DE102014019543A1

DE102014019543A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014019543A1
Application number: DE102014019543.0A
Authority: DE
Inventors: Tomas Marcek; Sorana Mitrea
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs (1), wobei in Abhängigkeit eines vorausliegenden Streckenprofils (SP) eine Betriebsstrategie für den Antriebsstrang ermittelt wird und wobei mittels einer Vorausschausimulation zumindest eine Geschwindigkeitstrajektorie (vTA, vTO) des Fahrzeugs (1) für das vorausliegende Streckenprofil (SP) prognostiziert wird. Erfindungsgemäß wird bei einer prognostizierten Überschreitung einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (vmax) eine Gangstufe eines Getriebes des Antriebsstrangs ermittelt, bei welcher durch eine Motorbremswirkung eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs in einem Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (vmax) vermeidbar ist, und es wird eine Schaltempfehlung (SE) zum Einlegen der ermittelten Gangstufe generiert und/oder die ermittelte Gangstufe an einer ermittelten Position (P) auf dem Streckenprofil (SP) eingelegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8.
Aus der DE 10 2013 009 279 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridantriebsstrangs eines Fahrzeugs bekannt. Im Verfahren zum Betrieb eines zumindest eine erste Antriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit umfassenden Hybridantriebsstrangs eines Fahrzeugs wird in Abhängigkeit eines vorausliegenden Streckenprofils eine Betriebsstrategie für den Hybridantriebsstrang ermittelt. Mittels einer Vorausschausimulation wird eine Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs für das vorausliegende Streckenprofil prognostiziert, wobei bei einer prognostizierten Überschreitung eines mittels einer automatischen Geschwindigkeitsregelanlage vorgebbaren Zielgeschwindigkeitskorridors an einer ermittelten Position auf dem Streckenprofil mittels einer als Elektromotor ausgebildeten zweiten Antriebseinheit des Hybridantriebsstrangs derart ein Bremsmoment erzeugt und eine dabei erzeugte elektrische Energie in einer Energiespeichereinheit des Hybridantriebsstrangs gespeichert wird, dass zumindest der Betrag des Überschreitens des Zielgeschwindigkeitskorridors reduziert oder das Überschreiten des Zielgeschwindigkeitskorridors vermieden wird.
In der DE 10 2008 019 174 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs beschrieben. Im Verfahren werden eine gegenwärtige Fahrzeugposition, Informationen über eine vorliegende Strecke und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Anhand der ermittelten Informationen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert und/oder geregelt, wobei eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit, eine momentane Fahrstufe, ein momentanes Antriebs- und/oder Bremsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter der bevorstehenden Strecke und/oder in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter eines vorausfahrenden Fahrzeuges angepasst, insbesondere geregelt und/oder gesteuert wird.
Aus der DE 10 2009 033 866 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens mit einem Hybridantrieb bekannt. In dem Verfahren wird zwischen einer Mehrzahl von Fahrbetriebsarten gewählt. Bei Vorliegen einer Antriebsmomentenanforderung wird ein Normalbetriebszustand gewählt, bei welchem ein Gang in einem Getriebe eingelegt ist, eine Kupplung geschlossen ist und ein Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Bei Vorliegen keiner Antriebsmomentenanforderung wird ein Rollbetriebszustand gewählt, bei welchem ein Neutralgang im Getriebe eingelegt ist, die Kupplung geschlossen ist und die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand ist. Bei Vorliegen einer Antriebsmomentenanforderung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes wird ein zweiter Rollbetriebszustand gewählt, bei welchem ein Gang im Getriebe eingelegt ist, die Kupplung geöffnet ist, ein Antriebsmoment von einem Elektromotor bereitgestellt wird und die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs wird in Abhängigkeit eines vorausliegenden Streckenprofils eine Betriebsstrategie für den Antriebsstrang ermittelt und mittels einer Vorausschausimulation wird zumindest eine Geschwindigkeitstrajektorie des Fahrzeugs für das vorausliegende Streckenprofil prognostiziert.
Erfindungsgemäß wird bei einer prognostizierten Überschreitung einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit eine Gangstufe eines Getriebes des Antriebsstrangs ermittelt, bei welcher durch eine Motorbremswirkung eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs in einem Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit vermeidbar ist. Des Weiteren wird eine Schaltempfehlung zum Einlegen der ermittelten Gangstufe generiert und/oder die ermittelte Gangstufe wird an einer ermittelten Position auf dem Streckenprofil eingelegt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit aus dem vorausliegenden Streckenprofil, d. h. aus Steigungs- und insbesondere Gefälleinformationen des vorausliegenden Streckenprofils, eine benötigte Bremsleistung ermittelt und mit in den verschiedenen Gangstufen des Getriebes durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors ermöglichten Bremsleistungen verglichen. Es wird dann diejenige Gangstufe eingelegt oder einem Fahrzeugführer empfohlen, bei welcher das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit vermieden wird.
Der Fahrzeugführer wird durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auf anspruchsvollen Strecken und bei einer hohen Ausladung des Fahrzeugs, d. h. bei einem hohen Gesamtgewicht des Fahrzeugs, in der Fahrzeugführung entlastet. Die Überschreitung der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden, wobei dies mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise ohne den Einsatz einer Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs ermöglicht wird, wodurch ein Verschleiß der Betriebsbremsanlage reduziert wird und ein möglicher überlastungsbedingter Wirkungsverlust oder Ausfall der Betriebsbremsanlage vermieden wird. Des Weiteren werden durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß des Fahrzeugs reduziert, da durch die vorausschauende Betriebsweise unnötige Bremsmanöver und somit eine unnötige Reduzierung einer kinetischen Energie des Fahrzeugs vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Automatikgetriebe als auch für manuelle Schaltgetriebe geeignet und ebenfalls sowohl für einen Betrieb mit einer Geschwindigkeitsregelanlage als auch für einen manuellen Fahrpedalbetrieb, wobei bei einem manuellen Schaltgetriebe und/oder im manuellen Fahrpedalbetrieb die Schaltempfehlung an den Fahrzeugführer generiert wird. Unter einem Automatikgetriebe ist hierbei jedes Getriebe zu verstehen, welches einen automatischen Gangstufenwechsel ermöglicht, also beispielsweise ein Automatikgetriebe mit Planetensätzen oder auch ein automatisiertes Schaltgetriebe.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet und vorteilhaft für Fahrzeuge mit einem hohen Gesamtgewicht von beispielsweise über 60 t und/oder für Fahrzeuge, welche keine Dauerbremsanlage, beispielsweise in Form eines Retarders, aufweisen, beispielsweise auch für Fahrzeuge über 40 t Gesamtgewicht, da derartige Fahrzeuge auf steilen Gefällestrecken aufgrund fehlender Bremsleistung, insbesondere aufgrund fehlender Dauerbremsanlage, die Bremsgeschwindigkeit nicht halten können, so dass ohne den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ein manuelles Bremsen und Herunterschalten erforderlich ist. Das Verfahren ist jedoch auch für Fahrzeuge mit einer solchen beispielsweise als Retarder ausgebildeten Dauerbremsanlage und/oder auch für Fahrzeuge mit einem geringeren Gesamtgewicht geeignet und vorteilhaft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch Geschwindigkeitstrajektorien für verschiedene Gangstufen eines Fahrzeugs auf einem Streckenprofil,
2 schematisch eine Darstellung einer Geschwindigkeitstrajektorie eines Fahrzeugs, mit einer aus dem aktuellen Betrieb vorausermittelter Geschwindigkeitstrajektorie (gestrichelt) und einer erfolgten Geschwindigkeitstrajektorie, die aus einer Regelung des Antriebsstrangs mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Geschwindigkeitsregelanlage resultiert,
3 schematisch eine weitere Darstellung einer Geschwindigkeitstrajektorie eines Fahrzeugs, mit einer aus dem aktuellen Betrieb vorausermittelter Geschwindigkeitstrajektorie (gestrichelt) und einer aus dem Verfahren resultierende Geschwindigkeitstrajektorie,
4 schematisch eine Anzeigeeinheit, und
5 schematisch eine weitere Darstellung einer Geschwindigkeitstrajektorie eines Fahrzeugs, mit einer aus dem aktuellen Betrieb vorausermittelter Geschwindigkeitstrajektorie (gestrichelt) und einer weiteren aus dem Verfahren resultierende Geschwindigkeitstrajektorie.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der 1 bis 5 wird im Folgenden ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs 1 erläutert, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe umfasst. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen 1 mit einem hohen Gesamtgewicht, d. h. insbesondere bei Nutzfahrzeugen, zum Beispiel bei Omnibussen und Lastkraftwagen, insbesondere bei Schwerlastfahrzeugen über 40 t oder über 60 t Gesamtgewicht.
In 1 ist das Fahrzeug 1 während des Befahrens eines Streckenprofils SP dargestellt. Das Streckenprofil SP weist beispielsweise einen Gefälleabschnitt GA auf, welcher in einen ebenen Abschnitt eA ausläuft. Des Weiteren sind in einem Geschwindigkeit v – Weg s – Diagramm Geschwindigkeitstrajektorien vT10, vT11, vT12 des Fahrzeugs 1 für verschiedene Gangstufen eines Getriebes des Fahrzeugs 1 dargestellt, beispielsweise eine Geschwindigkeitstrajektorie vT10 für die zehnte Gangstufe, eine Geschwindigkeitstrajektorie vT11 für die elfte Gangstufe sowie eine Geschwindigkeitstrajektorie vT12 für die zwölfte Gangstufe des Getriebes. Dabei stellt die jeweilige Geschwindigkeitstrajektorie vT10, vT11, vT12 einen jeweiligen Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs 1 auf dem Streckenprofil SP dar, wenn die jeweilige Gangstufe im Getriebe eingelegt wäre und das Fahrzeug 1 in einem Schubbetrieb betrieben werden würde, in welchem das Fahrzeug 1 durch eine Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs gebremst wird.
Des Weiteren ist eine Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s eines Fahrzeugführers dargestellt, welche der Fahrzeugführer zweckmäßigerweise einer Geschwindigkeitsregelanlage des Fahrzeugs 1 vorgegeben hat, auch als Setzgeschwindigkeit bezeichnet. Zudem ist eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max dargestellt. Diese Maximalgeschwindigkeit v_max ist beispielsweise vom Fahrzeugführer vorgegeben oder sie ist vorgegeben durch eine gesetzliche Höchstgeschwindigkeitsvorgabe oder durch eine auf dem jeweiligen Streckenprofil SP gültige Höchstgeschwindigkeitsvorgabe, welche beispielsweise mittels einer Verkehrszeichenerkennung ermittelt wird oder aus Landkartendaten ausgelesen wird. Die Vorgabe der Maximalgeschwindigkeit v_max durch den Fahrzeugführer kann beispielsweise auch indirekt erfolgen, indem der Fahrzeugführer lediglich die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s vorgibt und ein fester oder vom Fahrzeugführer vorgegebener oberer Hysteresebereich vorgesehen ist, so dass sich die Maximalgeschwindigkeit v_max aus der Addition der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s und des oberen Hysteresebereichs ergibt.
Der Antriebsstrang des Fahrzeugs 1 wird mittels einer Geschwindigkeitsregelanlage derart betrieben, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 im Bereich der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s bleibt, wobei die Geschwindigkeit v nach oben bis zur Maximalgeschwindigkeit v_max überschritten werden darf. Ein Abstand der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s nach oben bis zur Maximalgeschwindigkeit v_max wird auch, wie oben bereits erläutert, als obere Hysterese oder oberer Hysteresebereich bezeichnet, innerhalb dessen sich die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 bewegen darf, den sie jedoch nicht nach oben überschreiten darf.
Wie in 1 anhand der Geschwindigkeitstrajektorien vT10, vT11, vT12 für die im dargestellten Beispiel zehnte, elfte und zwölfte Gangstufe zu erkennen ist, würde das Fahrzeug 1 die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s in jeder dieser Gangstufen überschreiten und die Maximalgeschwindigkeit v_max in den beiden höheren Gangstufen überschreiten. D. h. zumindest in den beiden höheren Gangstufen ist die Bremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb nicht ausreichend, um das Fahrzeug 1 ausreichend abzubremsen, damit die Maximalgeschwindigkeit v_max nicht überschritten wird. Würde der Antriebsstrang des Fahrzeugs 1 während des Befahrens dieses Streckenprofils SP in einer dieser höheren Gangstufen betrieben, so wäre somit eine zusätzliche Bremsung des Fahrzeugs 1 mittels einer Dauerbremsanlage, beispielsweise mittels eines Retarders, und/oder mittels einer Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1 erforderlich, insbesondere wenn das Fahrzeug 1 nicht über eine Dauerbremsanlage verfügt.
In 2 ist eine Regelung des Antriebsstrangs und zumindest einer Bremsanlage des Fahrzeugs 1 mittels einer aus dem Stand der Technik bereits bekannten Geschwindigkeitsregelanlage dargestellt. Des Weiteren ist auch hier die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max dargestellt, welche nicht überschritten werden darf, sowie die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s des Fahrzeugführers. Zudem ist hier eine Geschwindigkeitstrajektorie vTA für eine aktuell eingelegte Gangstufe dargestellt, welche aus einem Betrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 1 auf dem Streckenprofil SP in der aktuell eingelegten Gangstufe und im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors resultieren würde. Eine solche vorausermittelter Geschwindigkeitstrajektorie vTA wird in einer Vorausschausimulationseinheit zur Prognose einer Geschwindigkeitstrajektorie auf einem vorausliegenden Streckenprofils SP erstellt und mit den Rahmenbedingungen abgeglichen. Daraus wird deutlich, dass die Maximalgeschwindigkeit v_max im weiteren Verlauf des Streckenprofils SP überschritten werden würde.
Durch eine Regelung der aus dem Stand der Technik bekannten Geschwindigkeitsregelanlage erfolgt daher bei einer Überschreitung der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s und weiteren Annäherung an die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max ein prädiktiver Bremsvorgang pB mittels der Bremsanlage des Fahrzeugs 1, um das Fahrzeug 1 unter die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s und bis zu einer Grenzgeschwindigkeit zum Einlegen einer niedrigeren Gangstufe abzubremsen. Erst wenn diese Grenzgeschwindigkeit erreicht ist, erfolgt ein prädiktives Herunterschalten pH, bei welchem die niedrigere Gangstufe eingelegt wird, um danach eine aus der Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb resultierende Bremsgeschwindigkeit v_B im weiteren Verlauf des Streckenprofils SP mittels dieser Motorbremswirkung zu halten, bis ein Gefälleabschnitt GA des Streckenprofils SP vorbei ist und wieder ein Beschleunigen des Fahrzeugs 1 erforderlich ist.
Insbesondere bei Fahrzeugen 1, welche keine Dauerbremsanlage aufweisen, so dass der prädiktive Bremsvorgang pB allein mittels der Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1 durchgeführt werden muss, führt dies zu einem erhöhten Verschleiß der Betriebsbremsanlage und insbesondere bei langen und steilen Gefälleabschnitten GA besteht die Gefahr eines überlastungsbedingten Wirkungsverlustes oder Ausfalls der Betriebsbremsanlage. Zudem führt ein solches Abbremsen des Fahrzeugs 1 zu einem möglicherweise unnötigen Vernichten kinetischer Energie des Fahrzeugs 1, d. h. zur Umwandlung der kinetischen Energie in Wärme mittels der Betriebsbremsanlage, so dass diese kinetische Energie beispielsweise auf einem nachfolgenden Steigungsabschnitt oder auf einem nachfolgenden ebenen Abschnitt eA des Streckenprofils SP nicht mehr zur Verfügung steht und das Fahrzeug 1 stärker mittels des Verbrennungsmotors angetrieben werden muss. Daraus resultieren ein erhöhter Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß.
Mittels des im Folgenden anhand der 3 bis 5 beschriebenen Verfahrens, welches insbesondere als ein Bergabfahrassistenzverfahren bzw. als ein prädiktives Bremsassistenzverfahren insbesondere für Bergabfahrten mittels einer vorausschauenden Betriebsstrategie ausgebildet ist, kann dies vermieden werden. In diesem Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 1 wird in Abhängigkeit des vorausliegenden Streckenprofils SP eine Betriebsstrategie für den Antriebsstrang ermittelt und es wird mittels einer Vorausschausimulation eine in den 3 und 5 dargestellte Geschwindigkeitstrajektorie vTA aus den aktuellen Betriebsparametern des Fahrzeugs 1 für das vorausliegende Streckenprofil SP prognostiziert, d. h. es wird die Geschwindigkeitstrajektorie vTA für die aktuell eingelegte Gangstufe prognostiziert, welche aus dem Betrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 1 auf dem Streckenprofil SP in der aktuell eingelegten Gangstufe und im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors resultieren würde.
Bei einer prognostizierten Überschreitung der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max, wie in den 3 und 5 dargestellt, wird eine Gangstufe des Getriebes des Antriebsstrangs ermittelt, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max vermeidbar ist. Des Weiteren wird zweckmäßigerweise eine Position P auf dem Streckenprofil SP ermittelt, an welcher die ermittelte Gangstufe mittels eines entsprechenden Schaltvorgangs SV eingelegt werden soll. Wird der Schaltvorgang SV zum Einlegen der ermittelten Gangstufe an der ermittelten Position P durchgeführt, resultiert daraus eine optimierte Geschwindigkeitstrajektorie vTO, da bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens durch die Motorbremswirkung zunächst eine leichte Geschwindigkeitsreduktion R auf die Bremsgeschwindigkeit v_B der ermittelten und eingelegten Gangstufe erfolgt und diese Bremsgeschwindigkeit v_B dann durch die Motorbremswirkung gehalten wird. Die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 kann somit vorzugsweise während des gesamten Gefälleabschnitts GA allein durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors unterhalb der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s und so vor allem unterhalb der Maximalgeschwindigkeit v_max gehalten werden, wie in 3 gezeigt. Somit ist kein Einsatz der Betriebsbremsanlage erforderlich, wodurch deren Verschleiß vermieden wird und keine Gefahr einer nachlassenden Bremswirkung oder eines Ausfalls der Betriebsbremsanlage besteht.
Anhand von Vorausschauinformationen stehen dem Fahrzeug 1 Daten des vorausliegenden Streckenprofils SP zur Verfügung, insbesondere auch eine Steigung bzw. ein Gefälle einer vorausliegenden Bergabfahrt. Anhand des Gefälles und des Gewichts des Fahrzeugs 1, welches beispielsweise vom Fahrzeugführer eingebbar oder anhand von Fahrdaten und/oder Sensorinformationen vom Fahrzeug 1 selbst bestimmbar ist, kann eine nötige Bremskraft abgeschätzt oder bestimmt werden, welche erforderlich ist, damit die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max nicht überschritten wird. Diese Bremskraft kann dann mit einer Bremskraft der Motorbremse des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb in einer jeweiligen Gangstufe bei einer jeweils eingestellten und/oder einstellbaren und/oder gewünschten und/oder vorausliegenden Geschwindigkeit v verglichen werden und daraus die optimale Gangstufe für die Bergabfahrt bestimmt werden, d. h. die Gangstufe, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max vermeidbar ist. Zumindest kann daraus abgeschätzt werden, ob die Bremsleistung in der aktuellen Gangstufe ausreichen wird, um die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 auf der Bergabfahrt zu halten, oder ob die Bremsleistung nicht ausreichen wird, so dass sich das Fahrzeug 1 zu stark beschleunigen würde und die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max überschreiten würde.
Mittels des Verfahrens wird somit die Gangstufe frühzeitig, insbesondere vorausschauend, derart gewählt, dass die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors in dieser Gangstufe und bei der damit gewählten Geschwindigkeit v einer Beschleunigung des Fahrzeugs 1 durch die Hangabtriebskraft entgegenwirkt. Bei der Ermittlung der Gangstufe können beispielsweise zusätzlich noch weitere Faktoren berücksichtigt werden, welche ebenfalls der Beschleunigung durch die Hangabtriebskraft entgegenwirken, insbesondere Reibungsverluste, beispielsweise durch eine Rollreibung des Fahrzeugs 1 und/oder durch Reibung im Antriebsstrang, und/oder Luftwiderstandseinflüsse, zum Beispiel Fahrtwind und Gegenwind. Ein Rückenwind für das Fahrzeug 1 kann beispielsweise ebenfalls in die Ermittlung der Gangstufe einfließen, da er das Fahrzeug 1 zusätzlich zur Hangabtriebskraft beschleunigt.
Für diese Ermittlung der Betriebsstrategie für den Antriebsstrang in Abhängigkeit des vorausliegenden Streckenprofils SP, für die Vorausschausimulation zur Prognose der Geschwindigkeitstrajektorie vTA für die aktuell eingelegte Gangstufe sowie für die Ermittlung der einzulegenden Gangstufe werden zweckmäßigerweise Streckeninformationen bezüglich des vorausliegenden Streckenprofils SP und Fahrzeuginformationen genutzt. Die Informationen über das vorausliegende Streckenprofil SP werden dabei anhand allgemein bekannter Vorrichtungen und Verfahren, wie beispielsweise anhand von Daten einer Navigationsvorrichtung, insbesondere gespeicherten Landkartendaten, welche vorzugsweise dreidimensionale Streckeninformationen aufweisen, anhand von Positionsdaten einer satellitengestützten Navigationsvorrichtung, anhand allgemeiner Streckeninformationen, anhand von Informationen auf Hinweis- und Verkehrsschildern, anhand von Kameradaten, anhand einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, welche beispielsweise über eine Funkverbindung erfolgt, anhand einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation, welche beispielsweise über eine Funkverbindung erfolgt, und/oder mittels weiteren Vorrichtungen und Verfahren ermittelt. Die Vorausschausimulation erfolgt beispielsweise mittels Schätzungen, mittels Berechnungen, mittels Kennfeldern, mittels Modellen und/oder mittels ermittelten Daten und/oder mittels gespeicherten Daten. Ein Vorausschauhorizont wird beispielsweise anhand der Position des Fahrzeugs 1 und dem aus digitalen Kartendaten ermittelten Streckenprofil SP berechnet. Der zumindest eine Vorausschauhorizont umfasst dabei ein Steigungs- oder Krümmungsprofil über die gewählte Horizontlänge.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung und Verwertung von Streckeninformationen und Fahrzeuginformationen und zur Vorausschausimulation sind beispielsweise bereits in der DE 10 2013 009 279 A1 der Anmelderin, in der DE 10 2008 019 174 A1 der Anmelderin sowie in der DE 10 2009 033 866 A1 der Anmelderin, deren jeweiliger vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, beschrieben.
Ist das Getriebe des Fahrzeugs 1 als ein Automatikgetriebe ausgebildet, so wird die ermittelte Gangstufe an der ermittelten Position P auf dem Streckenprofil SP mittels eines entsprechenden Schaltvorgangs SV eingelegt. D. h. das Herunterschalten erfolgt vorzugsweise vollständig autonom und automatisch, ohne dass hierfür eine Aktion des Fahrzeugführers erforderlich ist. Unter einem Automatikgetriebe ist hierbei jedes Getriebe zu verstehen, welches einen automatischen Gangstufenwechsel ermöglicht, also beispielsweise ein Automatikgetriebe mit Planetensätzen oder auch ein automatisiertes Schaltgetriebe.
Ist das Getriebe als ein manuelles Schaltgetriebe ausgebildet, so wird eine Schaltempfehlung SE zum Einlegen der ermittelten Gangstufe generiert. Hierzu weist das Fahrzeug 1 zweckmäßigerweise eine in 4 schematisch stark vereinfachte Anzeigeeinheit 2 auf, welche beispielsweise ein Bestandteil eines Kombiinstrumentes 3 des Fahrzeugs 1 ist, um die Schaltempfehlung SE anzuzeigen, im dargestellten Beispiel die Schaltempfehlung SE zum Einlegen der achten Gangstufe. Zusätzlich können beispielsweise weitere Informationen dargestellt werden, zum Beispiel die Information einer vorausliegenden starken Gefällestrecke und/oder die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max und/oder die Notwendigkeit einer kleinen Bergabgeschwindigkeit. Alternativ oder zusätzlich zu dieser optischen Ausgabe der Schaltempfehlung SE und optional der weiteren Informationen ist beispielsweise auch eine akustische und/oder haptische Ausgabe der Schaltempfehlung SE und/oder der weiteren Informationen möglich. Die haptische Informationsausgabe kann beispielsweise über eine Vibration eines Lenkrads, eines Fahrpedals, eines anderen Pedals und/oder eines Fahrzeugsitzes des Fahrzeugs 1 erfolgen.
Auch bei der Ausbildung des Getriebes als Automatikgetriebe kann eine derartige Generierung der Schaltempfehlung SE und/oder weiterer Informationen und deren optische, akustische und/oder haptische Ausgabe vorgesehen sein. Diese Ausgabe der Schaltempfehlung SE und/oder der weiteren diesbezüglichen Informationen erfolgt zweckmäßigerweise erst dann, wenn sichergestellt ist, d. h. wenn sicher ermittelt wurde, dass das Fahrzeug 1 die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max, zum Beispiel eine maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit von 90 km/h, in der aktuell eingelegten Gangstufe im Verlauf der Befahrung des Streckenprofils SP überschreiten wird, d. h. wenn dies im Verfahren prognostiziert wurde.
Auch bei Automatikgetrieben, insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben, kann in einer möglichen Ausführungsform auf das automatische Einlegen der ermittelten Gangstufe verzichtet werden und stattdessen vorgegangen werden, wie zum manuellen Schaltgetriebe beschrieben, so dass der Fahrzeugführer die Schaltempfehlung SE erhält und die Gangstufe dann durch eine entsprechende Bedienung des Automatikgetriebes, d. h. durch einen entsprechenden Schaltbefehl, einlegt.
Sind bis zur ermittelten Gangstufen mehrere Gangstufen zu wechseln, beispielsweise von der elften Gangstufe in die achte Gangstufe, kann dies sowohl bei einem Automatikgetriebe als auch bei einem manuellen Getriebe entsprechend einer Ausbildung des jeweiligen Getriebes sequentiell erfolgen, so dass alle dazwischenliegenden Gangstufen nach unten durchgeschaltet werden, oder es kann direkt in die ermittelte Gangstufe geschaltet werden. Beispielsweise ist bei Doppelkupplungsgetrieben ein Gangwechsel innerhalb des gleichen Vorgelegegetriebes nicht möglich, so dass hier zwischengeschaltet werden müsste oder auf einfache Weise sequentiell geschaltet wird.
Durch das Verfahren wird somit ein Bremsen des Fahrzeugs 1 vorzugsweise nur durch die Motorbremswirkung im Schubbetrieb ermöglicht. Entsprechend muss der Fahrzeugführer nicht korrigierend eingreifen und insbesondere ist kein Einsatz der Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1 zur Bremsung auf Gefällestrecken erforderlich, wodurch deren Verschleiß reduziert ist und die Gefahr einer nachlassenden Bremswirkung oder des Ausfalls der Betriebsbremse vermieden ist. Dies ist, wie bereits erwähnt, besonders bei schweren Fahrzeugen 1 vorteilhaft, wie bei Nutzfahrzeugen im Allgemeinen und im Besonderen bei so genannten Heavy-Duty-Trucks, d. h. bei Schwerlastkraftwagen. Je nach Gefälle ist eine frühzeitige Bremsung notwendig, um das Fahrzeug 1 nicht in „Schuss” kommen zu lassen. Des Weiteren könnte ohne den Einsatz des Verfahrens bei langen und steilen Gefällen die Betriebsbremsanlage zu sehr verschleißen oder zu heiß werden, wodurch die Bremswirkung nachlässt oder die Betriebsbremsanlage ausbrennt und dadurch ausfällt. Dies wird mittels des Verfahrens vermieden.
Durch das frühzeitige Herunterschalten, beispielsweise am Anfang der Bergabfahrt oder bereits schon vor einer Bergkuppe, nach welcher die Bergabfahrt beginnt, wird die Bremswirkung erhöht, ohne dass äußere Parameter erforderlich sind. Solche äußeren Parameter eines Ist-Zustands sind bei Geschwindigkeitsregelanlagen nach dem Stand der Technik zwingend erforderlich, beispielsweise muss erst eine Geschwindigkeitserhöhung über eine Grenzgeschwindigkeit erfolgen, um herunterzuschalten und dadurch die Motorbremse zu nutzen oder zur Einleitung einer autonomen Bremsung mittels der Betriebsbremsanlage.
Das oben beschriebene Einlegen der mittels des Verfahrens ermittelten Gangstufe und/oder das Generieren der entsprechenden Schaltempfehlung SE wird jedoch zweckmäßigerweise nur durchgeführt, falls keine Gefahr eines Motorschadens des Verbrennungsmotors durch zu hohe Drehzahlen besteht. Falls diese Gefahr besteht, wird bei einem als manuelles Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebe zweckmäßigerweise eine Schaltempfehlung SE zum Einlegen einer entsprechend höheren Gangstufe generiert, bei welcher diese Gefahr nicht mehr besteht, und bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe wird zweckmäßigerweise die entsprechend höhere Gangstufe an der ermittelten Position P auf dem Streckenprofil SP eingelegt, bei welcher diese Gefahr nicht mehr besteht. Da durch den Betrieb des Antriebsstrangs in einer höheren Gangstufe, als für die benötigte Bremswirkung zur Vermeidung des Überschreitens der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max erforderlich, die Bremswirkung zum Einhalten der Maximalgeschwindigkeit v_max nicht ausreicht, ist dann eine zusätzliche Bremsung des Fahrzeugs 1 erforderlich, um das Überschreiten der Maximalgeschwindigkeit v_max zu vermeiden. Dies wird bevorzugt mit der Dauerbremsanlage durchgeführt, wenn eine solche im Fahrzeug 1 vorhanden ist, und/oder mit der Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1, insbesondere wenn das Fahrzeug 1 keine Dauerbremsanlage aufweist.
Alternativ kann auch vor einem Gangwechsel des beschriebenen Verfahrens eine kurzzeitige Abbremsung des Fahrzeugs 1 auf eine geringere Geschwindigkeit erfolgen, um dann bei dieser geringeren Geschwindigkeit doch die ermittelte Gangstufe ohne Gefahr eines Motorschadens des Verbrennungsmotors durch zu hohe Drehzahlen einlegen zu können. Die kurzzeitige Abbremsung kann dabei automatisch vom System beziehungsweise vom Verfahren gesteuert werden oder auch dem Fahrer in der Anzeigeeinheit 2 angezeigt und empfohlen werden. Hierbei kann die Abbremsung auch als Option angegeben werden, welche der Fahrer selbst durchführen kann oder muss und das Verfahren abhängig von einer erfolgten Abbremsung und damit von einer resultierenden Geschwindigkeit die Gangstufe dann automatisch wählt und/oder anzeigt. So kann das System auch bei zu hohen Geschwindigkeiten durch Abbremsung, insbesondere durch kurzzeitige Abbremsung mit einer Betriebsbremse, die optimale ermittelte Gangstufe ohne Gefahr eines Motorschadens des Verbrennungsmotors durch zu hohe Drehzahlen bestimmen und einlegen.
Wenn keine Gangstufe ermittelt werden konnte, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max vermeidbar ist, so wird bei einem als manuelles Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebe zweckmäßigerweise eine Schaltempfehlung SE zum Einlegen der kleinsten, bei aktueller Geschwindigkeit zulässigen Gangstufe generiert und bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe wird zweckmäßigerweise die kleinste, bei aktueller Geschwindigkeit zulässigen Gangstufe an der ermittelten Position P auf dem Streckenprofil SP eingelegt. Jedoch wird zweckmäßigerweise auch dies nur durchgeführt, falls keine Gefahr eines Motorschadens des Verbrennungsmotors durch zu hohe Drehzahlen besteht. Falls diese Gefahr besteht, wird hier ebenfalls, wie oben bereits erläutert, bei einem als manuelles Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebe zweckmäßigerweise eine Schaltempfehlung SE zum Einlegen einer entsprechend höheren Gangstufe generiert, bei welcher diese Gefahr nicht mehr besteht, und bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe wird zweckmäßigerweise die entsprechend höhere Gangstufe an der ermittelten Position P auf dem Streckenprofil SP eingelegt, bei welcher diese Gefahr nicht mehr besteht.
Entsprechend prüft das Verfahren und das System die ermittelte Gangstufe auch immer auf deren Zulässigkeit, wobei damit eine Verträglichkeit einer entsprechenden Motordrehzahl in der ermittelten Gangstufe mit der aktuellen oder vorausschauenden Geschwindigkeit ist. Allgemein kommen für die Auswahl der ermittelten Gangstufen nur Gangstufen in Betracht, die bei den aktuellen und vorausschauenden Geschwindigkeiten auch eine Motordrehzahl im verträglichen Bereich zu Folge haben, so dass keine Gefahr eines Motorschadens des Verbrennungsmotors durch zu hohe Drehzahlen besteht.
Auch hierbei besteht das Problem, dass durch den Betrieb des Antriebsstrangs in einer höheren Gangstufe, als für die benötigte Bremswirkung zur Vermeidung des Überschreitens der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max erforderlich, die Bremswirkung zum Einhalten der Maximalgeschwindigkeit v_max nicht ausreicht. Dieses Problem besteht hier auch dann, wenn die niedrigste Gangstufe eingelegt ist, da ja keine Gangstufe ermittelt werden konnte, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max vermeidbar ist. Somit ist hier nicht nur, wenn eine höhere Gangstufe eingelegt wurde, sondern auch dann, wenn die niedrigste Gangstufe eingelegt wurde, eine zusätzliche Bremsung des Fahrzeugs 1 erforderlich, um das Überschreiten der Maximalgeschwindigkeit v_max zu vermeiden. Dies wird bevorzugt mit der Dauerbremsanlage durchgeführt, wenn eine solche im Fahrzeug 1 vorhanden ist, und/oder mit der Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1, insbesondere wenn das Fahrzeug 1 keine Dauerbremsanlage aufweist.
Wie bereits erwähnt, kann, insbesondere bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe, vor dem Einlegen der Gangstufe, während des Einlegens der Gangstufe und/oder nach dem Einlegen der Gangstufe eine optische, akustische und/oder haptische Information generiert werden und entsprechend ausgegeben werden. Insbesondere bei einer entsprechenden Information vor dem Einlegen der Gangstufe kann der Fahrzeugführer dann, wenn er die Gangstufe nicht wünscht, das Einlegen der Gangstufe ablehnen und somit das Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens übersteuern, d. h. den weiteren Verfahrensablauf außer Kraft setzen. Nach einer ermittelten ablehnenden Reaktion des Fahrzeugführers unterbleibt dann das Einlegen der Gangstufe. Bei einer ablehnenden Reaktion erst nach dem Einlegen der Gangstufe wird dies rückgängig gemacht und beispielsweise die vorherige Gangstufe wieder eingelegt. Alternativ wird nach der ablehnenden Reaktion des Fahrzeugführers eine vom Fahrzeugführer vorgegebene Gangstufe eingelegt. Die ablehnende Reaktion des Fahrzeugführers besteht daher beispielsweise in der Vorgabe einer anderen Gangstufe oder beispielsweise in einer anderen Eingabe mittels einer dafür vorgesehenen Eingabeeinheit, beispielsweise mittels eines Gangwählhebels oder einer anderen Schalteinheit, mittels einer anderen Eingabeeinheit und/oder durch eine Betätigung eines Fahrpedals oder eines anderen Pedals des Fahrzeugs 1.
In 5 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens dargestellt, mittels welcher eine besonders effiziente und ökonomische Betriebsweise des Fahrzeugs 1 ermöglicht ist und durch welche somit der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß besonders stark reduzierbar sind. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Abschnitt des vorausliegenden Streckenprofils SP ermittelt, in welchem der Antriebsstrang in einem Rollbetrieb RB des Fahrzeugs 1 mit voneinander entkoppeltem Verbrennungsmotor und Getriebe betreibbar ist, ohne die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max zu überschreiten. Der Verbrennungsmotor und das Getriebe sind dabei zweckmäßigerweise durch das Auftrennen einer Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe mittels einer Kupplung voneinander entkoppelbar. Ist die Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe mittels einer Kupplung voneinander entkoppelt, liegt bei diesem Rollbetrieb RB somit keine Bremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb vor, d. h. das Fahrzeug 1 wird nicht durch eine solche Bremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb verzögert, sondern es rollt, bei Vernachlässigung anderer Einflüsse, insbesondere von Reibungsverlusten und Windeinflüssen, weitgehend ungebremst.
Dieser Rollbetrieb RB wird zweckmäßigerweise bei der Ermittlung der Gangstufe und zweckmäßigerweise auch bei der Ermittlung der Position P auf dem Streckenprofil SP, an welcher diese Gangstufe eingelegt wird, berücksichtigt. Als ein derartiger Abschnitt für den Rollbetrieb RB wird/werden zweckmäßigerweise ein Abschnitt vor dem Gefälleabschnitt GA und/oder ein Gefälleanfangsabschnitt und/oder ein Gefälleendabschnitt und/oder ein Abschnitt nach dem Gefälleabschnitt GA des vorausliegenden Streckenprofils SP ermittelt. Im in 5 dargestellten Beispiel werden zwei derartige Abschnitte ermittelt, der Abschnitt vor dem Gefälleabschnitt GA des vorausliegenden Streckenprofils SP, beispielsweise ein Bergkuppenabschnitt oder im dargestellten Beispiel ein ebener Abschnitt eA, welcher in den Gefälleabschnitt GA mündet, und ein Gefälleendabschnitt des vorausliegenden Streckenprofils SP, in welchem der Gefälleabschnitt GA in einen anschließenden ebenen Abschnitt eA nach dem Gefälleabschnitt GA ausläuft, wobei sich der Abschnitt für den zweiten Rollbetrieb RB bis in diesen Abschnitt nach dem Gefälleabschnitt GA hinein erstrecken kann.
D. h. mittels des Verfahrens wird beispielsweise vor einer Bergabfahrt erkannt, dass eine Bremsung, vorzugsweise auf die oben beschriebene Weise mittels des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb durch Herunterschalten, erforderlich sein wird, und deshalb wird schon vor der Bergabfahrt mit dem Rollbetrieb RB begonnen. Bei diesem Rollbetrieb RB vor dem Gefälleabschnitt GA reduziert sich zwar die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1, dies wird jedoch später auf dem Gefälleabschnitt GA durch die dann beispielsweise entsprechend verzögert eingeleitete und/oder weniger starke Bremsung des Fahrzeugs 1 mittels des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb in der entsprechend ermittelten Gangstufe wieder ausgeglichen, so dass es insgesamt zu keiner Verzögerung oder nur zu einer minimalen Verzögerung einer Fahrzeit des Fahrzeugs 1 kommt, welche aber durch die erreichte Effizienzsteigerung akzeptabel ist.
Vorzugsweise wird das Fahrzeug 1 dann, wie bereits beschrieben, am Ende der Bergabfahrt, d. h. auf dem Gefälleendabschnitt, zum Schwungholen ebenfalls wieder im Rollbetrieb RB betrieben, wie in 5 dargestellt. Der Rollbetrieb RB in diesem Gefälleendabschnitt wird beispielsweise derart ermittelt und durchgeführt, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 zum Beispiel über die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s ansteigt, aber unter der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max bleibt. Durch diesen Schwung kann dann während des anschließenden Verlangsamens des Fahrzeugs 1 auf einer anschließenden Bergfahrt oder im dargestellten Beispiel auf dem anschließenden ebenen Abschnitt eA bis zum Erreichen der Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s weiter gerollt werden und so Kraftstoff gespart werden.
Wie in 5 anhand der sich bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ausbildenden optimierten Geschwindigkeitstrajektorie vTO erkennbar, verringert sich somit die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 während der ersten Rollbetriebsphase auf dem ebenen Abschnitt eA vor dem Gefälleabschnitt GA zunächst unter die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s. Am Ende der ersten Rollbetriebsphase erfolgt dann der Schaltvorgang SV in die ermittelte Gangstufe, wobei es sich aufgrund der Verzögerung des Fahrzeugs 1 im vorhergehenden Rollbetrieb RB beispielsweise um eine höhere Gangstufe handeln kann als ohne den Rollbetrieb RB, da das Fahrzeug 1 aufgrund der geringeren Geschwindigkeit v auf dem nachfolgenden Gefälleabschnitt GA weniger stark abgebremst werden muss oder sogar wieder etwas beschleunigen kann, beispielsweise auf die Bremsgeschwindigkeit v_B der ermittelten und durch den Schaltvorgang SV eingelegten Gangstufe. Auf dem Gefälleabschnitt GA wird mittels der Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb diese Bremsgeschwindigkeit v_B in der ermittelten Gangstufe gehalten.
In der zweiten Rollbetriebsphase auf dem Gefälleendabschnitt, welcher in den ebenen Abschnitt eA ausläuft, erhöht sich, die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 bis an die Maximalgeschwindigkeit v_max heran, da im Rollbetrieb RB das Fahrzeug 1 nicht mehr durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors verzögert wird. Die Rollbetriebsphasen sowie die Gangstufe und die Position P des Einlegens der ermittelten Gangstufe wurden jedoch derart ermittelt, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 während dieser zweiten Rollbetriebsphase die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max nicht überschreitet.
Nachdem der ebene Abschnitt eA nach dem Auslaufen des Gefälleabschnitts GA erreicht ist, sinkt die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1, welches weiterhin im Rollbetrieb RB betrieben wird, wieder bis zur Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s ab. Ist die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s erreicht, wird der Rollbetrieb RB beendet und das Fahrzeug 1 wird wieder mittels des Verbrennungsmotors angetrieben, um die Wunschgeschwindigkeitsvorgabe v_s zu halten. Durch diesen Rollbetrieb RB und insbesondere durch das Schwungholen im Gefälleendabschnitt während der zweiten Rollbetriebsphase wird eine erhebliche Kraftstoffreduzierung und daraus resultierend eine erhebliche Reduzierung des Schadstoffausstoßes erreicht.
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird beispielsweise eine Aktivierungsempfehlung zur Aktivierung des Rollbetriebs RB generiert oder der Rollbetrieb RB wird beispielsweise automatisch aktiviert, sobald sich das Fahrzeug 1 am Anfang des zumindest einen Abschnitts für den Rollbetrieb RB auf dem Streckenprofil SP befindet.
Mittels des Verfahrens wird somit sowohl in der in 3 dargestellten Ausführungsform als auch in der in 5 dargestellten Ausführungsform eine Betriebsstrategie für den Betrieb des Antriebsstrangs ermittelt und umgesetzt, mit welcher eine optimale und insbesondere kraftstoffsparende und schadstoffausstoßreduzierende Annäherung an die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_max ermöglicht ist, ohne die Maximalgeschwindigkeit v_max zu überschreiten. Dies wird insbesondere durch ein frühzeitiges Ausrollen im Schleppbetrieb und/oder Rollbetrieb RB und bevorzugt durch ein Schwungholen im Endbereich der Gefällestrecke im Rollbetrieb RB ermöglicht, wie in 5 dargestellt. Die Dauerbremsanlage und insbesondere die Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs 1 wird bei dieser Bremsung des Fahrzeugs 1 auf der Gefällestrecke GA vorzugsweise nicht genutzt oder nur genutzt, beispielsweise durch ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs 1, wenn das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max allein durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors auf die oben beschriebene Weise nicht vermeidbar wäre.
Eine in den Figuren nicht dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens umfasst zweckmäßigerweise eine Positionsermittlungseinheit zur Ermittlung einer aktuellen Position des Fahrzeugs 1, eine Streckenprofilermittlungseinheit zur Ermittlung des vorausliegenden Streckenprofils SP, eine Vorausschausimulationseinheit zur Prognose zumindest einer Geschwindigkeitstrajektorie vTA, vTO des Fahrzeugs 1 für das vorausliegende Streckenprofil SP und eine Gangstufenermittlungseinheit zur Ermittlung der Gangstufe des Getriebes des Antriebsstrangs, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max vermeidbar ist, wenn diese Überschreitung der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max durch die Vorausschausimulationseinheit prognostiziert wurde. Zusätzlich kann die Vorrichtung beispielsweise die Anzeigeeinheit 2 zur Ausgabe der Schaltempfehlung SE und/oder weiterer Informationen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung beispielsweise eine haptische und/oder akustische Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Schaltempfehlung SE und/oder weiterer Informationen umfassen. insbesondere bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe umfasst die Vorrichtung zweckmäßigerweise eine Getriebesteuereinheit als Einlegevorrichtungseinheit zum Einlegen der ermittelten Gangstufe. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zweckmäßigerweise zumindest eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit zur Steuerung und/oder Regelung einer Bremsanlage des Fahrzeugs 1, beispielsweise der Dauerbremsanlage und/oder der Betriebsbremsanlage, um auch dann das Fahrzeug 1 durch eine vorzugsweise automatische Bremsung unter der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit v_max zu halten, wenn die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb allein nicht ausreicht.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Anzeigeeinheit
3: Kombiinstrument
eA: ebener Abschnitt
GA: Gefälleabschnitt
P: Position
pB: prädiktiver Bremsvorgang
pH: prädiktives Herunterschalten
R: Geschwindigkeitsreduktion
RB: Rollbetrieb
s: Weg
SE: Schaltempfehlung
SP: Streckenprofil
SV: Schaltvorgang
v: Geschwindigkeit
v_B: Bremsgeschwindigkeit
v_max: Maximalgeschwindigkeit
vT10: Geschwindigkeitstrajektorie für die zehnte Gangstufe
vT11: Geschwindigkeitstrajektorie für die elfte Gangstufe
vT12: Geschwindigkeitstrajektorie für die zwölfte Gangstufe
vTA: Geschwindigkeitstrajektorie für die aktuell eingelegte Gangstufe
vTO: optimierte Geschwindigkeitstrajektorie
v_s: Wunschgeschwindigkeitsvorgabe

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 102013009279 A1 [0002, 0035]
DE 102008019174 A1 [0003, 0035]
DE 102009033866 A1 [0004, 0035]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs (1), wobei in Abhängigkeit eines vorausliegenden Streckenprofils (SP) eine Betriebsstrategie für den Antriebsstrang ermittelt wird und wobei mittels einer Vorausschausimulation zumindest eine Geschwindigkeitstrajektorie (vTA, vTO) des Fahrzeugs (1) für das vorausliegende Streckenprofil (SP) prognostiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer prognostizierten Überschreitung einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v_max) eine Gangstufe eines Getriebes des Antriebsstrangs ermittelt wird, bei welcher durch eine Motorbremswirkung eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs in einem Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v_max) vermeidbar ist, und eine Schaltempfehlung (SE) zum Einlegen der ermittelten Gangstufe generiert wird und/oder die ermittelte Gangstufe an einer ermittelten Position (P) auf dem Streckenprofil (SP) eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltempfehlung (SE) zum Einlegen einer kleinsten Gangstufe generiert wird und/oder eine kleinste Gangstufe an einer ermittelten Position (P) auf dem Streckenprofil (SP) eingelegt wird, wenn keine Gangstufe ermittelt werden konnte, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v_max) vermeidbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen der ermittelten Gangstufe, während des Einlegens der ermittelten Gangstufe und/oder nach dem Einlegen der ermittelten Gangstufe eine optische, akustische und/oder haptische Information generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer ermittelten ablehnenden Reaktion eines Fahrzeugführers das Einlegen der Gangstufe unterbleibt oder rückgängig gemacht wird oder eine vom Fahrzeugführer vorgegebene Gangstufe eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des vorausliegenden Streckenprofils (SP) ermittelt wird, in welchem der Antriebsstrang in einem Rollbetrieb (RB) des Fahrzeugs (1) mit voneinander entkoppeltem Verbrennungsmotor und Getriebe betreibbar ist, ohne die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit (v_max) zu überschreiten, wobei dieser Rollbetrieb (RB) bei der Ermittlung der Gangstufe berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschnitt für den Rollbetrieb (RB) ein Abschnitt vor einem Gefälleabschnitt (GA) und/oder ein Anfangsabschnitt des Gefälleabschnitts (GA) und/oder ein Gefälleendabschnitt und/oder ein Abschnitt nach dem Gefälleabschnitt (GA) des vorausliegenden Streckenprofils (SP) ermittelt werden/wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierungsempfehlung zur Aktivierung des Rollbetriebs (RB) generiert wird und/oder der Rollbetrieb (RB) aktiviert wird, sobald sich das Fahrzeug (1) am Anfang des zumindest einen Abschnitts für den Rollbetrieb (RB) auf dem Streckenprofil (SP) befindet.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine Positionsermittlungseinheit zur Ermittlung einer aktuellen Position des Fahrzeugs (1), eine Streckenprofilermittlungseinheit zur Ermittlung des vorausliegenden Streckenprofils (SP), eine Vorausschausimulationseinheit zur Prognose zumindest einer Geschwindigkeitstrajektorie (vTA, vTO) des Fahrzeugs (1) für das vorausliegende Streckenprofil (SP) und eine Gangstufenermittlungseinheit zur Ermittlung der Gangstufe des Getriebes des Antriebsstrangs, bei welcher durch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs im Schubbetrieb das Überschreiten der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v_max) vermeidbar ist, wenn diese Überschreitung der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit (v_max) durch die Vorausschausimulationseinheit prognostiziert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, aufweisend eine Einlegevorrichtungseinheit zur Einlegung der ermittelten Gangstufe, welche an einer ermittelten Position (P) die ermittelte Gangstufe des Getriebes des Antriebsstrangs automatisch einlegt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, aufweisend eine Anzeigeeinheit zur Anzeige einer Schaltempfehlung in die ermittelte Gangstufe, welche an einer ermittelten Position (P) die ermittelte Gangstufe des Getriebes des Antriebsstrangs als Schaltempfehlung anzeigt.