkehrsteilnehmers, wie einem Abstand
des eigenen Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, erkannt,
dass das eigene Fahrzeug nicht über eine festgelegte Höchstbeschleunigung
beschleunigt werden sollte. Ist dies der Fall, so kann die Höchstbeschleunigung
oder eine der Höchstbeschleunigung entsprechende Größe
als Vorgabegröße festgelegt werden.
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Umfasst
die Information das Fahrverhalten des Fahrers, so kann beispielsweise
erkannt werden, dass unnötige Gaspedalbewegungen durch
den Fahrer zu einem ungerechtfertigten Energieverbrauch führen.
Die Vorgabegröße kann in diesem Fall so gewählt
werden, dass eine vorteilhafte mittlere Geschwindigkeit mit geringen
Abweichungen eingehalten wird.
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Aus
dem Fahrverhalten des Fahrers kann jedoch auch hervorgehen, dass
der Fahrer eine sportliche Fahrweise bevorzugt. In diesem Fall kann
die Vorgabegröße so festgelegt werden, dass sie
die von dem Fahrer gewünschten Geschwindigkeitsänderungen
kaum beeinträchtigt. Wird hingegen festgestellt, dass der Fahrer
eine einsatzarme Fahrweise bevorzugt, so kann über die
Vorgabegröße eine vorteilhafte mittlere Geschwindigkeit
mit geringen Abweichungen festgelegt werden.
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Als
Alternative oder als Ergänzung dazu kann auch anhand der
erfassten Straßeninformation eine Vorgabegröße
bezüglich der maximalen Energiezufuhr festgelegt werden.
So können beispielsweise die Straßeninformationen
auf einer durch das Navigationssystem zu Beginn der Fahrt gewählten Fahrtroute
in eine verbrauchsoptimierte Fahrstrategie einbezogen werden.
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Die
Vorgabegröße bezüglich der maximalen Energiezufuhr
kann eine Höchstgeschwindigkeit, eine mittlere Geschwindigkeit,
eine Höchstabweichung von der mittleren Geschwindigkeit,
eine Höchstbeschleunigung und/oder eine maximale Energiezufuhr
sein. Ebenso kann als Vorgabegröße ein Ladezustand
einer Batterie festgelegt werden. Der festgelegte Ladezustand wird
anschließend an der Batterie eingestellt.
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In
einem Schritt S3 wird eine von einem Fahrer des Fahrzeugs vorgegebenen
Soll-Beschleunigung erfasst. Das Erfassen der Soll-Beschleunigung erfolgt
beispielsweise über ein Erkennen und Auswerten einer Betätigung
eines Eingabeelements zum Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs durch
den Fahrer.
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Die
Bezeichnung der Schritte S1 bis S3 legt keine zeitliche Reihenfolge
zum Ausführen der Schritte fest. Beispielsweise kann der
Schritt S3 auch vor den Schritten S1 und S2 ausgeführt
werden.
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In
einem Schritt S4 wird eine Ist-Beschleunigung unter Berücksichtung
der festgelegten Vorgabegröße und der vorgegebenen
Soll-Beschleunigung festgelegt. Vorzugsweise wird die Ist-Beschleunigung
so festgelegt, dass bei dem Beschleunigen des Fahrzeugs mit der
Ist-Beschleunigung die festgelegte maximale Energiezufuhr eingehalten
wird.
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Ist
die festgelegte Vorgabegröße ein eingestellter
Ladezustand der Batterie, so kann der Schritt S4 auch automatisch
ausgeführt werden. Durch das Einstellen des Ladezustands
an der Batterie ist automatisch gewährleistet, dass für
eine vorgegebene Soll-Beschleunigung eine die maximale Energiezufuhr
nicht überschreitende Ist-Beschleunigung bereitgestellt
wird.
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Das
Fahrzeug wird nachfolgend in einem Schritt S5 mit der Ist-Beschleunigung
beschleunigt. Dabei ist die Ist-Beschleunigung vorteilhafterweise so
gewählt, dass nach dem Beschleunigen des Fahrzeugs mit
der Ist-Beschleunigung nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit
innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Geschwindigkeitskorrektur, beispielsweise
ein Bremsvorgang, ausgeführt werden muss.
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Durch
das hier beschriebene Verfahren werden die von dem Fahrer vorgegebenen
Soll-Beschleunigungen bezüglich eines reduzierten Energieverbrauchs
korrigiert. Da die von dem Fahrer ausgeführten Arbeitsschritte,
wie das Betätigen des Eingabeelements zum Beschleunigen
oder Abbremsen des Fahrzeugs, durch das Korrigieren der Soll-Beschleunigung
in eine energiesparendere Ist-Beschleunigung nicht direkt beeinflusst
werden, ist die Korrektur für den Fahrer nicht mit einer
Komforteinbuße verbunden.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform des
Geschwindigkeits-Steuersystems.
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Ein
anhand der 2 schematisch dargestelltes
Fahrzeug 10 ist als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug
ausgebildet. Das Fahrzeug 10 umfasst einen elektrischen
Antrieb 12 und eine Batterie 14, welche als Energiespeicher
und als Energielieferant für den elektrischen Antrieb 12 dient.
Die Batterie 14 ist ein elektrochemischer Energiespeicher,
beispielsweise eine Bleibatterie, ein Doppelschichtkondensator,
eine Nickel-Metallhybrid-Zelle oder eine Lithium-Ionen-Zelle. Der
elektrische Antrieb 12 erfüllt nicht nur die Funktion
eines Anlassers und/oder einer Lichtmaschine des Fahrzeugs 10,
sondern dient insbesondere dazu, ein Drehmoment als Beschleunigungsmoment
zum Vortrieb der Räder 15 des Fahrzeugs 10 bereitzustellen.
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Mittels
einer Steuerelektronik 16 wird der Strom von der Batterie 14 an
den elektrischen Antrieb 12 gesteuert. Die Steuerelektronik 16 legt
fest, ob und in welcher Menge der Batterie 14 Energie entnommen
und dem elektrischen Antrieb 12 zugeführt wird.
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Das
Fahrzeug 10 umfasst auch ein Geschwindigkeits-Steuersystem 18,
auf dessen Aufbau und Funktionsweise im Weiteren eingegangen wird. Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 18 weist mindestens einen
Signaleingang 20 auf, welcher so an eine erste Sensorvorrichtung 22,
eine zweite Sensorvorrichtung 26 und eine Datenausgabevorrichtung 30 gekoppelt
ist, dass Informationssignale 24, 28, 32 von
den Vorrichtungen 22, 26 und 30 an den
Signaleingang 20 weitergeleitet werden. Beispielsweise sind
der Signaleingang 20 und die Vorrichtungen 22, 26 und 30 zum
Weiterleiten der Informationssignale 24, 28, 32 an
einen Fahrzeugbus des Fahrzeugs 10 angeschlossen.
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Die
erste Sensorvorrichtung 22 ist dazu ausgelegt, eine Positions-
und/oder Bewegungsinformation mindestens eines weite ren Verkehrsteilnehmers und/oder
ein Signal mindestens einer Verkehrssteuerkomponente in eine Umgebung
des Fahrzeugs 10 zu erfassen und ein entsprechendes Informationssignal 24 auszugeben.
Beispiele für die Positions- und/oder Bewegungsinformation
des mindestens einen weiteren Verkehrsteilnehmers und das Signal der
mindestens einen Verkehrssteuerkomponente werden oben aufgezählt.
Die erste Sensorvorrichtung 22 kann eine Kamera, ein Bildauswerte-Elektronik,
mindestens einen Ultraschallsensor und/oder einen Geräuschdetektor
umfassen. Die erste Sensorvorrichtung 22 kann auch in mehrere
Untereinrichtungen unterteilt sein, welche getrennt voneinander an
dem Fahrzeug 10 angeordnet sind.
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Die
erste Sensorvorrichtung 22 kann eine Untereinheit eines
fahrzeugeigenen Warnsystems, eines fahrzeugeigenen Sicherheitssystems
und/oder eines fahrzeugeigenen Fahrerassistenzsystems sein. Ebenso
kann die erste Sensorvorrichtung 22 dazu ausgelegt sein,
mit dem Warnsystem, dem Sicherheitssystem und/oder dem Fahrerassistenzsystem
zusammenzuwirken. Das Warnsystem ist beispielsweise eine Einparkhilfe
und/oder ein Warnleuchtsystem. Das Sicherheitssystem kann eine Airbagauslösevorrichtung
umfassen. Beispiele für das Fahrerassistenzsystem sind
ein ACC-System (Adaptive Cruise Control) und ein automatisches Spurhaltesystem.
Somit kann die Multifunktionalität der ersten Sensorvorrichtung 22 zum
Reduzieren der an dem Fahrzeug 10 eingebauten Komponenten
genutzt werden.
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Die
zweite Sensorvorrichtung 26 ist dazu ausgelegt, ein Fahrverhalten
eines Fahrers des Fahrzeugs 10 zu ermitteln und als zweites
Informationssignal 28 an den Signaleingang 20 bereitzustellen.
Die zweite Sensorvorrichtung 26 überwacht beispielsweise
eine Betätigung eines (nicht skizzierten) Brems- und/oder
Gaspedals durch den Fahrer. Stellt die zweite Sensorvorrichtung 26 dabei
fest, dass der Fahrer häufig nach ei nem Betätigen
des Gaspedals innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitintervalls das
Bremspedal tätigt, so legt die zweite Sensorvorrichtung 26 das
Fahrverhalten des Fahrers als Fahrverhalten mit einem unnötig
hohen Energieverbrauch fest. Erkennt die zweite Sensorvorrichtung 26 jedoch, dass
in der Regel innerhalb eines Zeitintervalls nach einer Gaspedalbetätigung
keine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erfolgt,
so erkennt die zweite Sensorvorrichtung 26, dass der Fahrer
das Gaspedal nicht unnötig einsetzt und somit dem Fahrer
ein Fahrverhalten mit einem kaum erhöhten Energieverbrauch
zuordbar ist.
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Die
zweite Sensorvorrichtung 26 kann ebenso dazu verwendet
werden, die Eingabe des Fahrers an dem Brems- und/oder Gaspedal
zu erfassen und ein entsprechendes Signal an eine weitere Fahrzeugsteuerkomponente
bereitzustellen. Beispielsweise erfüllt die zweite Sensorvorrichtung 26 zusätzlich
die Funktion eines herkömmlichen Brems- und/oder Gaspedalsensors.
Somit weist auch die zweite Sensorvorrichtung 26 eine Multifunktionalität auf,
welche zum Einsparen von an dem Fahrzeug 10 nicht benötigten
Komponenten beitragen kann.
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Die
Datenausgabevorrichtung 30 dient dazu, eine Straßeninformation
für mindestens eine bei der Weiterfahrt befahrene Straße
als Informationssignal 32 an das Geschwindigkeits-Steuersystem 18 bereitzustellen.
Beispiele für eine Straßeninformation werden oben
genannt.
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Die
Datenausgabevorrichtung 30 ist beispielsweise eine elektrische
Landkarte und/oder ein Navigationssystem. Durch die Multifunktionalität
einer derartigen Datenausgabevorrichtung 30 können Kosten
für das Fahrzeug 10 eingespart werden.
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Als
Alternative oder als Ergänzung zu der fahrzeugeigenen Datenausgabevorrichtung 30 kann die
Straßeninformation auch zumindest teilweise von einem externen
Datenausgabesystem über Funk abgefragt werden. Das Fahrzeug 10 weist
in diesem Fall eine geeignete Sende- und Empfangseinrichtung auf,
welche zusätzlich noch zum Senden und Empfangen weiterer
Funksignale verwendbar ist. Ein Lokalisieren des Fahrzeugs 10 zum
Ermitteln einer gerade und im Weiteren befahrenen Straße
kann beispielsweise über ein (nicht skizziertes) Satellitensystem,
wie GPS (Global Positioning System), erfolgen.
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Mindestens
eine der Vorrichtungen 22, 26 oder 30 kann
auch als Untereinheit in einem kompakt ausgebildeten Geschwindigkeits-Steuersystem 18 angeordnet
sein.
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Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 18 umfasst eine Auswerteeinrichtung 34,
an welche die von dem Signaleingang 20 empfangenen Informationen der
Informationssignale 24, 28 und 32 bereitgestellt werden.
Die Auswerteeinrichtung 34 ist dazu ausgelegt, unter Berücksichtung
der empfangenen Informationen der Informationssignale 24, 28 und 32 eine Vorgabegröße
bezüglich einer maximalen Energiezufuhr an den elektrischen
Antrieb 12 des Fahrzeugs 10 festzulegen. Beispiele
für eine festlegbare Vorgabegröße sind
oben genannt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist
die Auswerteeinrichtung 34 dazu ausgelegt, als Vorgabegröße
einen Ladezustand der Batterie 14 festzulegen. Dazu wertet
die Auswerteeinrichtung 34 die Informationen der Informationssignale 24, 28 und 32 aus.
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Im
Weiteren werden mögliche Kriterien, nach welchen die Auswerteeinrichtung 34 den
Ladezustand der Batterie 14 festlegen kann, beschrieben:
Beispielsweise
erkennt die Auswerteeinrichtung 34 anhand der Information
des Informationssignals 24 der ersten Sensorvorrichtung 22,
dass aufgrund der aktuellen Verkehrssituation ein Beschleunigen
des Fahrzeugs 10 mit einer hohen Wahrscheinlichkeit innerhalb
eines kurzen Zeitintervalls sofort durch einen starken Bremsvorgang
rückgängig gemacht werden muss. In diesem Fall
kann die Auswerteeinrichtung 34 den Ladezustand der Batterie 14 so
festlegen, dass nur eine vergleichsweise geringe Energieentnahme,
beispielsweise zwischen 10% bis 15%, möglich ist. Erlaubt
die aktuelle Verkehrssituation jedoch auch ein längeres
Fahren des Fahrzeugs 10 mit einer hohen Geschwindigkeit,
so kann die Auswerteeinrichtung 34 den Ladezustand auf
einen höheren Energiewert bezüglich einer möglichen
Energieentnahme einstellen.
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Ebenso
kann die Auswerteeinrichtung 34 anhand des Informationssignals 28 der
zweiten Sensorvorrichtung 26 erkennen, dass der Fahrer
häufig unnötige Gaspedalbewegungen ausführt,
welche durch einen schnell nachfolgenden Bremsvorgang korrigiert
werden müssen. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 34 erkennen,
dass das Fahrverhalten des Fahrers nicht so gleichmäßig
ist, wie es für einen reduzierten Energieverbrauch notwendig
ist. Über ein Festlegen des Ladezustands der Batterie 14 auf
einen vergleichsweise geringen Prozentwert der Energieentnahme kann
die aggressive Fahrweise des Fahrers jedoch auf einfache Weise korrigiert
werden. Die Auswerteeinrichtung 34 fungiert in diesem Fall
als automatischer, sich selbst aktivierender Tempomat, ähnlich
einem Mini-Tempomaten für den Stadtverkehr.
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Als
Alternative dazu kann die Auswerteeinrichtung 34 jedoch
auch dazu ausgelegt sein, den Ladezustand der Batterie 14 an
eine erkannte Gewohnheit des Fahrers anzupassen. Erkennt die Auswerteeinrichtung 34 beispielsweise,
dass der Fahrer eine sportliche Fahrweise bevorzugt, so gibt sie
in diesem Fall einen höheren Prozentwert für den
Ladezustand der Batterie 14 vor. Bevorzugt der Fahrer hingegen ein
gleichmäßiges Fahren mit nahezu konstanter Geschwindigkeit,
so gibt die Auswerteeinrichtung 34 einen niedrigeren Prozentwert
für den Ladezustand der Batterie 14 vor. Die Auswerteeinrichtung 34 ist somit
dazu ausgelegt, den Ladezustand der Batterie 14 an die
individuellen Fahrverhalten von mehreren Fahrern anpassen.
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Entsprechend
kann die Auswerteeinrichtung 34 den Ladezustand der Batterie 14 auch
an die Straßeninformation des Informationssignals 32 der
Datenausgabevorrichtung 30 anpassen. Erkennt die Auswerteeinrichtung 34 beispielsweise,
dass die Weiterfahrt bergauf oder auf einer Schnellstraße
verläuft, so legt die Auswerteeinrichtung 34 den
Ladezustand der Batterie 14 auf einen hohen Prozentwert
für die Energieentnahme, beispielsweise auf 20% bis 30%,
fest. Bei einer Weiterfahrt durch ein Wohngebiet, auf einer Straße
in einem schlechten Zustand, auf einer Straße mit einer
Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder auf einer Straße mit
einer hohen Verkehrsdichte ist die Auswerteeinrichtung 34 hingegen vorzugsweise
so ausgelegt, dass sie den Ladezustand der Batterie 14 auf
einen niedrigen Prozentwert für die Energieentnahme, welcher
zwischen 10% bis 15% liegen kann, festlegt.
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Der
von der Auswerteeinrichtung 34 festgelegte Ladezustand
wird als Auswertesignal 36 an eine Steuereinrichtung 38 des
Geschwindigkeits-Steuersystems 18 bereitgestellt. Die Steuereinrichtung 38 ist
bei der hier dargestellten Ausführungsform dazu ausgelegt,
den empfangenen Ladezustand über ein Steuersignal 40 an
der Batterie 14 einzustellen. Dadurch ist gewährleistet,
dass der Ladezustand der Batterie 14 auf den vorher festgelegten Ladezustand
eingestellt wird.
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Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 18 ist somit dazu ausgelegt,
den Ladezustand der Batterie 14 an eine aktuelle Verkehrssituation,
an eine Fahrweise und Gewohnheiten des Fahrers und/oder an Straßenbedingungen
der Weiterfahrt anzupassen. Für die Telematik können
Daten aus elektronischen Landkarten und/oder Navigationssystemen
vorteilhaft genutzt werden.
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Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 18 ist vorzugsweise so ausgelegt,
dass der Fahrer das Geschwindigkeits-Steuersystem 18 einschalten
und deaktivieren kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass
keine vom Fahrer nicht gewünschte Komforteinbuße
durch das Geschwindigkeits-Steuersystem 18 auftritt, wenn
der Fahrer eine Fahrweise mit einem starken Beschleunigen des Fahrzeugs 10 bevorzugt.
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Das
in den oberen Absätzen beschriebene Geschwindigkeits-Steuersystem 18 kann
in einem Elektrofahrzeug und in einem Hybridfahrzeug eingesetzt
werden. Ein Hybridfahrzeug unterscheidet sich von einem Elektrofahrzeug
dadurch, dass das Hybridfahrzeug zusätzlich zu dem elektrischen
Antrieb 12 und der Batterie 14 noch einen Verbrennungsmotor
aufweist. Im Gegensatz zu dem Elektrofahrzeug, welches vollständig
durch elektrische Energie angetrieben wird, wird ein Hybridfahrzeug
nur teilweise durch elektrische Energie angetrieben. Man spricht dabei
auch von einem Hybridantrieb des Hybridfahrzeugs. Die Steuerelektronik 16 ist
bei einem Hybridfahrzeug in der Regel als Hybrid-Controler ausgebildet.
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Bei
einem Hybridfahrzeug kann die als Energiespeicher fungierende Batterie 14 während
des Fahrbetriebs mittels einer von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten
Energie wieder aufgeladen werden. Ansonsten besteht die Möglichkeit,
sofern der elektrische Antrieb 12 als Generator ausgebildet ist,
zum Aufladen der Batterie 14 ein rekuperatives Bremsen
auszuführen. Dabei wird eine Bremsenergie in elektrische
Energie umgewandelt.
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Während
ein herkömmliches System sich darauf beschränkt,
die Bremsenergie zum Aufladen der Batterie 14 zu verwenden,
ist das anhand der 2 beschriebene Geschwindigkeits-Steuersystem 18 dazu
ausgelegt, Brems- und Beschleunigungsvorgänge hinsichtlich
eines reduzierten Energieverbrauchs des Fahrzeugs 10 zu
optimieren. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Batterie 14 gesteigert.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer zweiten
Ausführungsform des Geschwindigkeits-Steuersystems.
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Das
schematisch dargestellte Fahrzeug 50 mit einem Geschwindigkeits-Steuersystem 52 kann ein
Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Das Fahrzeug 50 umfasst
einen Verbrennungsmotor 54, welcher über einen
Tank 56 mit einem Kraftstoff versorgt wird.
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Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 52 weist den Signaleingang 20 auf,
an welchem die schon beschriebenen Vorrichtungen 22, 26 und 30 die
Informationssignale 24, 28 und 32 bereitstellen. Die
Informationen der Informationssignale 24, 28 und 32 werden
von der schon beschriebenen Auswerteeinrichtung 34 zum
Festlegen einer Vorgabegröße bezüglich
einer maximalen Energiezufuhr an den Verbrennungsmotor 54 des
Fahrzeugs 50 ausgewertet. Die von der Auswerteeinrichtung 34 festgelegte Vorgabegröße
kann eine Höchstgeschwindigkeit, eine mittlere Geschwindigkeit,
eine Höchstabweichung von der mittleren Geschwindigkeit,
eine Höchstbeschleunigung und/oder eine maximale Einspritzmenge
eines Kraftstoffs in den Verbrennungsmo tor 54 sein. Die
festgelegte Vorgabegröße wird als Auswertesignal 36 an
eine Steuereinrichtung 60 ausgegeben.
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Das
Geschwindigkeits-Steuersystem 52 umfasst zusätzlich
einen weiteren Signaleingang 58, an welchem eine von dem
Fahrer des Fahrzeugs 50 vorgegebene Soll-Beschleunigung
bereitstellbar ist. Dazu ist der weitere Signaleingang 58 beispielsweise an
mindestens einen Sensor 59 an einem Eingabeelement zum
Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs 50 gekoppelt.
Der Sensor 59 und die zweite Sensorvorrichtung 26 können
auch als eine kompakte Einheit ausgebildet sein.
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Die
Steuereinrichtung 60 ist so an den weiteren Signaleingang 58 gekoppelt,
dass eine empfangene Soll-Beschleunigung an die Steuereinrichtung 60 weitergeleitet
wird. Die Steuereinrichtung 60 vergleicht die Soll-Beschleunigung
mit der vorgegebenen Vorgabegröße und legt daraufhin
eine Ist-Beschleunigung fest. Vorzugsweise legt die Steuereinrichtung 60 die
Ist-Beschleunigung so fest, dass das Fahrzeug 50 bei einem
Beschleunigen mit der Ist-Beschleunigung eine über die
Vorgabegröße festgelegte maximale Energiezufuhr
nicht überschreitet.
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Die
Steuereinrichtung 60 ist zusätzlich dazu ausgelegt,
mindestens eine Beschleunigungs- bzw. Energiezufuhrkomponente des
Fahrzeugs 10 so zu steuern, dass das Fahrzeug 50 mit
der Ist-Beschleunigung angetrieben wird. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 60 ein
Steuersignal 62 mit einer der Ist-Beschleunigung entsprechenden
Einspritzmenge an ein Einspritzventil 64 ausgeben.
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Das
hier beschriebene Geschwindigkeits-Steuersystem 52 ist
leicht für ein Ansteuern eines elektrischen Antriebs eines
Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs modifizierbar.
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Auf
eine derartige Modifizierung wird deshalb hier nicht eingegangen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beiden oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele für die Geschwindigkeits-Steuersysteme 18 und 52 beschränkt.
Stattdessen ist über ein Modifizieren und/oder ein Kombinieren
der beiden Geschwindigkeits-Steuersysteme 18 und 52 eine
Vielzahl von Geschwindigkeits-Steuersystemen ableitbar. Da weitere Ausführungsformen
der Geschwindigkeits-Steuersysteme 18 und 52 für
einen Fachmann anhand der vorhergehenden Absätze nahegelegt
sind, wird nicht weiter darauf eingegangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006000397
A1 [0004, 0004]