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DE102015211926A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln bzw. Bewerten einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln bzw. Bewerten einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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DE102015211926A1
DE102015211926A1 DE102015211926.2A DE102015211926A DE102015211926A1 DE 102015211926 A1 DE102015211926 A1 DE 102015211926A1 DE 102015211926 A DE102015211926 A DE 102015211926A DE 102015211926 A1 DE102015211926 A1 DE 102015211926A1
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motor vehicle
performance characteristic
determined
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Andreas Erban
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs (1), wobei eine initiale Soll-Trajektorie (vTar) geplant und an eine Bewertungseinheit (VCU) übermittelt wird, wobei von der Bewertungseinheit (VCU) ein von der initialen Soll-Trajektorie abhängiger realisierbarer Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotMaxSlipLim, DrvTrqPotEco, DrvTrqPotEcoSlipLim, RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) einer Leistungskenngröße empfangen wird, und daraus eine korrigierte Soll-Trajektorie (vTarCorr) abhängig vom ermittelten realisierbaren Verlauf der Leistungskenngröße bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, das eingerichtet ist, dieses Verfahren durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2012 200 196 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebsleistung eines Kraftfahrzeugs, das einen parallelen oder leistungsverzweigten Hybridantrieb mit mindestens einem Verbrennungsmotor mindestens einer elektrischen Maschine und mindestens einem an die elektrische Maschine angeschlossenen elektrischen Energiespeicher aufweist, bekannt, wobei die Steuerung der Antriebsleistung in Abhängigkeit von mindestens einer eine jeweilige Leistungsanforderung an den Hybridantrieb bestimmende Vorgabe mindestens eines Bewegungsparameters und/oder einer Kraft und/oder eines erfolgt, wobei die Vorgabe des mindestens einen Bewegungsparameters und/oder der Kraft und/oder des Moments durch mindestens einen Toleranzbereich begrenzt wird, wobei die Steuerung und/oder Regelung der Antriebsleistung innerhalb des Toleranzbereichs weiterhin auch in Abhängigkeit von einer aktuell maximal möglichen Antriebsleistung der elektrischen Maschine erfolgt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Verfahrensansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
  • Gemäß eines ersten Aspekts betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs, also eines Soll-Verlaufs einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Hierbei wird eine initiale Soll-Trajektorie geplant und an eine Bewertungseinheit (wie z.B. eine VCU) übermittelt. Von der Bewertungseinheit wird ein von der initialen Soll-Trajektorie abhängiger realisierbarer Verlauf einer Leistungskenngröße empfangen. Diese zeitlichen Verläufe können beispielsweise als Vektoren kodiert werden. Diese Leistungskenngröße kann insbesondere ein Drehmoment oder eine physikalische Leistung der Vortriebseinheiten, insbesondere der Brennkraftmaschine und/oder elektrischer Motoren sein. Der Begriff „Vortriebseinheiten“ kann hierbei so weit gefasst verstanden werden, dass er auch abbremsende Einheiten (also den Vortrieb negativ beeinflussende Einheiten) wie beispielsweise eine elektrische Maschine, die Bewegungsenergie rekuperiert, umfasst. Anschließend wird eine korrigierte Soll-Trajektorie abhängig vom ermittelten realisierbaren Verlauf der Leistungskenngröße ermittelt.
  • Dies hat den Vorteil, dass Limitierungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs adäquat berücksichtig werden können. Dadurch lässt sich die Soll-Trajektorie so planen, dass das Kraftfahrzeug genau entlang dieser Soll-Trajektorie geführt werden kann.
  • Vorzugsweise wird die Leistungskenngröße auf Radebene ermittelt, d.h. die so ermittelte Leistungskenngröße entspricht der Leistungskenngröße, die von den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs auf eine Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug fährt, übertragen wird. Es ist alternativ aber auch möglich, dass die Leistungskenngröße so ermittelt wird, ihr ermittelter Wert dem Wert entspricht, der von den Vortriebseinheiten erzeugt wird.
  • Die korrigierte Soll-Trajektorie unterscheidet sich nicht notwendigerweise von der initialen Soll-Trajektorie. Sie kann auch die identischen Werte annehmen.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass neben der initialen Soll-Trajektorie auch ein initialer Soll-Verlauf der Leistungskenngröße ermittelt und, beispielsweise gemeinsam mit der Soll-Trajektorie, an die Bewertungseinheit übermittelt wird. Der empfangene realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße ist dabei auch abhängig vom ermittelten initialen Soll-Verlauf der Leistungskenngröße. Hierbei entspricht der initiale Soll-Verlauf der Leistungskenngröße der initialen Soll-Trajektorie. D.h. der initiale Soll-Verlauf der Leistungskenngröße ist derart beschaffen, dass das Kraftfahrzeug der Soll-Trajektorie folgen würde, wenn der tatsächliche Verlauf der Leistungskenngröße diesem Soll-Verlauf entspräche. Hierdurch wird die Berücksichtigung von Limitierungen des Antriebsstrangs besonders einfach ermöglicht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der empfangene realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße dem initialen Soll-Verlauf entspricht, allerdings beschränkt auf eine maximal vom Kraftfahrzeug umsetzbare Leistungskenngröße. D.h. der realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße ist derart beschaffen, dass er dem initialen Verlauf der Soll-Trajektorie entspricht und an Punkten, an denen die Leistungskenngröße nicht vom Kraftfahrzeug umgesetzt werden kann, dem Maximalwert der Leistungskenngröße entspricht, der vom Kraftfahrzeug umgesetzt werden kann. Somit werden Limitierungen im Antriebsstrang auf besonders einfache Art und Weise berücksichtigt.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der realisierbare Verlauf einer verbrauchsoptimalen Umsetzung der initialen Soll-Trajektorie entspricht. D.h. wenn der tatsächliche Verlauf der Leistungskenngröße dem realisierbaren Verlauf entspricht, wird ein gesamter Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs beim Befahren der initialen-Solltrajektorie minimiert. Hierdurch wird ohne strukturelle Änderungen gegenüber den weiteren Aspekten eine Anpassung der Soll-Trajektorie an unterschiedliche Beriebsarten ermöglicht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der empfangene realisierbare Verlauf dem Verlauf einer maximal von einer Rekuperationseinheit des Kraftfahrzeugs rekuperierbaren Leistungskenngröße entspricht. Rekuperation bezeichnet hierbei wie üblich die Umwandlung von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in Energie, die in einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert wird. Dies ermöglicht, dass auch Grenzen des Antriebsstrangs hinsichtlich einer Verzögerung adäquat berücksichtigt werden können.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der ermittelte realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße abhängig von einem Reibwert einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug fährt, ermittelt wird. Dies kann bedeuten, dass dann, wenn ermittelt wird, dass sich der Reibwert über den Verlauf der Soll-Trajektorie ändert, der realisierbare Verlauf an jedem Punkt der Soll-Trajektorie abhängig von dem an diesem Punkt geltenden Reibwert ermittelt wird. Dadurch lässt sich die Soll-Trajektorie so planen, dass das Kraftfahrzeug noch genauer entlang dieser Soll-Trajektorie geführt werden kann.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann ein Verfahren zum Bewerten der von einer Trajektorienplanungseinheit empfangenen initialen Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, wobei abhängig von der initialen Soll-Trajektorie ein realisierbarer Verlauf der Leistungskenngröße ermittelt und an die Trajektorienplanungseinheit übermittelt wird.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass neben der initialen Soll-Trajektorie auch ein initialer Soll-Verlauf der Leistungskenngröße empfangen wird und der realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße auch abhängig vom initialen Soll-Verlauf der Leistungskenngröße ermittelt wird.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße dem auf eine maximal vom Kraftfahrzeug umsetzbare Leistungskenngröße beschränkten initialen Soll-Verlauf der Leistungskenngröße entspricht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der realisierbare Verlauf einer verbrauchsoptimalen Umsetzung der initialen Soll-Trajektorie entspricht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der realisierbare Verlauf dem Verlauf einer maximal von einer Rekuperationseinheit des Kraftfahrzeugs rekuperierbaren Leistungskenngröße entspricht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der ermittelte realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße abhängig von einem Reibwert einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug fährt, ermittelt wird.
  • In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens gemäß eines der oben genannten Aspekte, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die das Verfahren gemäß eines der oben genannten Aspekte durchführt.
  • 1 ein Kraftfahrzeug, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann;
  • 2 ein Strukturdiagramm zu Signalflüssen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 ein Flussdiagramm, dass ein Gesamtverfahren zum Planen und Bewerten der Soll-Trajektorie illustriert;
  • 4 ein Flussdiagramm, dass ein Verfahren zum Planen der Soll-Trajektorie illustriert.
  • 5 ein Flussdiagramm, dass ein Verfahren zum Bewerten der Soll-Trajektorie illustriert.
  • 6 zeitliche Verläufe von Soll-Trajektorien und Soll-Verläufen einer Leistungskenngröße;
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Kraftfahrzeung 1, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann. Das Kraftfahrzeug 1 wird von einer Brennkraftmaschine 10 angetrieben. Die Erfindung lässt sich aber ebenso in einem Elektrofahrzeug einsetzen, oder in einem Kraftfahrzeug mit hybridisiertem Antriebsstrang. Hierbei kommt es nicht darauf an, wie die Antriebsaggregate beschaffen sind. Denkbar ist also z.B. auch der Einsatz der Erfindung in einem Kraftfahrzeug, das mittels eines pneumatischen Systems hybridisiert ist, oder in einem Kraftfahrzeug, das mittels einer Gasturbine angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel ist eine elektrische Maschine 40 über eine mechanische Kopplung 50 (beispielsweise einen Riementrieb) an die Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 gekoppelt. Die elektrische Maschine 40 ist generatorisch betreibbar und an eine Batterie (nicht dargestellt) gekoppelt, in die sie elektrische Energie einspeisen kann. Sensoren 20 erfassen das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1. Sie kommunizieren über Kommunikationsverbindungen 30 mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98. Raddrehzahlsensoren 60 erfassen Drehzahlen von einem oder mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs 1 und kommunizieren ebenfalls über Kommunikationsverbindungen 30 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98 steuert die elektrische Maschine 40 über eine Kommunikationsverbindung 80 und die Brennkraftmaschine 10 über eine Kommunikationsverbindung 70 an. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98 umfasst ein maschinenlesbares Speichermedium 99, beispielsweise einen RAM-Speicher, auf dem Programme abgespeichert sind, die die Ansteuerung der elektrischen Maschine 40 und der Brennkraftmaschine 10 durchführen und die Sensorsignale der Sensoren 20, 30 auswerten. Es versteht sich für den Fachmann, dass nicht alle diese Funktionen auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98 verwirklicht sein müssen. Es ist auch möglich, dass die Funktionen auf eine Mehrzahl von Steuer- und/oder Regeleinrichtungen verteilt sind.
  • 2 zeigt ein Strukturdiagramm, in dem Signalflüsse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind. Eine Trajektorienplanungseinheit TRP ist ein zentrales Funktionsmodul zur Planung von Trajektorien für den autonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs 1. Sie plant auf der Basis verschiedener, dem Fachmann allgemein bekannter Funktionen und Informationen (beispielsweise auf Basis von Sensorsignalen der Sensoren 20, 30) eine Trajektorie. Diese Trajektorie kann wie beispielsweise in der DE 10 2012 200 196 A1 beschrieben genutzt werden, um eine Position des autonom betriebenen Kraftfahrzeugs 1 einzuregeln.
  • Die Trajektorienplanungseinheit TRP bestimmt beispielsweise auf Basis eines Soll-Verlaufs einer Position des Kraftfahrzeugs 1 einen initialen Soll-Verlauf einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1. Dieser initiale Soll-Verlauf der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 als Funktion der Zeit wird im Kontext dieser Erfindung auch als initiale Soll-Trajektorie vTar bezeichnet. Die initiale Soll-Trajektorie vTar muss – ebenso wie alle nachfolgend eingeführten Trajektorien – nicht zwangsläufig als Funktion der Zeit parametriert sein. Denkbar ist jede andere Parametrierung, mit der sich der zukünftige Verlauf der Trajektorie mathematisch als Kurve darstellen lässt. Insbesondere ist es möglich, dass diese oder einige der Trajektorien als Funktion des Ortes parametriert werden (denn beispielsweise aus der initialen Soll-Trajektorie als Funktion der Zeit kann auch das entsprechende Profil als Funktion des Orts, ausgehend von einem bekannten Startpunkt berechnet werden.) Vorzugsweise bezieht sich die folgende Betrachtung auf die unmittelbar von dem Kraftfahrzeug 1 zu befahrende Fahrstrecke. Die angesprochene Positionsregelung erstreckt sich dann auf den Nahbereich bzw. den Planungshorizont des Kraftfahrzeugs 1. Ein typischer derartiger Planungshorizont kann beispielsweise die nächsten 300m umfassen, oder beispielsweise (je nach Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1) einen Vorausschauhorizont von bis zu 20s umfassen. Damit wird der Bereich vor dem Kraftfahrzeug 1 abgedeckt, der mit üblicher Kraftfahrzeugssensorik 20 zur Objekterkennung erfasst werden kann.
  • Die Trajektorienplanungseinheit TRP empfängt optional von einem Navigationsgerät N optional ein Höhenprofil S. Ferner empfängt die Trajektorienplanungseinheit beispielsweise von einem Masseschätzer M-E optional einen geschätzten Wert m der Masse des Kraftfahrzeugs und optional einen Verlauf TrqR äußerer Fahrwiderstände.
  • Unter Einbeziehung von Höhenprofil S und/oder Schätzwert der Masse m und/oder Verlauf TrqR äußerer Fahrwiderstände bestimmt die Trajektorienplanungseinheit TRP optional auch einen initialen Soll-Verlauf DrvTrqTar einer Leistungskenngröße. Als Leistungskenngröße wird im Folgenden beispielhaft ein Drehmoment gewählt. Wie beschrieben sind aber auch andere Leistungskenngrößen denkbar. Die Trajektorienplanungseinheit TRP ermittelt also optional den Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar als Funktion der Zeit.
  • Die initiale Soll-Trajektorie vTar und der optionale Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar übermittelt die Trajektorienplanungseinheit TRP an eine Bewertungseinheit VCU. Die Bewertungseinheit VCU umfasst eine Motorsteuereinheit ECU und optional eine Getriebesteuereinheit TCU. Die Motorsteuereinheit ECU ermittelt abhängig von der initialen Soll-Trajektorie vTar den während der initialen Soll-Trajektorie vTar vorliegenden Verlauf eines von der Brennkraftmaschine 10 und/oder der elektrischen Maschine 40 maximal übertragbarem Drehmomente DrvTrqPotMax und/oder den verbrauchsoptimalen Verlauf der Drehmomente DrvTrqPotEco und/oder den Verlauf des von der elektrischen Maschine 40 maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax.
  • Diese Bestimmung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass entlang der initialen Soll-Trajektorie vTar Betriebspunkte der Brennkraftmaschine 10 und/oder der elektrischen Maschine 40 ermittelt werden. Die Getriebesteuereinheit TCU kann eine zu wählende Gangstufe eines Automatikgetriebes des Kraftfahrzeugs 1 ermitteln, welche dann ebenfalls in die Bestimmung eingehen kann. Die Aufteilung der zu leistenden Drehmomente zwischen Brennkraftmaschine 10 und elektrischer Maschine 40 kann derart geschehen, dass das in Summe auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment maximiert wird (bei der Bestimmung des maximal realisierbaren Soll-Verlaufs des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax) oder dass die Aufteilung zu einer verbrauchsoptimalen Betriebsstrategie führt (bei der Bestimmung des verbrauchsoptimalen Verlaufs des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEco).
  • Der maximal realisierbare Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax ist also ein prädiktiv ermittelter Verlauf einer Stellreserve des Antrieb 10, 40 des Kraftfahrzeugs 1. Der Bereich zwischen maximal realisierbarem Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und verbrauchsoptimalem Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEco liefert beispielsweise für eventuelle Notsituationen die Spannbreite für die Planung einer „Not-Trajektorie“.
  • Durch den Einsatz geeigneter Filter, beispielsweise in der Bewertungseinheit VCU, ist es möglich, auch etwaige Limitierungen der Brennkraftmaschine 10 und/oder der elektrischen Maschine 40 bei Drehmomentenwechseln zu berücksichtigen. Auch Komfortaspekte und Komponentenschutz können durch geeignete Filter gewährleistet werden.
  • Es ist nun möglich, dass die Bewertungseinheit den maximal realisierbaren Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und/oder den verbrauchsoptimalen Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEco und/oder den Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax an die Trajektorienplanungseinheit TRP zurückgibt.
  • Es ist aber auch möglich, dass diese Größen an eine Begrenzungseinheit ESP-P übermittelt werden. Diese Begrenzungseinheit ESP-P kann vorzugweise in einem ESP-Steuergerät realisiert sein. Die Begrenzungseinheit ESP-P kann von einem Radschlupfregler ESP-C einen Verlauf einer Schlupfgrenze des Antriebsdrehmoments DrvTrqSlipLim und/oder eine Schlupfgrenze des rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqSlipLim empfangen. Zudem limitieren diese Radschlupfregler im Bedarfsfall die jeweiligen Antriebsmomente, sodass die vorgegebenen Schlupfgrenzen eingehalten werden. Dies ermöglicht, dass unter Beibehaltung der Fahrstabilität ein Reibwert mue implizit berücksichtigt wird. Es ist aber alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Begrenzungseinheit ESP-P von einem Reibwertschätzer ESP-M einen geschätzten Verlauf des Reibwerts mue übermittelt bekommt. Der Reibwertschätzer ESP-M soll hierbei den Verlauf des Reibwerts mue mittels eines Algorithmus selbst schätzen. Es ist aber auch möglich, dass er diesen aus einer externen Datenbank übermittelt bekommt. Diese externe Datenbank ist beispielsweise auf einem Rechner abgelegt, auf den der Reibwertschätzer ESP-M über eine Datenübertragung (beispielsweise ein Funknetzwerk) zugreifen kann. Es ist insbesondere möglich, dass in dieser Datenbank Reibwerte hinterlegt sind, die auf Basis einer Rückmeldung von anderen Kraftfahrzeugen an die Datenbank ermittelt wurden.
  • Die Begrenzungseinheit ESP-P kann somit den maximal realisierbaren Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und/oder den verbrauchsoptimalen Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEco und/oder den Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax um zu erwartende Regeleingriffe von Fahrdynamikreglern wie einem Radschlupf-Regler oder einem Schleppmomenten-Regler korrigieren. Die Begrenzungseinheit ESP-P übermittelt dann einen korrigierten maximal realisierbaren Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMaxSlipLim und/oder einen korrigierten verbrauchsoptimalen Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEcoSlipLim und/oder einen korrigierten Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMaxSlipLim an die Trajektorienplangunseinheit TRP.
  • Abhängig von den rückgemeldeten Verläufen kann die Trajektorienplanungseinheit TRP die initiale Soll-Trajektorie vTar zu einer korrigierten Soll-Trajektorie vTarCorr korrigieren und ggf. den initialen Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar zu einem korrigierten Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr korrigieren. Das Verfahren kann dann mit diesen korrigierten Verfahren iteriert werden, ggf. auch mehrfach.
  • 3 illlustriert in einem Flussdiagramm den Ablauf des gesamten Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In Schritt 1000 wird die initiale Soll-Trajektorie vTar und der initiale Soll-Verflauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar über dem Prädiktionszeitraum ermittelt. Im folgenden Schritt 2000 wird hieraus, ggf. unter Berücksichtigung der zu wählenden Gangstufe des Getriebes, der maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und der verbrauchsoptimale Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEco und der Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax ermittelt.
  • Im folgenden Schritt 3000 werden etwaige Reglereingriffe zur Beibehaltung der Fahrstabilität ermittelt und somit die Verläufe der Schlupfgrenze des Antriebsdrehmoments DrvTrqSlipLim und der Schlupfgrenze des rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqSlipLim ermittelt.
  • Im folgenden Schritt 4000 werden der maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax bzw. der verbrauchsoptimale Verlauf der Leistungskenngröße DrvTrqPotEco auf Werte kleiner als die Schlupfgrenze des Antriebsdrehmoments DrvTrqSlipLim begrenzt, und somit der korrigierte maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMaxSlipLim und der korrigierte verbrauchsoptimale Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEcoSlipLim ermittelt. Ebenso wird der Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax auf Werte kleiner als die Schlupfgrenze des rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqSlipLim begrenzt und somit der korrigierte Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMaxSlipLim ermittelt.
  • Diese korrgierten Verläufe werden in Schritt 5000 an die Trajektorienplanungseinheit TRP übermittelt und in Schritt 6000 von der Trajektorienplanungseinheit empfangen. In Schritt 7000 überprüft die Trajektorienplanungseinheit TRP die initiale Soll-Trajektorie vTar unter Berücksichtigung der empfangenen Drehmomenten-Verläufe. Übersteigt der initiale Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar den korrgierten maximal realisierbaren Verlauf des Antriesbsdrehmoments DrvTrqPotMaxSlipLim, so wird eine korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr ermittelt und z.B. auf Kollisionsfreiheit hin durch die Trajektorienplanungseinheit TRP geprüft. Beispielsweise kann ein korrigierter Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr derart bestimmt werden, dass dieser Soll-Verlauf zu jedem Zeitpunkt Werte annimmt, die kleiner sind als die Werte des initialen Soll-Verlaufs des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar und des korrigierten maximal realisierbaren Verlaufs des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMaxSlipLim. Aus diesem korrigerten Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr wird dann die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr ermittelt.
  • In Schritt 8000 wird überprüft, ob die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr von der initialen Soll-Trajektorie vTar abweicht. Ist dies nicht der Fall (Ausgang „N“), endet die Trajektorienplanung in Schritt 9000 und die initiale Soll-Trajektrorie vTar wird umgesetzt. Ist dies hingegen der Fall (Ausgang „J“), ersetzt die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr, z.B. nach Prüfung auf Kollisionsfreiheit oder anderer denkbarer Korrekturen durch die Trajektorienplanungseinheit TRP, die initiale Soll-Trajektorie vTar und der korrigierte Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr den initialen Verlauf des Antriebsdrehmomens DrvTrqTar, und das Verfahren verzweigt zurück zu Schritt 2000.
  • 4 illustriert in einem Flussdiagramm den Ablauf des Teils des in 3 illustrierten Verfahrens, der in der Trajektorienplanungseinheit TRP abläuft.
  • In Schritt 1001 wird die initiale Soll-Trajektorie vTar und der initiale Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar über dem Prädiktionszeitraum ermittelt.
  • Im folgenden Schritt 2000, der in diesem Ausführungsbeispiel nicht in der Trajektorienplanungseinheit TRP abläuft und daher nicht in 4 dargestellt ist, wird hieraus, ggf. unter Berücksichtigung der zu wählenden Gangstufe des Getriebes, der maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und der verbrauchsoptimale Verlauf der Leistungskenngröße DrvTrqPotEco und der Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax ermittelt. Diese Verläufe werden der Bewertungseinheit VCU übermittelt.
  • In Schritt 6001 werden der korrigierte maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMaxSlipLim und der korrigierte verbrauchsoptimale Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotEcoSlipLim und der korrigierte Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegentTrqPotMaxSlipLim empfangen.
  • In Schritt 7001 überprüft die Trajektorienplanungseinheit TRP die initiale Soll-Trajektorie vTar unter Berücksichtigung der empfangenen Drehmomenten-Verläufe so wie zu Schritt 7000 beschrieben.
  • In Schritt 8001 wird überprüft, ob die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr von der initialen Soll-Trajektorie vTar abweicht. Ist dies nicht der Fall (Ausgang „N“), endet die Trajektorienplanung in Schritt 9001 und die initiale Soll-Trajektrorie vTar wird umgesetzt. Ist dies hingegen der Fall (Ausgang „J“), ersetzt die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr die initiale Soll-Trajektorie vTar und der korrigierte Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr den initialen Verlauf des Antriebsdrehmomens DrvTrqTar. Das Verfahren verzweigt zu Schritt 1002, in dem diese Verläufe an die Bewertungseinheit VCU übermittelt werden und fährt mit Schritt 6001 fort.
  • 5 illustriert in einem Flussdiagramm den Ablauf des Teils des in 3 illustrierten Verahrens, der in Bewertungseinheit VCU bzw. Begrenzungseinheit ESP-P durchgeführt wird.
  • In Schritt 2010 werden die initiale Soll-Trajektorie vTar und der initiale Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar empfangen. Hieraus wird, ggf. unter Berücksichtigung der zu wählenden Gangstufe des Getriebes, der maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax und der verbrauchsoptimale Verlauf der Leisungskenngröße DrvTrqPotEco und der Verlauf des maximal rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqPotMax ermittelt.
  • Schritt 3010 werden etwaige Reglereingriffe zur Beibehaltung der Fahrstabilität ermittelt und somit die Verläufe der Schlupfgrenze des Antriebsdrehmoments DrvTrqSlipLim und der Schlupfgrenze des rekuperierbaren Drehmoments RegenTrqSlipLim ermittelt..
  • Schritt 4010 werden der maximal realisierbare Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax bzw. der verbrauchsoptimale Verlauf der Leistungskenngröße DrvTrqPotEco auf Werte kleiner als die Schlupfgrenze des Antriebsdrehmoments DrvTrqSlipLim begrenzt, so wie zu Schritt 4000 beschrieben.
  • Diese korrgierten Verläufe werden in Schritt 5010 an die Trajektorienplanungseinheit TRP übermittelt. Damit endet dieser Teil des Verfahrens.
  • Die Trajektorienplanungseinheit TRP, die Bewertungseinheit VCU, die Motorsteuereinheit ECU, die Getriebesteuereinheit TCU, die ESP-Steuereinheit ESP-C, der Reibwertschätzer ESP-M und der Masseschätzer M-E können auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 98 realisiert sein, oder auf eine Mehrzahl von Steuer- und/oder Regeleinrichtungen 98 verteilt sein.
  • 6 zeigt beispielhaft den Verlauf der initialen Soll-Trajektorie vTar, der korrigierten Soll-Trajektorie vTarCorr, den initialen Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTar den korrigierten Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqTarCorr und den maximal realisierbaren Verlauf des Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax. Dargestellt sind Geschwindigkeit v bzw. Antriebsdrehmoment Trq über der Zeit t. Dargestellt ist ein Beschleunigungsvorgang über eine Prädiktionsweite von beispielsweise 10s.
  • Zu einem Zeitpunkt t0 prädiziert die Getriebesteuereinheit TCU, dass der Gang des Getriebes vom 3. Gang G3 in den vierten Gang G4 geschaltet wird. Dies führt zu einem Absinken des maximal realisierbaren Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax zum Zeitpunkt t0. Der initiale Soll-Verlauf des Antriebsdrehmoments überschreitet zum Zeitpunkt t0 daher das maximal realisierbare Antriebsdrehmoment DrvTrqPotMax und ist damit ab diesem Zeitpunkt t0 nicht mehr verfügbar. Die Trajektorienplanungseinheit TRP erkennt diese Abweichung und nimmt auf Basis des Verlaufs des maximal realisierbaren Antriebsdrehmoments DrvTrqPotMax eine Neuplanung der Soll-Trajektorie vor, d.h. die initiale Soll-Trajektorie vTar wird durch die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr ersetzt. Hieraus wird der korrigierte Soll-Verlauf DrvTrqTarCorr ermittelt, der beispielsweise für Zeitpunkte t > t0 kleinere Werte annimmt als das initial geforderte Antriebsdrehmoment DrvTrqTar und auch als das maximal realisierbare Antriebsdrehmoment DrvTrqPotMax. Die korrigierte Soll-Trajektorie vTarCorr kann daher mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch tatsächlich realisiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012200196 A1 [0002, 0028]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie eines Kraftfahrzeugs (1), wobei eine initiale Soll-Trajektorie (vTar) geplant und an eine Bewertungseinheit (VCU) übermittelt wird, wobei von der Bewertungseinheit (VCU) ein von der initialen Soll-Trajektorie abhängiger realisierbarer Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotMaxSlipLim, DrvTrqPotEco, DrvTrqPotEcoSlipLim, RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) einer Leistungskenngröße empfangen wird, und daraus eine korrigierte Soll-Trajektorie (vTarCorr) abhängig vom ermittelten realisierbaren Verlauf der Leistungskenngröße bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei neben der initialen Soll-Trajektorie (vTar) auch ein initialer Soll-Verlauf (DrvTrqTar) der Leistungskenngröße an die Bewertungseinheit (VCU) übermittelt wird, und wobei der empfangene realisierbare Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotMaxSlipLim, RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) der Leistungskenngröße auch abhängig vom ermittelten initialen Soll-Verlauf (DrvTrqTar) der Leistungskenngröße ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der empfangene realisierbare Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotMaxSlipLim) der Leistungskenngröße dem auf eine maximal vom Kraftfahrzeug (1) umsetzbare Leistungskenngröße beschränkten initialen Soll-Verflauf (DrvTrqTar) der Leistungskenngröße entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der realisierbare Verlauf (DrvTrqPotEco, DrvTrqPotEcoSlipLim) einer verbrauchoptimalen Umsetzung der initialen Soll-Trajektorie (vTar) entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der empfangene realisierbare Verlauf (RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) dem Verlauf einer maximal von einer Rekuperationseinheit (BRM) des Kraftfahrzeugs (1) rekuperierbaren Leistungskenngröße entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ermittelte realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße (DrvTrqPotMaxSlipLim, DrvTrqPotEcoSlipLim, RegenTrqPotMaxSlipLim)) abhängig von einem Reibwert einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug (1) fährt, ermittelt wird.
  7. Verfahren zum Bewerten einer von einer Trajektorienplanungseinheit (TRP) empfangenen initialen Soll-Trajektorie (vTar) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei abhängig von der initialen Soll-Trajektorie (vTar) ein realisierbarer Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotEco, DrvTrqPotMaxSlipLim, DrvTrqPotEco, DrvTrqPotEcoSlipLim, RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) einer Leistungskenngröße ermittelt und an die Trajektorienplanungseinheit (TRP) übermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 8, wobei von der neben der initialen Soll-Trajektorie (vTar) auch ein initialer Soll-Verlauf (DrvTrqTar) der Leistungskenngröße empfangen wird und der realisierbare Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotEco, DrvTrqPotMaxSlipLim, RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) der Leistungskenngröße auch abhängig vom initialen Soll-Verlauf (DrvTrqTa) der Leistungskenngröße ermittelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der realisierbare Verlauf (DrvTrqPotMax, DrvTrqPotMaxSlipLim) der Leistungskenngröße dem auf eine maximal vom Kraftfahrzeug (1) umsetzbare Leistungskenngröße beschränkten initialen Soll-Verflauf (DrvTrqTar) der Leistungskenngröße entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der realisierbare Verlauf (DrvTrqPotEco, DrvTrqPotEcoSlipLim) einer verbrauchoptimalen Umsetzung der initialen Soll-Trajektorie (vTar) entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 wobei der realisierbare Verlauf (RegenTrqPotMax, RegenTrqPotMaxSlipLim) dem Verlauf einer maximal von einer Rekuperationseinheit (40) des Kraftfahrzeugs (1) rekuperierbaren Leistungskenngröße entspricht.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ermittelte realisierbare Verlauf der Leistungskenngröße (DrvTrqPotMaxSlipLim, DrvTrqPotEcoSlipLim, RegenTrqPotMaxSlipLim)) abhängig von einem Reibwert einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug (1) fährt, ermittelt wird.
  13. Computerprogramm, das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.
  14. Maschinenlesbares Speichermedium (99), auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 17 gespeichert ist.
  15. Steuergerät (98), das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.
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