DE102015214436A1

DE102015214436A1 - Verfahren zur Vorhersage einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges mit Segelfunktionalität

Info

Publication number: DE102015214436A1
Application number: DE102015214436.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Baumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02
Also published as: WO2017016558A1; DE112016003441A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges mit Segelfunktionalität, bei welcher während einer Fahrt des Fahrzeuges eine Kupplung geöffnet und wieder geschlossen wird. Bei einem Verfahren wird die Zeitdauer (dtbr) der zukünftigen Segelphase aus einem zu erwartenden Fahrerwunsch (G1) und einem zu erwartenden Fahrzeugverhalten (G2) abgeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges mit Segelfunktionalität, bei welcher während einer Fahrt des Fahrzeuges eine Kupplung geöffnet und wieder geschlossen wird.
Aus der DE 102 21 701 A1 ist ein Steuerverfahren für Kraftfahrzeuge mit automatisierter Kupplungsvorrichtung bekannt, bei welchem ein Segelmodus eingestellt werden kann. Im Segelmodus wird die Kupplung bei eingelegtem Gang durch die elektronische Steuereinheit geöffnet, ohne dabei kinetische Energie durch die Bremswirkung des Motors zu verlieren.
Diese Segeleintrittsstrategie erhält allerdings keine Information über eine Vorausschau, nämlich eine Aussage darüber, ob der Eintritt in die Segelphase ökonomisch sinnvoll ist oder nicht. Es ist bekannt, eine Vorausschau dahingehend umzusetzen, dass Signale einer GPS-Navigation, gekoppelt mit einer Vorabroutenplanung oder andere Systeme, die die Fahrzeugumgebung erfassen können, genutzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorhersage einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges mit Segelfunktionalität anzugeben, mittels welchem festgestellt werden kann, ob der Eintritt in eine Segelphase wirtschaftlich sinnvoll ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zeitdauer der möglichen Segelphase aus einem zu erwartenden Fahrerwunsch und einem zu erwartenden Fahrzeugverhalten abgeleitet wird. Dies hat den Vorteil, das zukünftige mögliche Verhalten von Fahrer und Fahrzeug abgeschätzt werden, um daraus Rückschlüsse auf die Segelzeit zu ziehen.
Vorteilhafterweise wird die Zeitdauer der mögliche Segelphase ausgehend von einem aktuellen Zeitpunkt aus einem Schnittpunkt des approximierten zu erwartenden Fahrerwunsches und dem approximierten zu erwartenden Fahrzeugverhalten ermittelt. Zur Approximation des zu erwartenden Fahrerwunsches werden Fahrzeugsignale wie Geschwindigkeit und Beschleunigung auf Grundlage vergangener Zeitpunkte ermittelt und in die Zukunft extrapoliert. Dieser zukünftige Verlauf des Fahrerwunsches wird mit einem errechneten oder hinterlegten Ausrollverhalten des Fahrzeuges (Geschwindigkeit über der Zeit) verglichen. Durch das Übereinanderlegen dieses approximierten zukünftigen Verhaltens lässt sich einfach die Zeitdauer der Segelphase, die zukünftig zu erwarten ist, bestimmen. Damit erfolgt die Bestimmung der möglichen Segelphase ausschließlich an Hand von Fahrzeugdaten.
In einer Ausgestaltung werden der zu erwartende Fahrerwunsch und das zu erwartende Fahrzeugverhalten mit einem linearen und/oder nicht-linearen Extrapolationsverfahren bestimmt. Dabei stellt das lineare Extrapolationsverfahren ein besonders einfaches Verfahren dar, da nur zwei aus der Vergangenheit abgespeicherte Betriebspunkte des Fahrzeuges für diese Extrapolation notwendig sind. Bei dem nicht-linearen Extrapolationsverfahren liegen zwar mehrere Betriebspunkte der Vergangenheit der Berechnung zugrunde, dieses ist dabei aber umso genauer.
In einer Variante wird um den linear extrapolierten zu erwartenden Fahrerwunsch ein Toleranzband gelegt, wobei die Zeitdauer der möglichen Segelphase aus dem Schnittpunkt des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens mit einem Rand des Toleranzbandes bestimmt wird. Dies erlaubt eine besonders einfache Schnittpunktbestimmung, welche Rechenzeit spart.
In einer Alternative wird aus dem zurückgelegten Fahrzeugverhalten eine Geschwindigkeitsdifferenz in einer vorgegebenen Zeit bestimmt, wobei die Zeitdauer der möglichen Segelphase ausgehend von dem vorgegebenen Zeitpunkt detektiert wird, bis das zu erwartende Fahrzeugverhalten diese Geschwindigkeitsdifferenz erreicht hat. Auch mit dieser Methode wird die Zeitdauer einer möglichen Segelphase ausreichend bestimmt.
In einer Weiterbildung wird das zu erwartende Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit von einer Hangabtriebskraft ermittelt. Eine solche Information kann einfach über den Fahrbahngradienten, welcher mittels an sich im Fahrzeug vorhandener Neigungssensoren bestimmt wird, oder über die Berechnung von Ausgangssignalen von Beschleunigungssignalen ermittelt werden. Die Berücksichtigung der Hangabtriebskraft ermöglicht eine genaue Bestimmung der Zeitdauer der möglichen Segelphase, da insbesondere Steigungsabschnitte eine Segelphase stark beeinflussen.
Vorteilhafterweise wird die ermittelte Zeitdauer der möglichen Segelphase mit einem Segelzeitschwellwert verglichen, wobei das Segeln bei Unterschreitung des Segelzeitschwellwertes unterbunden wird, während bei Überschreitung des Segelzeitschwellwertes die Segelfunktion des Fahrzeuges aktiviert wird. Dieser Segelzeitschwellwert bestimmt, wie kurz eine Zeitdauer der Segelphase minimal noch sein darf, um ein wirtschaftliches Fahren, insbesondere im Hinblick auf eine CO₂-Einsparung zu ermöglichen. Somit kann mithilfe der ermittelten Zeitdauer einer möglichen Segelphase darüber entschieden werden, ob der Segelvorgang im Fahrzeug überhaupt eingeleitet wird.
In einer Ausführungsform wird zur Bestimmung des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens ein Fahrwiderstandsmoment ermittelt, welches aktuell berechnet oder in Form einer Kennlinie abgespeichert wird. Da die Fahrwiderstände sich mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ändern, ist deren Berücksichtigung von besonderer Bedeutung, da diese das in der Zukunft liegende Fahrverhalten des Fahrzeuges deutlich beeinflussen.
In einer Ausgestaltung wird nach einer Ermittlung der Zeitdauer der Segelphase bei laufendem Fahrzeugmotor die erlaubte Segelphase mit laufendem Fahrzeugmotor durchgeführt. Alternativ dazu wird nach einer Ermittlung der Zeitdauer der Segelphase bei ausgeschaltetem Fahrzeugmotor die erlaubte Segelphase mit ausgeschaltetem Fahrzeugmotor durchgeführt. Nur bei Übereinstimmung dieser beiden Vorgänge wird eine zuverlässige Segelzeitbestimmung ermöglicht, die mit der tatsächlich verbrauchten Segelzeit während der Fahrt des Fahrzeuges korreliert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2: ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3: ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchem eine Extrapolation des Fahrerwunsches zur vorausschauenden Bestimmung einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges möglich ist. Dieses Extrapolationsverfahren des Fahrerwunsches ist unabhängig von der Bestimmung des zukünftigen Fahrzeugverhaltens. In 1 ist die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges über der Zeit t dargestellt. Dabei wird zunächst ein in der Vergangenheit gefahrenes Profil P des Fahrzeuges aufgenommen. Dieses Profil P ist neben der Geschwindigkeit v auch durch die Beschleunigung charakterisiert. Zu einem vorgegebenen aktuellen Zeitpunkt ta wird die zukünftige Extrapolation des Fahrerwunsches aufgenommen. Unter dem zukünftigen Fahrerwunsch soll dabei verstanden werden, wie der Fahrer sich erwartungsgemäß verhalten wird. Dabei wird ausgehend von dem aktuellen Zeitpunkt ta rückwirkend eine definierte Zeitdifferenz dt und die dazu gehörige Geschwindigkeitsdifferenz dv abgespeichert. Basierend auf dem Wert des aktuellen Zeitpunktes ta, der ebenfalls durch eine Geschwindigkeit v definiert ist, und des Wertes zum Zeitpunkt ta-dt wird der zukünftige Verlauf des zu erwartenden Fahrerwunsches linear extrapoliert, was durch die Gerade G1 verdeutlicht wird.
In 2 wird zusätzlich zu dem extrapolierten Fahrerwunsch (Gerade G1) das zu erwartende Fahrzeugverhalten während einer Segelphase bestimmt. Zu diesem Zweck wird eine linearisierte Ausrollkurve (Gerade G2) extrapoliert, die die aktuellen Fahrwiderstände berücksichtigt. Das Fahrwiderstandsmoment T_rst kann dabei berechnet oder als Kennlinie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v gespeichert sein. Das Fahrwiderstandsmoment T_rst ändert sich dabei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges, einer Steigung und/oder einer Beladung des Fahrzeuges. Basierend auf dem Fahrwiderstandsmoment T_rst wird nun eine Bremszeit dt_br berechnet, indem das Fahrwiderstandsmoment T_rst das Fahrzeug um eine Geschwindigkeitsdifferenz dv (plus Toleranz) abbremst.
wobei

J_FZG: Trägheitsmoment des Fahrzeuges,
ω .: Geschwindigkeit

In einer Alternative bildet die Methode eine Tangentensteigung der Ausrollkurve (Gerade G2) zum aktuellen Zeitpunkt ta. Es wird geprüft, welche Zeit erforderlich ist, um die gleichen Differenzgeschwindigkeiten dv zu erreichen, die mit der in der Vergangenheit notwendigen Zeitdifferenz dt bestimmt wurde.
In einem zweiten Schritt wird geprüft, ob der Verlauf, der sich durch die Differenzgeschwindigkeit dv und die Bremszeitdifferenz dtbr ergibt, innerhalb des definierten Toleranzbandes TB liegt, welches um den zu erwartenden Fahrerwunsch (Gerade G1) gelegt wurde. Liegt der neu berechnete Punkt oberhalb der Grenzen des Toleranzbandes TB, ist ein Bremseingriff vor dem Erreichen der aktuellen Zeitdauer ta zu erwarten, liegt er unterhalb des Toleranzbandes TB, ist eine Gaspedalbetätigung durch den Fahrzeugführer zu erwarten. Anhand des Toleranzbandes TB kann die Bestimmung der Zeitdauer dtbr verkürzt werden. Die Kürzung erfolgt einfach über eine Schnittpunktberechnung von linearisierter Ausrollkurve (Gerade G2) mit den Grenzen des Toleranzbandes TB. Die Zeit dtbr ist die approximierte Zeitdauer der Segelphase, die verwendet wird, wenn die linearisierte Ausrollkurve (Gerade G2) einen Rand des Toleranzbandes TB schneidet.
Alternativ ist es aber auch möglich, die Ausrollkurve des Fahrzeuges als Polynom PL1 darzustellen, wie es in 3 gezeigt ist. Der Schnittpunkt S mit dem extrapolierten zu erwartenden Fahrerwunsch, welcher ebenfalls als Polynom PL2 mathematisch bestimmt wird, stellt dabei die zukünftige Zeitdauer dtbr der möglichen Segelphase dar. Um hier eine ausreichende Genauigkeit zu erzielen, müssen mindestens drei Punkte aus der Vergangenheit, ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt ta mit den zugehörigen Geschwindigkeitsdifferenzen dv1, dv2 abgespeichert werden, um daraus einen genauen Schnittpunkt zu berechnen. Bei dieser Vorgehensweise bietet es sich an, den Zeitpunkt für die mögliche Dauer der Segelphase zu bestimmen, indem abgewartet wird, welche Zeit notwendig ist, bis sich die vorgegebene Geschwindigkeitsdifferenz, in dem Falle dv1 bzw. dv2, einstellt. Die Differenz dieses Zeitpunktes dtbr zum aktuellen Zeitpunkt ta stellt dann die Zeitdauer dtbr einer möglichen Segelphase dar.
Um eine genaue Zeitdauer einer möglichen Segelphase zu ermitteln, wird bei der Bestimmung des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens eine Hangabtriebskraft berücksichtigt. Die dargestellten Formeln werden in diesem Fall um das Fahrzeugmoment aus Hangabtriebskraft erweitert oder hinterlegte Gradienten werden vom Gefälle abhängig als Kennfeld hinterlegt.
Die in den vorgegebenen Beispielen bestimmte Zeitdauer einer möglichen Segelphase wird zuletzt mit einem Segelzeitschwellwert verglichen. Dieser Segelzeitschwellwert bestimmt, wie kurz eine Segelphase minimal sein darf, um noch CO₂-Einsparungen während des Segelvorganges zu erzielen. Dieser Segelzeitschwellwert wird im System ebenfalls hinterlegt. Ist die zu errechnende Zeitdauer dtbr einer möglichen Segelphase kürzer als der Segelzeitschwellwert, wird der Segeleintritt nicht eingeleitet. Ist im entgegengesetzten Fall die errechnete Zeitdauer dtbr der möglichen Segelphase größer als der Segelzeitschwellwert, kann der Segeleintritt aktiviert werden.
Bezugszeichenliste

P

gefahrenes Profil

G1

extrapolierter Fahrerwunsch

ta

aktueller Zeitpunkt

dt

Zeitdifferenz der Vergangenheit

dv

Geschwindigkeitsdifferenz der Vergangenheit

G2

extrapolierter Fahrzeugzustand

TB

Toleranzband

dtbr

Zeitdauer der Segelphase

PL1

extrapolierter Fahrzeugzustand

PL2

extrapolierter Fahrerwunsch

S

Schnittpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10221701 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Vorhersage einer Zeitdauer einer möglichen Segelphase eines Fahrzeuges mit Segelfunktionalität, bei welcher während einer Fahrt des Fahrzeuges eine Kupplung automatisch geöffnet und wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (dtbr) der zukünftigen Segelphase aus einem zu erwartenden Fahrerwunsch (G1, PL2) und einem zu erwartenden Fahrzeugverhalten (G2, PL1) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (dtbr) der möglichen Segelphase ausgehend von einem vorgegebenen Zeitpunkt (ta) aus einem Schnittpunkt des approximierten zu erwartenden Fahrerwunsches (G1, PL2) und dem approximierten zu erwartenden Fahrzeugverhalten (G2, PL1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erwartende Fahrerwunsch (G1, PL2) und das zu erwartende Fahrzeugverhalten (G2, PL1) mit einem linearen und/oder nicht-linearen Extrapolationsverfahren bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass um den linear extrapolierten zu erwartenden Fahrerwunsch (G1) ein Toleranzband (TB) gelegt wird, wobei die Zeitdauer (dtbr) der möglichen Segelphase ausgehend von einem vorgegebenen Zeitpunkt (ta) aus dem Schnittpunkt (S) des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens (G2), welches ebenfalls linear extrapoliert wird, mit einem Rand des Toleranzbandes (TB) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zurückgelegten Fahrverhalten des Fahrzeuges eine Geschwindigkeitsdifferenz (dv) in einer vorgegebenen Zeit (dt) bestimmt wird, wobei die Zeitdauer (dtbr) der möglichen Segelphase ausgehend von dem vorgegebenen Zeitpunkt (ta) detektiert wird, bis das zu erwartende Fahrzeugverhalten diese Geschwindigkeitsdifferenz (dv) erreicht hat.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erwartende Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit von einer Hangabtriebskraft ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Zeitdauer (dtbr) der möglichen Segelphase mit einem Segelzeitschwellwert verglichen wird, wobei das Segeln bei Unterschreitung des Segelzeitschwellwertes unterbunden wird, während bei Überschreitung des Segelzeitschwellwertes die Segelfunktion des Fahrzeuges aktiviert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens (G2) ein Fahrwiderstandsmoment ermittelt wird, welches aktuell berechnet oder in Form einer Kennlinie abgespeichert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung der Zeitdauer (dtbr) der Segelphase bei laufendem Fahrzeugmotor die erlaubte Segelphase mit laufendem Fahrzeugmotor durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung der Zeitdauer (dtbr) der Segelphase bei ausgeschaltetem Fahrzeugmotor die erlaubte Segelphase mit ausgeschaltetem Fahrzeugmotor durchgeführt wird.