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Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, die dazu ausgelegt ist, ein derartiges Steuerverfahren durchzuführen sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Steuereinheit.
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In Kraftfahrzeugen sind heutzutage häufig mehrere Fahrmodi verfügbar, mithilfe derer das Kraftfahrzeug unter verschiedenen vorbestimmten Fahrbedingungen betrieben werden kann. Ein derartiger Fahrmodus ist zum Beispiel ein Sparmodus, der häufig als Eco-Modus bezeichnet wird und der einen Fahrer des Kraftfahrzeugs dabei unterstützen soll, möglichst ökologisch zu fahren. In einem derartigen Sparmodus werden die Aggregate im Kraftfahrzeug mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betrieben, was unter anderem zu einer Begrenzung der Beschleunigung und der Leistung des Motors des Kraftfahrzeugs führt.
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Die Leistung des Motors des Kraftfahrzeugs im Sparmodus wird dadurch derart reduziert, dass bei einer Bergauffahrt eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs häufig nicht gehalten werden kann. Erst nach einem manuellen Deaktivieren des Sparmodus, beispielsweise durch das Betätigen einer entsprechenden Taste im Fahrzeuginnenraum, wechselt das Fahrzeug zurück in einen Normalmodus und kann daraufhin die Steigung ohne Geschwindigkeitsreduktion hinauffahren. Der Sparmodus stellt somit bei einer Bergauffahrt unter vorbestimmten Bedingungen nicht die effizienteste Lösung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs bereit.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher ein Kraftfahrzeug auch bei einem erhöhten Fahrwiderstand mit einem optimierten Energieverbrauch betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, die dazu ausgelegt ist, ein derartiges Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs durchzuführen, gelöst.
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Das erfindungsgemäße Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Motor, ein Getriebe und zumindest zwei Fahrmodi in Form eines Normalmodus und eines Sparmodus mit unterschiedlichen Motorkennlinien aufweist. Eine Normalmoduskennlinie des Normalmodus weist hierbei bei gleicher Drehzahl eine höhere Motorleistung auf als eine Sparmoduskennlinie des Sparmodus. Das Steuerverfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgen ein Ansteuern des Motors gemäß der Sparmoduskennlinie, wenn der Sparmodus aktiviert ist und ein Bestimmen einer bei einem aktuellen Fahrwiderstand, insbesondere aufgrund einer aktuellen Steigung eines Fahrzeuguntergrunds, benötigten Mindestmotorleistung, um eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wenigstens zu halten. Falls gemäß der Sparmoduskennlinie die aktuelle Motorleistung unterhalb der Mindestmotorleistung liegt, erfolgt ein Ermitteln einer Ansteuerungsstrategie des Motors, mit der bei einem minimalen Energieverbrauch des Motors die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens gehalten wird, und ein Veranlassen des Durchführens dieser Ansteuerungsstrategie.
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Mit dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren kann somit ein Kraftfahrzeug betrieben werden, das sich dadurch auszeichnet, dass es eine antreibende Kraftmaschine umfasst, deren Kraft oder Drehmoment mithilfe eines Getriebes übersetzt wird. Zudem ist das Kraftfahrzeug dazu ausgelegt, dass einem Fahrer mehrere Fahrmodi zur Auswahl stehen, wobei hierbei zumindest ein sogenannter Normalmodus für einen Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs und ein sogenannter Sparmodus, der häufig auch als Eco-Modus bezeichnet wird, auswählbar sind. Diese beiden Modi unterscheiden sich in ihren Motorkennlinien, das heißt in ihrer Abhängigkeit einer Drehzahl von der Motorleistung. Die Motorkennlinie des Normalmodus, das heißt die Normalmoduskennlinie, weist dabei höhere Werte an Motorleistung auf als eine entsprechende Motorkennlinie des Sparmodus, das heißt die Sparmoduskennlinie, bei einer gleichen Drehzahl aufweist.
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Sobald der Sparmodus aktiviert wurde, erfolgt ein Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß den Vorgaben des Sparmodus, was bedeutet, dass der Motor des Kraftfahrzeugs gemäß der Sparmoduskennlinie betrieben wird. Zudem werden im Sparmodus vorzugsweise weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs besonders energiesparsam betrieben, wie beispielsweise eine Klimaanlage. Während der Fahrt im Sparmodus wird daraufhin stetig bestimmt, welche Leistung der Motor des Kraftfahrzeugs mindestens erbringen muss, um eine momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs halten oder das Kraftfahrzeug sogar beschleunigen zu können. Diese benötigte Mindestmotorleistung ist hierbei abhängig von der Fahrt des Kraftfahrzeugs entgegenwirkenden Widerständen, wie beispielsweise dem Steigungswiderstand, dem Luftwiderstand oder einem Rollwiderstand. Allgemein bezeichnet der Fahrwiderstand die Summe der Widerstände, die ein Kraftfahrzeug mithilfe einer Antriebskraft überwinden muss, um mit einer konstanten oder größeren Geschwindigkeit eine horizontale oder geneigte Strecke zu fahren. Der Fahrwiderstand berechnet sich daher aus Beiträgen eines Luftwiderstands, eines Rollwiderstands, eines Steigungswiderstands und eines Beschleunigungswiderstands. Wird nun festgestellt, dass die bestimmte Mindestmotorleistung oberhalb der tatsächlichen aktuellen Leistung des Motors im Sparmodus liegt, wird überprüft, welche Maßnahmen ergriffen werden können, um bei weiterhin möglichst geringen Energieverbräuchen, die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zumindest konstant zu halten. Das Durchführen dieser ermittelten sogenannten Ansteuerungsstrategie wird daraufhin veranlasst.
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Mit dem Steuerverfahren kann also sowohl ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine als auch ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor betrieben werden, wobei das Kraftfahrzeug eine manuelle oder eine automatische Gangschaltung aufweisen kann. Wird nun in diesem Kraftfahrzeug ein Sparmodus aktiviert, wird zum einen die Motorkennlinie des Motors entsprechend angepasst, um letztendlich durch eine Begrenzung der Beschleunigung der Leistung ein möglichst energiesparsames Fahren zu ermöglichen. Des Weiteren wird durch die Aktivierung des Sparmodus in andere Fahrzeugfunktionen eingegriffen, wie beispielsweise eine Klimaanlage, die ebenfalls derart betrieben wird, dass der gesamte Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs in diesem Sparmodus so gering wie möglich ist.
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Während der Fahrt im Sparmodus wird nun die Motorleistung bestimmt, die benötigt wird, um die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zumindest zu halten, wobei zur Bestimmung dieser Mindestmotorleistung ein aktueller Fahrwiderstand berücksichtigt wird. Der Fahrwiderstand kann beispielsweise mithilfe verschiedener Motorkennwerte, wie Drehzahl, Motorleistung oder Spritverbrauch, der Masse des Kraftfahrzeugs oder der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet werden. Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise bei einer Bergauffahrt, steigt die benötigte Mindestmotorleistung aufgrund des erhöhten Steigungswiderstands an und es kann zu der Situation kommen, dass die aktuelle Motorleistung unterhalb dieser bestimmten Mindestmotorleistung liegt. In diesem Fall werden Ansteuerungsstrategien des Motors ermittelt, mit denen die aktuelle Geschwindigkeit weiterhin zumindest gehalten werden kann. Die Ansteuerungsstrategie mit einem minimalen Energieverbrauch des Motors, bei der es sich beispielsweise um ein temporäres Wechseln der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie handeln kann, wird daraufhin ausgewählt und veranlasst, dass ein Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß dieser Ansteuerungsstrategie durchgeführt wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, dass auch bei einem aktuell erhöhten Fahrwiderstand, beispielsweise aufgrund einer aktuellen Steigung des Fahrzeuguntergrunds, der Motor des Kraftfahrzeugs derart angesteuert wird, dass weiterhin ein möglichst minimaler Kraftstoffverbrauch, eine möglichst minimale Schadstoffemission sowie ein schonender Motorbetrieb mit möglichst niedriger Drehzahl erreicht wird. Das erfindungsgemäße Steuerverfahren zeichnet sich zudem dadurch aus, dass zunächst kein manueller Nutzereingriff notwendig ist, um auch bei aktuell erhöhtem Fahrwiderstand die aktuelle Geschwindigkeit zumindest zu halten. Es ist hierfür somit kein Deaktivieren des Sparmodus durch den Fahrer nötig, da das Kraftfahrzeug automatisch Maßnahmen zur Anpassung der Motorleistung an die aktuellen Fahrbedingungen ergreifen kann. Der Sparmodus wird dem Benutzer des Kraftfahrzeugs weiterhin als der ausgewählte Modus angezeigt, da weiterhin der energieeffizienteste Betrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt.
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Das durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichte Halten der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird zudem eine erhöhte Sicherheit für die Benutzer des Kraftfahrzeugs sowie die Benutzer von hinter dem Kraftfahrzeug fahrenden Kraftfahrzeugen erreicht, da keine unerwarteten Geschwindigkeitsreduzierungen des Kraftfahrzeugs auftreten. Zudem sind zur Realisierung des Steuerverfahrens keine zusätzlichen Fahrzeugkomponenten nötig, da die zur Bestimmung des Fahrwiderstands benötigten Vorrichtungen standardmäßig in ein Kraftfahrzeug integriert sind, wie beispielsweise eine Motorsteuereinheit oder eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung. Außerdem ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein besonders komfortables Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs im Sparmodus zu erreichen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass, falls das Kraftfahrzeug eine manuelle Gangschaltung zum Auswählen zwischen zumindest zwei Vorwärtsgängen aufweist, die Ansteuerungsstrategie, mit der bei minimalem Energieverbrauch des Motors die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens gehalten wird, einen der beiden folgenden Schritte umfasst: einen Wechsel der Motorkennlinie von der Sparmoduskennlinie zur Normalmoduskennlinie oder ein Anzeigen einer Rückschaltempfehlung von dem ausgewählten Vorwärtsgang zu dem niedrigeren der zumindest zwei Vorwärtsgänge auf einer Anzeigevorrichtung im Fahrzeuginneren.
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Verfügt das Kraftfahrzeug also über ein Handschaltgetriebe, sind zwei Möglichkeiten, das heißt zwei Ansteuerungsstrategien, abzuwägen, wie das Kraftfahrzeug betrieben werden kann. Von diesen beiden Ansteuerungsstrategien wird diejenige ausgewählt, die zu einem geringeren Energieverbrauch des Motors führt. Bei den beiden Ansteuerungsstrategien handelt es sich entweder um einen Wechsel der Motorkennlinie von der bisher verwendeten Sparmoduskennlinie hin zur Normalmoduskennlinie des Kraftfahrzeugs oder um eine Anzeige im Inneren des Kraftfahrzeugs, die den Benutzer des Kraftfahrzeugs dazu auffordert, den aktuellen Vorwärtsgang zu wechseln. Denn je nach aktueller Steigung, Geschwindigkeit und Drehzahl, kann es sinnvoller hinsichtlich des Energieverbrauchs des Motors des Kraftfahrzeugs sein, den Motor des Kraftfahrzeugs nicht mehr weiter gemäß dem Sparmodus zu betreiben, sondern zurück in einen Motorbetrieb gemäß dem Normalmodus zu wechseln. Es ist jedoch auch denkbar, dass es energiebetrachtet effizienter wäre, den Motor weiterhin gemäß dem Sparmodus zu betreiben und lediglich den momentanen Gang zu reduzieren. Im Falle eines Kraftfahrzeugs mit einer manuellen Gangschaltung ist ein solches Rückschalten jedoch nur manuell durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs möglich, sodass lediglich ein Anzeigen einer solchen Rückschalteempfehlung im Fahrzeuginneren auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung möglich ist.
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Bei der Auswahl der Ansteuerungsstrategie für ein Kraftfahrzeug mit manueller Gangschaltung wird also überprüft, ob beispielsweise eine Fahrt im Normalmodus im fünften Gang vom Energieverbrauch her effizienter wäre als eine Fahrt im Sparmodus im niedrigeren vierten Gang bei höherer Drehzahl. Je nachdem, welche der beiden Maßnahmen energieeffizienter wäre, wird das Durchführen der entsprechenden Ansteuerungsstrategie veranlasst.
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Mit dem Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit manueller Gangschaltung kann somit, ohne dass ein manueller Nutzereingriff notwendig wird, besonders vorteilhaft entweder der weiterhin besonders ökologische Sparmodus in einem niedrigeren Gang gewählt werden oder bezüglich des Betreibens des Motors in den Normalmodus gewechselt werden. Letztendlich wird hierdurch ein relativ geringer Kraftstoffverbrauch, eine relativ geringe Schadstoffemission sowie ein schonender Motorbetrieb bei relativ niedriger Drehzahl erreicht, ohne dass ein Mehrbedarf an Fahrzeughardware nötig wäre.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass, falls das Kraftfahrzeug eine automatische Gangschaltung zum Auswählen zwischen zumindest zwei Vorwärtsgängen aufweist, die Ansteuerungsstrategie, mit der bei minimalem Energieverbrauch des Motors die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens gehalten wird, einen der folgenden Schritte umfasst: einen Wechsel der Motorkennlinie von der Sparmoduskennlinie zu der Normalmoduskennlinie, einen Wechsel des ausgewählten Vorwärtsgangs zu dem niedrigeren der zumindest zwei Vorwärtsgänge oder ein Verkleinern eines Gaspedalwinkels eines Kickdowns abhängig von dem aktuellen Fahrwiderstand, wobei, sobald der Gaspedalwinkel der Kickdown-Stellung bei einer Betätigung des Gaspedals durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs erreicht wird, der Sparmodus deaktiviert und der Normalmodus aktiviert wird.
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Für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe kann also die energieeffizienteste Ansteuerungsstrategie aus drei möglichen Strategien gewählt werden. Zwei mögliche Ansteuerungsstrategien sind analog zu den Ansteuerungsstrategien für ein Kraftfahrzeug mit einem Handschaltgetriebe vorgesehen, und zwar ein Wechseln der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie oder ein Wechseln des aktuellen Vorwärtsganges gemäß einem Rückschalten zu einem niedrigeren Gang.
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Kraftfahrzeuge mit automatischer Gangschaltung weisen jedoch auch häufig eine sogenannte Kickdown-Funktion auf. Über das bloße Vollgas hinaus wird dabei mittels Betätigung des Kickdown-Schalters am Anschlag des Gaspedals ein Signal an die Steuerung des Automatikgetriebes gesandt. Üblicherweise schaltet daraufhin das Automatikgetriebe in die Fahrstufe mit der bestmöglichen Beschleunigung und bringt den Motor auf hohe Drehzahlen. Diese Anwendung wird vor allem für Überholvorgänge in das Kraftfahrzeug integriert. Üblicherweise wird bei einem Auslösen eines Kickdowns in einem Sparmodus dieser Modus beendet und wieder der Normalmodus des Kraftfahrzeugs aktiviert. Abhängig von dem aktuellen Fahrwiderstand, das heißt abhängig von einem aktuellen Steigungswiderstand oder einem sich möglicherweise ändernden Luftwiderstand oder Rollwiderstand kann der Gaspedalwinkel, in dem ein Kickdown ausgelöst wird, abhängig von diesem Fahrwiderstand gewählt werden. Daraufhin wird also nicht, wie üblich, erst bei einem Gaspedalwinkel am Anschlag des Gaspedals der Kickdown ausgelöst, sondern bereits bei einem vorbestimmten kleineren Gaspedalwinkel.
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Es wird also auch in Kraftfahrzeugen mit automatischer Gangschaltung überprüft, inwiefern ein Wechseln des Fahrmodus vom Sparmodus zum Normalmodus eine energiesparsamere Fahrt des Kraftfahrzeugs ermöglichen würde als ein Runterschalten des aktuellen Ganges und dem damit verbundenen Fahren mit höheren Drehzahlen bei weiterer Verwendung des Sparmodus. Es ist jedoch auch möglich, anstelle eines solchen Wechsels der Motorkennlinie oder des Vorwärtsganges lediglich den Gaspedalwinkel des Kickdowns, also der Vollgaspedalstellung, zu variieren. Es wäre zum Beispiel möglich, dass bei einer Fahrt auf einer ebenen Straße mit einem relativ niedrigen aktuellen Fahrwiderstand der Kickdown bei üblicherweise 90 Prozent Gaspedaldruck ausgelöst wird, bei einer Fahrt auf einem Fahrbahnuntergrund mit einer Steigung von beispielsweise 10 Prozent, das heißt bei einem erhöhten Steigungswiderstand, der Kickdown jedoch bereits bei einem Gaspedaldruck von typischerweise 80 Prozent ausgelöst wird. Es ist also eine steigungsabhängige beziehungsweise fahrwiderstandsabhängige Gaspedalwinkelstellung zur Aktivierung des Kickdowns möglich. Registriert der Benutzer des Kraftfahrzeugs nun beispielsweise bei einer Bergauffahrt, dass das Kraftfahrzeug langsamer wird aufgrund der begrenzten Leistung des Motors im Sparmodus, kann durch stärkeres Drücken des Gaspedals bis zu der vom aktuellen Fahrwiderstand abhängigen vorbestimmten angepassten Kickdownstellung der Sparmodus beendet, der Motor gemäß der Normalmoduskennlinie betrieben und letztendlich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zumindest gehalten werden.
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Mit dem Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs kann somit, ohne dass ein manueller Nutzereingriff notwendig wird, besonders vorteilhaft entweder ein weiterhin besonders ökologischer Fahrmodus gewählt werden oder besonders einfach vom Sparmodus zurück in den Normalmodus gewechselt werden. Letztendlich wird hierdurch ebenfalls ein relativ geringer Kraftstoffverbrauch, eine relativ geringe Schadstoffemission sowie ein schonender Motorbetrieb bei relativ niedriger Drehzahl erreicht, ohne dass ein Mehrbedarf an Fahrzeughardware nötig wäre.
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Alternativ kann in einem Kraftfahrzeug, das nur einen Vorwärtsgang aufweist, wie es beispielsweise bei einem mit elektrischer Energie betriebenen Kraftfahrzeug der Fall sein kann, die Ansteuerungsstrategie, mit der bei minimalem Energieverbrauch des Motors die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens gehalten wird, einen der folgenden Schritte umfasst: einen Wechsel der Motorkennlinie von der Sparmoduskennlinie zu der Normalmoduskennlinie oder ein Verkleinern eines Gaspedalwinkels eines Kickdowns abhängig von dem aktuellen Fahrwiderstand, wobei, sobald der Gaspedalwinkel der Kickdown-Stellung bei einer Betätigung des Gaspedals durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs erreicht wird, der Sparmodus deaktiviert und der Normalmodus aktiviert wird. Mit dem Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs kann somit auch bei einem Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit nur einem Vorwärtsgang, ohne dass ein manueller Nutzereingriff notwendig wird, besonders vorteilhaft entweder ein weiterhin besonders ökologischer Fahrmodus gewählt werden oder besonders einfach vom Sparmodus zurück in den Normalmodus gewechselt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Bestimmung der Mindestmotorleistung und zur Ermittlung der Ansteuerungsstrategie des Motors eine Masse des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird. Es wird also zusätzlich zur Sparmoduskennlinie, zur Normalmoduskennlinie, zum aktuellen Fahrwiderstand, insbesondere zur aktuellen Steigung des Fahrzeuguntergrunds, und zur aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs die aktuelle Masse des Kraftfahrzeugs im Rahmen des Steuerverfahrens berücksichtigt. Dies ist sinnvoll, da letztendlich der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs nicht nur von einem aktuellen Fahrwiderstand abhängig ist, sondern auch von der Masse des Kraftfahrzeugs.
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Befinden sich beispielsweise mehrere Personen in dem Kraftfahrzeug oder ist das Kraftfahrzeug stark beladen, wirkt sich dies ebenfalls auf die vom Motor benötigte Energie zum Betreiben des Kraftfahrzeugs aus. Bei einer Bergauffahrt ist somit der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs bei zumindest gleichbleibender aktueller Geschwindigkeit vor allem von der Steigung des Fahrzeuguntergrunds und der Masse des Kraftfahrzeugs abhängig. Ob weiterhin eine Leistungsbegrenzung des Motors durch den Sparmodus sinnvoll ist, um die aktuelle Steigung zu bewältigen, wird somit letztendlich abhängig von der Masse des Kraftfahrzeugs bewertet.
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Die Berücksichtigung der Masse des Kraftfahrzeugs bei der Ermittlung der Ansteuerungsstrategie sowie der der Bestimmung der Ansteuerungsstrategie zugrunde liegenden Mindestmotorleistung führt letztendlich dazu, dass mit dem Steuerverfahren besonders genau die Ansteuerungsstrategie ermittelt werden kann, mit der der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs minimal ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einem Bestimmen des Energieverbrauchs des Motors im Rahmen des Ermittelns der Ansteuerungsstrategie des Motors eine Motor-Getriebe-Kombination des Kraftfahrzeugs, eine aktuelle Temperatur des Motors und/oder ein Wertebereich der Drehzahl berücksichtigt wird. Beim Überprüfen, ob ein Wechsel der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie oder gegebenenfalls ein Wechseln des ausgewählten Vorwärtsgangs zu einem niedrigeren Vorwärtsgang bei Betrachtung des Energieverbrauchs des Motors vorteilhafter ist, werden also noch weitere Größen berücksichtigt. Zum einen wird betrachtet, welche Art Motor und welche Art Getriebe im Kraftfahrzeug verbaut ist, da die sich dadurch ergebende Motor-Getriebe-Kombination des Kraftfahrzeugs den Energieverbrauch des Motors letztendlich beeinflusst. Zudem wird mitberücksichtigt, wie heiß der Motor aktuell ist und in welchem Drehzahlbereich der Motor aktuell arbeitet. Abhängig von diesen drei Größen lässt sich letztendlich überprüfen, ob beispielsweise eine Fahrt im Normalmodus im fünften Gang effizienter ist als eine Fahrt im Sparmodus im niedrigeren Gang, beispielsweise im vierten Gang, jedoch bei einer relativ hohen Drehzahl. Durch die Berücksichtigung dieser weiteren Werte kann besonders genau und vorteilhaft die Ansteuerungsstrategie des Motors bestimmt beziehungsweise ermittelt werden, mit der ein minimaler Energieverbrauch, eine minimale Schadstoffemission sowie ein schonender Motorbetrieb ermöglicht werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass, sobald ermittelt wird, dass die aktuelle Motorleistung gemäß der Sparmoduskennlinie oberhalb der aktuellen Mindestmotorleistung läge, bei einer vorgegebenen Zeitdauer das Durchführen der Ansteuerungsstrategie beendet wird. Nachdem das Durchführen der Ansteuerungsstrategie, die einen minimalen Energieverbrauch des Motors trotz Haltens beziehungsweise Erhöhens der aktuellen Geschwindigkeit ermöglicht, veranlasst wurde, wird überprüft, inwiefern die aktuelle Mindestmotorleistung weiterhin oberhalb der aktuellen Motorleistung verliefe, wenn weiterhin die Sparmoduskennlinie als Motorkennlinie verwendet werden würde. Läge die aktuelle Motorleistung gemäß der Sparmoduskennlinie oberhalb der aktuellen Mindestmotorleistung, falls der Motor gemäß der Sparmoduskennlinie betrieben werden würde, ist ein weiteres Durchführen der Ansteuerungsstrategie nicht mehr notwendig. Es kann somit wieder zu dem Ansteuern des Motors gemäß den Vorgaben des Sparmodus bezüglich der Motorkennlinie und gegebenenfalls des Vorwärtsgangs zurückgekehrt werden. Dieses Beenden des Durchführens der Ansteuerungsstrategie erfolgt jedoch erst nach einer vorgegebenen Zeit, um insbesondere bei einer hügeligen Fahrbahnuntergrundbeschaffenheit zu vermeiden, dass in relativ kurzen Zeitabständen wiederholt zwischen einem Betreiben des Motors im Sparmodus und einem Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß der ausgewählten Ansteuerungsstrategie gewechselt wird.
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Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise aufgrund einer Bergauffahrt in einem Betriebszustand, in dem die Motorkennlinie der Normalmoduskennlinie verwendet wird, bleibt zunächst die Ansteuerungsstrategie des Motors aktiviert. Sobald sich das Kraftfahrzeug jedoch wieder auf einer ebenen Fahrbahn beziehungsweise einem ebenen Fahrbahnuntergrund befindet, ergibt sich bei einer Abschätzung der aktuellen Motorleistung gemäß der Sparmoduskennlinie, dass diese berechnete aktuelle Motorleistung gemäß der Sparmoduslinie oberhalb der Motorleistung liegt, die für die aktuelle Fahrt mit einer vorgegebenen aktuellen Geschwindigkeit benötigt wird. Es ist also in Hinblick auf den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs nicht weiterhin sinnvoll, das Kraftfahrzeug gemäß dem Steuerverfahren in einem modifizierten Sparmodus nach einer der Ansteuerungsstrategien zu betreiben. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer auf ebenem Fahrbahnuntergrund von beispielsweise zwei Minuten kann daraufhin das Durchführen der Ansteuerungsstrategie beendet und das Kraftfahrzeug wieder gemäß der Vorgaben des Sparmodus betrieben werden.
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Im Falle der Ansteuerungsstrategie, die ein Verkleinern des Gaspedalwinkels des Kickdowns durchgeführt hat, wird durch das Beenden des Durchführens der Ansteuerungsstrategie erneut der Gaspedalwinkel des Kickdowns eingestellt, der vor der Durchführung der Ansteuerungsstrategie gewählt war, beispielsweise ein Kickdown-Pedalwinkel von 90 Prozent Gaspedaldruck. Der Sparmodus müsste allerdings erneut aktiviert werden, da durch das Betätigen des Kickdowns der Sparmodus deaktiviert und der Normalmodus aktiviert wurde.
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Falls in dem vorgegebenen Zeitfenster erneut der Fahrwiderstand erhöht wird, beispielsweise durch eine erneute Bergauffahrt, wird erneut gemäß dem Steuerverfahren eine Ansteuerungsstrategie des Motors entwickelt und deren Durchführung veranlasst, um bei einem minimalen Energieverbrauch des Motors weiterhin die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens halten zu können.
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Es ist also weder zum Auslösen noch zum Beenden des Durchführens der Ansteuerungsstrategie ein manueller Nutzereingriff notwendig, wodurch ein besonders vorteilhaftes Fahren im Sparmodus auch bei Bergauffahrt oder bei sonstigem erhöhten Fahrwiderstand ermöglicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zeitdauer auf einen konstanten Wert festgelegt ist und dynamisch an einen Verlauf des Fahrzeuguntergrunds angepasst wird, wobei der Verlauf des Fahrzeuguntergrunds insbesondere einen Steigungsverlauf und/oder einen Kurvenverlauf umfasst. Die vorgegebene Zeitdauer, nach der das Durchführen der Ansteuerungsstrategie beendet wird, nachdem ermittelt wurde, dass die aktuelle Motorleistung gemäß der Sparmoduskennlinie oberhalb der aktuellen Mindestmotorleistung läge, kann also fest eingestellt sein. Alternativ dazu kann jedoch auch eine sich an die aktuelle Fahrsituation anpassende Zeitdauer gewählt werden, also eine Art intelligente Festlegung der Zeitdauer realisiert werden. Diese dynamische Zeitdauer wird abhängig von der aktuellen Fahrstrecke gewählt. Diese Fahrstrecke kann von ihrem Verlauf her mehrere Steigungen und/oder Kurven aufweisen.
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Als konstanter Wert für die Zeitdauer sind beispielsweise Werte zwischen wenigen Sekunden bis zu mehreren Minuten einstellbar. Ein optimaler konstanter Wert könnte zum Beispiel bei entsprechenden Testfahrten ermittelt und daraufhin in den entsprechenden Kraftfahrzeugen mit einem Sparmodus fest eingestellt werden.
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Eine dynamische Zeitdauer ermöglicht, dass deren Wert abhängig von der Landschaft eingestellt werden kann. Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einer Straße in einer hügeligen Landschaft, ist nach einer ersten Bergauffahrt damit zu rechnen, dass zeitnah weitere Bergauffahrten auf der aktuellen Strecke des Kraftfahrzeugs zu erwarten sind. Die Zeitdauer kann dann an den Verlauf des Fahrbahnuntergrunds angepasst werden. Es ist ebenso bei einer Fahrt auf einer Straße mit zahlreichen Kurven möglicherweise sinnvoll, im Falle eines erhöhten aktuellen Fahrwiderstands, eine relativ große Zeitdauer anzusetzen, nach der erst das Durchführen der Ansteuerungsstrategie beendet wird, um dadurch ein möglichst komfortables Fahrgefühl für die Benutzer des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Diese dynamisch an den Verlauf des Fahrzeuguntergrunds angepasste Zeitdauer kann beispielsweise basierend auf GPS-Kartendaten ermittelt werden, mithilfe derer abgeschätzt werden kann, um was für einen Verlauf des Fahrbahnuntergrunds es sich im Bereich des aktuellen Aufenthaltsorts des Kraftfahrzeugs handelt. Durch diese dynamische Zeitdauer wird also ein besonders vorteilhaftes Fahren des Kraftfahrzeugs im Sparmodus in Fahrsituationen mit erhöhtem Fahrwiderstand möglich.
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Erfindungsgemäß ist außerdem eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug einen Motor, ein Getriebe und zumindest zwei Fahrmodi in Form eines Normalmodus und eines Sparmodus mit unterschiedlichen Motorkennlinien umfasst. Diese Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, wie es oben beschrieben wurde, durchzuführen. Mittels der Steuereinheit ist es also möglich, den Motor des Kraftfahrzeugs gemäß der Sparmoduskennlinie anzusteuern, wenn der Sparmodus aktiviert ist. Zudem ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine bei einem aktuellen Fahrwiderstand benötigte Mindestmotorleistung zu bestimmen, die nötig ist, um eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wenigstens halten zu können. Falls gemäß der Sparmoduskennlinie die aktuelle Motorleistung unterhalb der ermittelten Mindestmotorleistung liegt, ist die Steuereinheit zudem dazu ausgelegt, eine Ansteuerungsstrategie des Motors zu ermitteln, mit der bei einem minimalen Energieverbrauch des Motors die aktuelle Geschwindigkeit wenigstens gehalten wird und zu veranlassen, dass diese Ansteuerungsstrategie durchgeführt wird. Mithilfe der Steuereinheit kann somit ein Sparmodus des Kraftfahrzeugs sowie dessen Durchführung unter Berücksichtigung aktueller Fahrwiderstände optimiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug ist es vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, den aktuellen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Die Steuereinheit verfügt somit über verschiedene Steuer- und Berechnungsalgorithmen, mithilfe derer die Steuereinheit unter anderem anhand der aktuellen Drehzahl, des aktuellen Energieverbrauchs und der aktuellen Geschwindigkeit feststellen kann, inwiefern sich der aktuelle Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs verändert. Die Steuereinheit ist somit dazu ausgelegt, zu ermitteln, ob sich das Kraftfahrzeug beispielsweise in einer Bergauffahrt befindet oder sich auf einem ebenen glatten Fahrbahnuntergrund bewegt.
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Alternativ zu einer Steuereinheit, die selbst den aktuellen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs ermittelt, kann dieser aktuelle Fahrwiderstand mithilfe von Steigungssensoren im Kraftfahrzeug, über eine indirekte Messung der Beschleunigungssensoren oder mithilfe von GPS-Signalverarbeitung ermittelt werden. Hierdurch ist insbesondere in der Situation einer Bergauffahrt eine besonders genaue Bestimmung einer Ansteuerungsstrategie des Motors möglich, da besonders vorteilhaft der minimale Energieverbrauch des Motors zum Halten der aktuellen Geschwindigkeit in den verschiedenen möglichen Szenarien berechnet werden kann. Mit den verschiedenen möglichen Szenarien sind hierbei die durchgeführten Ansteuerungsstrategien gemeint, das heißt der Wechsel der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie, gegebenenfalls der Wechsel des ausgewählten Vorwärtsgangs sowie das Verkleinern des Gaspedalwinkels des Kickdowns abhängig vom aktuellen Fahrwiderstand.
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Erfindungsgemäß ist zudem ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Motor, ein Getriebe und zumindest zwei Fahrmodi in Form eines Normalmodus und eines Sparmodus mit unterschiedlichen Motorkennlinien umfasst. Dieses Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Steuereinheit aufweist, wie sie oben beschrieben wurde. Dieses Kraftfahrzeug kann somit mithilfe des oben beschriebenen Steuerverfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft betrieben werden.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit zwei Fahrmodi, das mit verschiedenen Ansteuerungsstrategien des Motors auf einem Fahrzeuguntergrund mit einer Steigung fährt,
- 2 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit einer Drehzahl von einer Motorleistung eines Kraftfahrzeugs, das in einem Normalmodus oder in einem Sparmodus betrieben wird, und
- 3 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs von einer Mindestmotorleistung für eine Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf einem Fahrbahnuntergrund mit verschiedenen Steigungswinkeln.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, das sich zunächst auf einem ebenen Fahrzeuguntergrund 2 bewegt. Dieses Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Motor 3, ein Getriebe 4 mit zumindest zwei Vorwärtsgängen 18, 18', von denen der höhere Vorwärtsgang 18 ausgewählt ist, und eine Steuereinheit 5. Das Kraftfahrzeug 1 kann in zwei Fahrmodi betrieben werden, einem Normalmodus 6 und einem Sparmodus 7. Diese beiden Fahrmodi unterscheiden sich in ihren Motorkennlinien, und zwar derart, dass mit dem Sparmodus 7 durch eine Begrenzung der Beschleunigung und der Motorleistung 13 (siehe 2) des Kraftfahrzeugs 1 sowie durch die Leistungsbeschränkung weiterer Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 1, der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 1 reduziert wird. In dem skizzierten Kraftfahrzeug 1 ist mithilfe der Steuereinheit 5 der Sparmodus 7 aktiviert und der Normalmodus 6 nicht. Dies ist dadurch dargestellt, dass in 1 der Sparmodus 7 mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet ist, wohingegen der Normalmodus 6 mit einer gestrichelten Linie gezeichnet wurde.
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Weist der Fahrzeuguntergrund 2 nun eine Steigung 8 mit einem vorbestimmten Steigungswinkel 9 auf, ändert sich der aktuelle Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs 1. Damit das Kraftfahrzeug 1 weiterhin zumindest gleich schnell fahren kann, ist nun eine gewisse Mindestmotorleistung 14 (siehe 2) notwendig. Falls diese erforderliche Mindestmotorleistung 14 oberhalb der Motorleistung 13, die gemäß dem Sparmodus 7 möglich ist, liegt, ermittelt die Steuereinheit 5 verschiedene Ansteuerungsstrategien 10, 10', 10" des Motors 3. Diese Ansteuerungsstrategien 10, 10', 10" haben zum Ziel, dass weiterhin bei einem minimalen Energieverbrauch des Motors 3 die aktuelle Geschwindigkeit 21 (siehe 3) zumindest gehalten werden kann.
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Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug 1 um ein Kraftfahrzeug 1 mit einer automatischen Gangschaltung zum Auswählen zwischen den zumindest zwei Vorwärtsgängen 18, 18', gibt es drei mögliche Ansteuerungsstrategien 10, 10', 10" des Kraftfahrzeugs 1.
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Die Ansteuerungsstrategie 10 des Motors 3 des Kraftfahrzeugs 1 sieht vor, dass das Kraftfahrzeug 1 zwar an sich im Sparmodus 7 verbleibt, jedoch die Ansteuerung des Motors 3 gemäß der Motorkennlinie des Normalmodus 6, der Normalmoduskennlinie 16 (siehe 2), erfolgt. Durch diesen Wechsel der Motorkennlinie wird in diesem Fall die Motorleistung 13 so weit erhöht, dass diese oberhalb der aktuell erforderlichen Mindestmotorleistung 14 des Kraftfahrzeugs 1 zum Überwinden der Steigung 8 liegt. Die Ansteuerungsstrategie 10 sieht somit vor, dass sich das Kraftfahrzeug 1 in gewisser Weise in beiden Fahrmodi befindet, wobei die Motorleistung 13 gemäß dem Normalmodus 6 und weitere Komponenten, wie beispielsweise die Klimaanlage, gemäß dem Sparmodus 7 gesteuert werden.
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In einer zweiten Ansteuerungsstrategie 10' ist es vorgesehen, dass die Motorkennlinie im Sparmodus 7 verbleibt, jedoch der Vorwärtsgang 18 zu dem niedrigeren Vorwärtsgang 18' des Kraftfahrzeugs 1 gewechselt wird.
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Die Steuereinheit 5 ermittelt für beide bisher vorgestellten Ansteuerungsstrategien 10, 10' den voraussichtlichen Energieverbrauch des Motors 3 zum Halten der aktuellen Geschwindigkeit 21 und wählt daraufhin die Ansteuerungsstrategie 10, 10' des Motors 3 aus, mit der ein minimaler Energieverbrauch realisiert werden kann. Es wird also von der Steuereinheit 5 überprüft, ob beispielsweise bei einer Fahrt im Normalmodus 6 im fünften Vorwärtsgang 18 der Motor 3 effizienter betrieben werden würde als bei einer Fahrt im Sparmodus 7 bei gleicher Geschwindigkeit 21 jedoch in einem niedrigeren vierten Vorwärtsgang 18' und somit bei erhöhter Drehzahl 12 (siehe 2).
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Um die Ansteuerungsstrategie 10, 10', 10" des Motors 3 sowie die benötigte Mindestmotorleistung 14 möglichst genau bestimmen zu können, wird zudem die Masse des Kraftfahrzeugs 1 berücksichtigt. Dies ist sinnvoll, da es einen Einfluss auf den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 1 hat, ob sich beispielsweise mehrere Personen im Fahrzeuginnern aufhalten oder das Kraftfahrzeug 1 stark beladen ist. Zudem wird die Motor-Getriebe-Kombination des Kraftfahrzeugs 1, die aktuelle Temperatur des Motors 3 sowie der aktuelle Drehzahlbereich des Motors 3 im Rahmen der Auswahl der geeigneten Ansteuerungsstrategie 10, 10', 10" berücksichtigt.
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Die Steuereinheit 5 ist zudem dazu ausgelegt, anhand verschiedener Parameter, wie beispielsweise der Motorleistung 13, der Drehzahl 12, der Geschwindigkeit 21 und dem Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 1 den aktuellen Fahrwiderstand und somit die Steigung 8 zu ermitteln. Ob die Ansteuerungsstrategie 10 oder die Ansteuerungsstrategie 10' zu einer ökologischeren Nutzung des Kraftfahrzeugs 1 führt, hängt somit letztendlich von der Steigung 8 des Fahrzeuguntergrunds 2 und von der Masse des Kraftfahrzeugs 1 ab. Alternativ zu einer Bestimmung des Fahrzeugwiderstands mithilfe der Steuereinheit 5 kann das Kraftfahrzeug 1 auch über Steigungssensoren verfügen, eine indirekte Messung über Beschleunigungssensoren des Kraftfahrzeugs 1 in einer entsprechenden Steuereinheit 5 erfolgen oder die Bestimmung des Fahrwiderstands mithilfe von GPS-Signaldatenverarbeitung erfolgen.
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Falls es sich bei dem Kraftfahrzeug 1 um ein Kraftfahrzeug 1 mit einer manuellen Gangschaltung handelt, kann nicht automatisch der Vorwärtsgang 18, 18' gewechselt werden, sodass bei der Ansteuerungsstrategie 10' lediglich im Inneren des Kraftfahrzeugs 1 auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung eine Rückschaltempfehlung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben wird.
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Eine dritte Ansteuerungsstrategie 10" sieht vor, dass das Kraftfahrzeug 1 weiterhin im Sparmodus 7 fährt. Allerdings wird ein Gaspedalwinkel zum Auslösen eines Kickdowns 11 abhängig von dem eingestellten aktuellen Fahrwiderstand, das heißt abhängig von der Steigung 8, verkleinert. Generell kann durch einen Kickdown 11, das heißt durch ein vollständiges Durchdrücken des Gaspedals, ein Beenden des Sparmodus 7 und ein Wechsel zurück zum Normalmodus 6 erreicht werden. Falls sich das Kraftfahrzeug 1 jedoch auf einem Fahrzeuguntergrund 2 mit einer Steigung 8 mit einem Steigungswinkel 9 größer null befindet, kann dieser Gaspedalwinkel der Kickdown-Stellung verkleinert werden, sodass beispielsweise bereits bei einem Gaspedalwinkel, der einem Gaspedaldruck von etwa 80 Prozent entspricht, das Beenden des Sparmodus 7 erreicht wird. Bei einem größeren Steigungswinkel 9 des Fahrbahnuntergrunds 2 kann dieser Gaspedalwinkel noch weiter verkleinert werden. Mit der Ansteuerungsstrategie 10" wird somit der Sparmodus 7 beendet, sodass das Kraftfahrzeug 1 auch nach Beenden der Ansteuerungsstrategie 10" nicht mehr im Sparmodus 7 fahren würde.
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Wird eine der Ansteuerungsstrategien 10 oder 10' ausgewählt, wird diese Ansteuerungsstrategie 10 beziehungsweise 10' auch nach der Bergauffahrt bei Fahrt auf einem ebenen Fahrzeuguntergrund 2 für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Diese vorbestimmte Zeitdauer weist entweder einen konstanten Wert auf oder wird dynamisch an einen Verlauf des Fahrzeuguntergrunds 2 angepasst gewählt. Nach der vorbestimmten Zeitdauer wird die Ansteuerungsstrategie 10 beziehungsweise 10' beendet, das heißt, es wird die Motorkennlinie zurück zur Motorkennlinie des Sparmodus 7, das heißt zur Sparmoduskennlinie 15 (siehe 2), gewechselt oder der Vorwärtsgang 18' wieder zum Vorwärtsgang 18 erhöht.
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Diese Zeitdauer ist dann besonders vorteilhaft, falls sich der Verlauf des Fahrbahnuntergrunds 2 als Steigungsverlauf oder Kurvenverlauf herausstellt, wie dies beispielsweise in einer hügeligen Landschaft oder in einer Gebirgslandschaft üblich ist. Durch eine an diesen Verlauf des Fahrbahnuntergrunds 2 angepasste dynamische Steuerung der eingestellten Zeitdauer kann sichergestellt werden, dass kein ständiges Wechseln zwischen dem standardmäßigen Sparmodus 7 und dem Sparmodus 7 während einer der Ansteuerungsstrategien 10 beziehungsweise 10' erfolgt, wodurch ein weniger komfortables Fahren des Kraftfahrzeugs 1 erreicht werden würde. Eine solche dynamische Zeitdauer kann beispielsweise basierend auf entsprechenden GPS-Signaldaten bestimmt werden und wenige Sekunden bis zu mehreren Minuten dauern. Nach beispielsweise einer Bergauffahrt mit einem Steigungswinkel 9 größer null wird also, sobald ein Fahrbahnuntergrund 2 mit einem Steigungswinkel 9 kleiner oder gleich null erreicht wird, erst nach der vorbestimmten Zeitdauer die Begrenzung der Leistung gemäß des Sparmodus 7 wieder aktiviert. Zuvor, während der Fahrt auf dem Fahrzeuguntergrund 2 mit einem Steigungswinkel 9 größer null, in dem der Leistungsbereich des Sparmodus 7 nicht ausgereicht hätte, wurde mithilfe entsprechender Auswertung in der Steuereinheit 5 die Leistungsbegrenzung des Motors 3 gemäß der Sparmoduskennlinie 15 aufgehoben, sodass beispielsweise die maximal verfügbare Motorleistung 13, wie es im Normalmodus 6 möglich ist, zur Verfügung stand. Hierfür wird jedoch nicht der tatsächliche Fahrmodus des Kraftfahrzeugs 1 geändert, denn das Kraftfahrzeug 1 verbleibt im Sparmodus 7 und lediglich die Motorkennlinie wechselt gegebenenfalls zur Normalmoduskennlinie 16, falls dies die energieeffizientere Ansteuerungsstrategie 10 wäre verglichen mit einem Rückschalten des Vorwärtsganges 18 des Kraftfahrzeugs 1.
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In 2 ist die Abhängigkeit der Drehzahl 12 von der Motorleistung 13 skizziert. Um eine aktuelle Geschwindigkeit 21 eines Kraftfahrzeugs 1 zumindest zu halten, wird eine bestimmte Mindestmotorleistung 14 benötigt, wobei diese Mindestmotorleistung 14 von einem aktuellen Fahrwiderstand, beispielsweise einer Steigung 8 des Fahrzeuguntergrunds 2 mit einem vorbestimmten Steigungswinkel 9 abhängig ist. Des Weiteren ist die Mindestmotorleistung 14 von der Masse des Kraftfahrzeugs 1 abhängig.
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In 2 sind zudem die Sparmoduskennlinie 15 sowie die Normalmoduskennlinie 16 eingezeichnet. Auf diesen beiden Kennlinien, der Sparmoduskennlinie 15 und der Normalmoduskennlinie 16, sind zudem die Drehzahlen 12 von verschiedenen Vorwärtsgängen 18 des Getriebes 4 des Kraftfahrzeugs 1 als Punkte skizziert. Bei diesen Vorwärtsgängen 18 handelt es sich um die Vorwärtsgänge 18 sechs bis zwei des Getriebes 4, wobei die Gangzahl mit größer werdender Drehzahl 12 abnimmt.
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In 2 wird deutlich, dass durch die Wahl des Sparmodus 7 die Motorleistung 13 bei gleicher Drehzahl 12 reduziert wird. Befindet sich das Kraftfahrzeug 1 in einer Fahrsituation, in der die mit einem Kreuz markierte Momentanmotordrehzahl 19 beobachtet wird, liegt eine Momentanmotorleistung 20 unterhalb der erforderlichen Mindestmotorleistung 14. Das Getriebe 4 weist bei dieser Momentanmotordrehzahl 19 den dritten Vorwärtsgang 18" auf. Um mit möglichst minimalem Energieverbrauch des Motors 3 die aktuelle Geschwindigkeit 21 des Kraftfahrzeugs 1 zumindest zu halten, wird nun ein Wechsel der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie 16 erfolgen, sodass die Momentanmotorleistung 20' erreicht wird. Die Momentanmotorleistung 20' liegt eindeutig oberhalb der Mindestmotorleistung 14, sodass durch diesen Wechsel der Motorkennlinie zur Normalmoduskennlinie 16 die Geschwindigkeit 21 des Kraftfahrzeugs 1 bei dem aktuellen Fahrwiderstand zumindest konstant gehalten werden kann.
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In 3 ist der benötigte Gesamtleistungsbedarf 24 des Kraftfahrzeugs 1 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit 21 und dem Steigungswinkel 9 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Normalmodusmaximalleistung 22 sowie eine Sparmodusmaximalleistung 23 auf. Fährt das Kraftfahrzeug 1 nun auf einem Fahrzeuguntergrund 2 mit unterschiedlichen Steigungswinkeln 9 von 12 Grad, 10 Grad, 8 Grad und 0 Grad, ergeben sich die vier skizzierten Gesamtleistungsbedarfe 24, 24', 24" und 24'". Hierdurch wird verdeutlicht, dass ab einer bestimmten Geschwindigkeit bei einer vorbestimmten Steigung 8 der Gesamtleistungsbedarf 24, 24', 24" und 24"' oberhalb der Sparmodusmaximalleistung 23 liegt, sodass bei diesen Steigungen 8 die Geschwindigkeit 21 des Kraftfahrzeugs 1 im Sparmodus 7 nicht gehalten werden kann.
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In diesem Leistungs-Geschwindigkeits-Bereich kann mit dem beschriebenen Steuerverfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs 1 mithilfe der Ansteuerungsstrategie 10 die Motorleistung 13 so stark erhöht werden, dass eine Momentanmotorleistung 20 oberhalb einer aktuellen Mindestmotorleistung 14 und zwischen der Normalmodusmaximalleistung 22 und der Sparmodusmaximalleistung 23 liegt. Ein Halten der aktuellen Geschwindigkeit 21 ohne Veranlassen einer Ansteuerungsstrategie 10, 10', 10" ist lediglich in dem Leistungs-Geschwindigkeits-Bereich unterhalb der Sparmodusmaximalleistung 23 möglich. Im Leistungs-Geschwindigkeits-Bereich oberhalb der Normalmodusmaximalleistung 22 können bei den vorgegebenen Steigungen 8 die entsprechenden aktuellen Geschwindigkeiten 21 nicht gehalten werden, da die Motorleistung 13 dazu nicht ausreicht.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie mithilfe des Steuerverfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs 1 bei einem Ansteuern des Motors 3 gemäß der Sparmoduskennlinie 15, wenn der Sparmodus 7 aktiviert ist, im Falle eines erhöhten aktuellen Fahrwiderstands, beispielsweise aufgrund einer Steigung 8 des Fahrzeuguntergrunds 2, mithilfe von verschiedenen zur Verfügung stehenden Ansteuerungsstrategien 10, 10', 10" eine aktuelle Geschwindigkeit 21 des Kraftfahrzeugs 1 zumindest gehalten werden kann. Hierfür ist es nicht nötig, dass der Fahrmodus des Kraftfahrzeugs 1 vom Sparmodus 7 zurück zum Normalmodus 6 gewechselt wird, sondern es ist ohne ein manuelles Fahrmoduswechseln durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 möglich, die Motorleistung 13 des Motors 3 derart zu erhöhen, dass die Steigung 8 ohne Geschwindigkeitsreduktion überwunden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Fahrzeuguntergrund
- 3
- Motor
- 4
- Getriebe
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Normalmodus
- 7
- Sparmodus
- 8
- Steigung
- 9
- Steigungswinkel
- 10, 10', 10"
- Ansteuerungsstrategie
- 11
- Kickdown
- 12
- Drehzahl
- 13
- Motorleistung
- 14
- Mindestmotorleistung
- 15
- Sparmoduskennlinie
- 16
- Normalmoduskennlinie
- 17
- Maximaldrehzahl
- 18, 18', 18"
- Vorwärtsgang
- 19
- Momentanmotordrehzahl
- 20, 20'
- Momentanmotorleistung
- 21
- Geschwindigkeit
- 22
- Normalmodusmaximalleistung
- 23
- Sparmodusmaximalleistung
- 24, 24', 24", 24'"
- Gesamtleistungsbedarf
