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Dokumentenidentifikation DE19958393A1 07.06.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Gerhardt, Juergen, 71739 Oberriexingen, DE
DE-Anmeldedatum 03.12.1999
DE-Aktenzeichen 19958393
Offenlegungstag 07.06.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.2001
IPC-Hauptklasse B60K 26/00
IPC-Nebenklasse F02D 29/02   
Zusammenfassung Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps vorgeschlagen, bei welchem der Fahrertyp aus einem gemittelten Kraftstoffverbrauch abgeleitet wird.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps.

Aus der DE 196 15 806 ist ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung bekannt. Dort wird bei einer Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs ein Faktor berücksichtigt, welcher den Fahrertyp repräsentiert. Dieser Faktor wird in einem anderen Steuereinheit, insbesondere einem Getriebesteuersystem, ermittelt und übertragen. Im bevorzugten Anwendungsfall wird abhängig von der Fahrertypinformation die maximal zugelassene Momentenänderung der Antriebseinheit beeinflußt, insbesondere die Änderung des aus dem Betätigungssignal eines Bedienelements abgeleiteten Fahrerwunsches. Da im vorliegenden Fall die Fahrertypinformation von einem zweiten Steuersystem übermittelt wird, sind zusätzliche Maßnahmen zum Empfang dieser Information notwendig bzw. kann eine fahrertypabhängige Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs nicht stattfinden, wenn eine solche Information beispielsweise wegen des Fehlens des zweiten Steuersystems nicht verfügbar ist.

Vorteile der Erfindung

Durch die Ableitung der Fahrertypinformation aus einem zeitlich gemittelten Kraftstoffverbrauch, der ein Maß für die vom Fahrer über einen bestimmten Zeitraum angeforderten Leistung des Fahrzeugs ist, wird eine fahrertypabhängige Steuerung auch dann ermöglicht, wenn eine Fahrertypinformation von externen Systemen nicht zur Verfügung steht, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben.

Darüber hinaus ist die auf der Basis des Kraftstoffverbrauchs ermittelte Fahrertypinformation genauer als die nach herkömmlichen Verfahren ermittelte (die insbesondere den Fahrertyp aus der Pedalstellung herleiten). Dies deswegen, weil die gemittelte Kraftstoffverbrauch das tatsächliche Fahrerverhalten genauer beschreibt.

Besonders genau ist die Bestimmung des Fahrertyps, wenn die Meereshöhe bzw. deren Änderung berücksichtigt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Motormoments über der Drehzahl, in welchem unter anderem eine Fahrwiderstandslinie für eine bestimmte Gangstufe sowie Linien konstanten spezifischen Verbrauchs dargestellt sind. Fig. 3 schließlich zeigt ein Flußdiagramm, welches eine bevorzugte Ausführungsform zur Ermittlung des Fahrertyps auf der Basis eines gemittelten Kraftstoffverbrauchs zeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 10, die wenigstens über eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocomputer 14 und wenigstens eine Ausgangsschaltung 16 verfügt. Eingangsschaltung, Mikrocomputer und Ausgangsschaltung sind über ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden die folgenden Eingangsleitungen zugeführt: eine Eingangsleitung 20 von einer Messeinrichtung 22 zur Erfassung der Fahrpedalstellung wped, eine Eingangsleitung 24 von einer Meßeinrichtung 26 zur Erfassung der Drosselklappenstellung wdk, eine Eingangsleitung 28 von einer Meßeinrichtung 30 zur Erfassung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse hfm, eine Eingangsleitung 32 von einer Meßeinrichtung 34 zur Erfassung der Motordrehzahl nmot und Eingangsleitungen 36 bis 40 von Meßeinrichtungen 42 bis 46 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs, die zur Durchführung der Motorsteuerung benötigt werden, wie beispielsweise Ansauglufttemperatur, Umgebungsdruck, etc. Über die Ausgangsschaltung 16 steuert die elektronische Steuereinheit 10 Leistungsparameter der Brennkraftmaschine. So wird die Füllung der Brennkraftmaschine durch Beeinflussung der Luftzufuhr der Brennkraftmaschine über eine Drosselklappe 48 gesteuert. Ferner wird der Zündzeitpunkt eingestellt (50), die Kraftstoffzumessung beeinflußt (52) und/oder ein Turbolader (54) gesteuert.

Die prinzipielle Funktionsweise der Motorsteuerung, die in der Steuereinheit 10 ausgeführt wird, ist z. B. aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Wenigstens auf der Basis der Fahrpedalstellung wped wird ein Sollwert für ein Drehmoment der Brennkraftmaschine ermittelt, welches dem Fahrerwunsch entspricht. Dieses wird gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Sollmomente von externen und internen Funktionen wie Antriebsschlupfregelung, Drehzahlbegrenzung, Geschwindigkeitsbegrenzung, etc. in einen Momentensollwert umgewandelt. Der Momentensollwert wird dann wenigstens unter Berücksichtigung der Motordrehzahl in entsprechenden Kennfeldern, Tabellen oder Berechnungsschritten in einen Sollwert für die Füllung, d. h. für die relative Luftfüllung pro Zylinderhub, normiert auf eine maximal mögliche Zylinderfüllung, umgesetzt. Abhängig von diesem Sollfüllungswert werden unter Berücksichtigung der physikalischen Zusammenhänge im Saugrohr ein Solldrosselklappenstellungswert bestimmt, der durch einen entsprechenden Regelkreis eingestellt wird. Ferner wird gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Istmoments wenigstens der Zündwinkel und/oder die Kraftstoffzumessung beeinflußt, wobei das Istmoment an das Sollmoment herangeführt wird.

Wie im eingangs genannten Stand der Technik erwähnt, ist es vorteilhaft, wenigstens einen Parameter der Motorsteuerung vom Fahrertyp abhängig vorzugeben. Dadurch kann das dynamische Verhalten des Fahrzeugs an den jeweiligen Fahrertyp angepaßt werden und somit die Zufriedenheit des jeweiligen Fahrers mit dem Fahrverhalten verbessert werden. Um eine entsprechende Wahl des wenigstens einen Parameters zu ermöglichen, ist eine Information über den Fahrertyp notwendig. Diese wird, wie nachfolgend beschrieben, aus einem zeitlich gemittelten Kraftstoffverbrauch abgeleitet.

Dabei wird von der Kenntnis der zum stationären Betrieb des Fahrzeugs in einer Gangstufe notwendigen Leistung und des sich daraus ergebenden Verbrauchs ausgegangen. Basis hierfür ist eine in der Motorsteuerung abgelegte Fahrwiderstandskurve für jede Gangstufe sowie der Kurven konstanten Verbrauchs wie in Fig. 2 dargestellt, aus der zur Überwindung der Fahrwiderstände notwendige Verbrauch hervorgeht.

Fig. 2 zeigt ein derartiges Kennfeld für eine Gangstufe. Dort ist das Drehmoment Md bzw. die Leistung der Brennkraftmaschine über der Drehzahl n aufgetragen. 1 zeigt die Kurve des maximalen Drehmoments. 2 ist die Linie konstanter Leistung für die vorliegende Gangstufe, während mit 3 die Fahrwiderstandslinie (das zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene abhängig von der Drehzahl erforderliche Drehmoment) in dieser Gangstufe darstellt ist. Die Linien 5 zeigen die Linien konstanten spezifischen Verbrauchs.

Das dargestellte Diagramm ist in der Motorsteuerung für jede Gangstufe abgelegt und wird auf einem Motorprüfstand für jedes Wertepaar (Drehmoment/Drehzahl) für den jeweiligen Motortyp ermittelt. Die Fahrwiderstandskurve 3 beschreibt für jede Drehzahl in einer Getriebeübersetzung das Drehmoment, das zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene benötigt wird. Diese Kurve wird mittels Applikation für jeden Fahrzeugtyp bestimmt. Die Kurve konstanter Leistung 2 zeigt das Drehmoment über der Drehzahl, für welches sich eine konstante Leistung des Motors ergibt.

Aus diesen Werten kann für die aktuelle Drehzahl der spezifische Kraftstoffverbrauch bei Anforderung der Leistung, die entsprechend der Fahrwiderstandslinie zur Überwindung der Fahrwiderstände benötigt wird, ermittelt werden. Aus einem Vergleich mit dem zeitlich gemittelten Istwert wird der Fahrertyp abgeleitet, wobei ein sportlicherer Fahrer angenommen wird, wenn sich ergibt, daß ständig über dem Notwendigen Leistung angefordert wird.

Zur Bestimmung des Fahrertyps wird zunächst ermittelt, ob eine Konstantfahrt vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn die Gangstufe konstant, die Drehzahländerung innerhalb eines Fensters und/oder die Istmomentenänderung innerhalb eines Fensters liegt. Dann wird der aktuelle Arbeitspunkt festgestellt (Wertepaar Istmoment, Istdrehzahl) und abhängig davon ein Bereich der Fahrwiderstandslinie für den aktuellen Gang markiert. Danach wird der Sollwert für den spezifischen Kraftstoffverbrauch in diesem Bereich der Fahrwiderstandslinie ermittelt. Dies erfolgt entweder Offline oder mittels Kennfeldberechnung. Der Sollwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch ergibt sich beispielsweise aus folgender Gleichung:



KV = be.Mdeff.2π.n



wobei KV den absolute Kraftstoffverbrauch darstellt, Mdeff repräsentiert das Drehmoment, welches sich gemäß dem ausgewählten Bereich der Fahrwiderstandslinie bei der aktuellen Motordrehzahl ergibt, n die aktuelle Motordrehzahl und be den für diesen Betriebspunkt (vgl. auch Fig. 2, MdA, nA) in dem entsprechenden Bereich der Fahrwiderstandslinie sich ergebende spezifische Verbrauch.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise auf der Basis eines Umgebungsdruckssensors oder anderer, die Meereshöhe anzeigende Größen Bergfahrt oder Talfahrt ermittelt. Abhängig von der Änderung dieser Größe wird der Kraftstoffverbrauchswert KV korrigiert, indem der ermittelte Kraftstoffverbrauch KV mit einem Höhenfaktor korrigiert wird.

Der Istwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch wird aus Basisgrößen der Motorsteuerung ermittelt. Er ergibt sich z. B. durch:



KVIST = teff.EVK.n



wobei KVIST der Istwert des absoluten Kraftstoffverbrauchs ist, teff die effektive Einspritzzeit (für die das Ventil tatsächlich geöffnet ist), EVK eine für das Einspritzventil typische Konstante, welche die Umsetzung der Zeit in Volumen beschreibt, sowie die aktuelle Motordrehzahl n. Dieser Istwert wird über Zeit oder die Fahrstrecke gemittelt, um auf diese Weise einen gemittelten aktuellen Kraftstoffverbrauch zu erhalten.

Der ermittelte, ggf. korrigierte Sollwert wird dann mit dem gemittelten Istwert verglichen. Ist der Istwert größer als der Sollwert, wird die Pedalkennlinie eine Stufe sportlicher gestellt, im anderen Fall eine Stufe komfortabler. Danach erfolgt keine weitere Korrektur der Pedalkennlinie in dieser Konstantfahrphase. Vielmehr wird bis zur nächsten Konstantfahrphase gewartet, um eine erneute Korrektur vorzunehmen.

Ferner kann daraus eine Fahrtypinformation (z. B. eine zu setzende Marke oder ein Wert) abgeleitet werden, der anderen Funktionen oder Steuersystemen zur Verfügung gestellt wird.

Der Ermittlung des Fahrertyps liegt also der Gedanke zugrunde, daß, wenn der über eine bestimmte Zeit gemittelte Verbrauch in einem bestimmten Gang ständig deutlich oberhalb des für den Fahrwiderstand notwendigen Verbrauchs liegt, der Fahrer ständig mehr Leistung anfordert, als zur Deckung der Fahrwiderstände notwendig ist. Es muß also ein sportlicherer Fahrer vorliegen, so daß eine entsprechende Korrektur des Betriebsparameters angebracht ist. Wird der in der Kurve abgelegte Verbrauch eingehalten oder nur geringfügig überschritten, führt dies zu der Interpretation, daß ein komfortbetonter Fahrertyp vorliegt. Entsprechend wird der Betriebsparameter verstellt.

Bei Bergfahrten weicht der aktuelle Durchschnittsverbrauch infolge der Hangabtriebskräfte von dem bei ebener Fahrt ab. Bei Bergfahrt ist also der zur Deckung der Fahrwiderstände benötigte Verbrauch höher, bei Talfahrt niedriger. Dieser Effekt ist auf zwei verschiedene Art und Weise nutzbar.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Meereshöhe bei der Ermittlung des Fahrertyps nicht berücksichtigt. Dann wird die Reaktion des Fahrzeugs bei Bergfahrt automatisch spontaner, bei Talfahrt automatisch komfortabler, weil der Istverbrauch in entsprechender Weise vom Sollverbrauch abweicht. Dies kann in einigen Anwendungsfällen erwünscht sein.

In einem anderen Ausführungsbeispiel findet eine Höhenkorrektur wie oben erwähnt statt. Dann wird durch Korrektur der Fahrwiderstandskennlinie über der Höhe oder über der Höhenänderung das in der Ebene parametrierte Verhalten des Fahrzeugs auch bei Berg- oder Talfahrt beibehalten.

In vorteilhafter Weise wird der ermittelte Fahrertyp anderen Steuersystemen, beispielsweise einer Getriebesteuerung zur Verfügung gestellt.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die oben beschriebene Vorgehensweise als Programm des Rechners 14 der Steuereinheit zur Motorsteuerung realisiert. Am Beispiel des Flußdiagramms der Fig. 3 ist ein solches Programm skizziert.

Das Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten gestartet. Im ersten Schritt 100 wird überprüft, ob eine Konstantfahrt vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn sich die Gangstufe nicht ändert und die Drehzahl- und/oder Istmomentenänderung innerhalb eines vorgegebenen Fensters bleibt. Liegt keine Konstantfahrt vor, wird im Schritt 101 die Marke "Konstantfahrt" zurückgesetzt, der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt. Wurde ein Konstantfahrtzustand erkannt, wird im Schritt 102 überprüft, ob die Marke "Konstantfahrt" gesetzt ist. Ist dies der Fall hat während dieser Konstantfahrt bereits eine Korrektur des Parameters stattgefunden hat. Das Programm wird dann beendet und zur gegebenen Zeit wiederholt.

Ist die Marke nicht gesetzt, wird im Schritt 104 auf der Basis der aktuelle Drehzahl nA und des aktuellen Drehmoments MdA der aktuelle Bereich der Fahrwiderstandskennlinie für den gewählten Gang bestimmt. Daraufhin wird im Schritt 106 nach Maßgabe beispielsweise der obigen Gleichung der Sollwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch ermittelt. Dieser wird ggf. gemäß Schritt 108 abhängig von der Erkennung der Berg- oder Talfahrt korrigiert. Im darauffolgenden Schritt 110 wird z. B. nach Maßgabe der oben dargestellten Gleichung der Istwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch ermittelt und im darauffolgenden Schritt 112 zeitlich oder über eine vorgegebenen Fahrtstrecke gemittelt. Ergebnis ist ein mittlerer Istwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch im gewählten Bereich der Fahrwiderstandslinie. Daraufhin wird im Schritt 114 der Soll- und der ermittelte Istwert miteinander verglichen. Ist der Istwert größer als der Sollwert, wird der Parameter, beispielsweise die Pedalkennlinie, eine Stufe sportlicher gestaltet, andernfalls eine Stufe komfortabler. Daraufhin wird im Schritt 116 die Marke "Konstantfahrt" gesetzt und das Programm beendet.

Die beschriebene Vorgehensweise ist sowohl in Verbindung mit Benzinmotoren als auch mit Dieselmotoren einsetzbar.

Die beschriebene Vorgehensweise findet dabei für jede Gangstufe statt, wobei eine Änderung des wenigstens einen fahrertypabhängigen Parameters oder des Fahrertypwertes selbst immer dann stattfindet, wenn in einer Gangstufe während einer Konstantfahrt sich eine Abweichung zwischen Soll- und Istwert ergibt, die eine Anpassung des jeweiligen Faktors erfordert.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Ermittlung des Fahrertyps, wobei abhängig des Fahrertyps wenigstens ein Parameter zur Steuerung des Fahrzeugs verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrertyp aus einem gemittelten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs abgeleitet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert für den Kraftstoffverbrauch auf der Basis des aktuellen Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine ermittelt wird, dieser mit einem gemittelten Istwert verglichen und daraus ein Maß für den Fahrertyp oder eine Korrektur des Parameters abgeleitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fahrwiderstandskennlinie für jede Gangstufe in Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl abgelegt ist, auf deren Basis ein Sollwert für den Kraftstoffverbrauch ermittelt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für den absoluten Kraftstoffverbrauch auf der Basis des aktuellen Betriebspunktes sowie des zur Überwindung der Fahrwiderstände in diesem Betriebspunkt notwendigen spezifischen Kraftstoffverbrauch berechnet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert durch eine die Meereshöhe repräsentierende Größe bzw. deren Änderung korrigiert wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert für den Kraftstoffverbrauch aus der effektiven Einspritzzeit und der Motordrehzahl bestimmt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sportlicher Fahrer erkannt wird, wenn der gemittelte Istwert größer als der Sollwert ist, ein komfortbetonter Fahrer erkannt wird, wenn der Istwert gleich oder nur wenig größer als der Sollwert ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Fahrertyps während einer Konstantfahrt des Fahrzeugs erfolgt, vorzugsweise nur einmal während einer Konstantfahrt.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalkennlinie, die die Betätigungsgröße eines Pedals durch den Fahrer in einen Sollwert für die Motorsteuerung umsetzt, abhängig vom Fahrertyp verändert wird und/oder der Fahrertyp an weitere Steuersysteme abgegeben wird.
  10. 10. Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps, mit einer Steuereinheit, welche wenigstens einen Parameter zur Steuerung des Fahrzeugs abhängig vom ermittelten Fahrertyp einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit Mittel umfaßt, welche auf der Basis eines gemittelten Kraftstoffverbrauchs den Fahrertyp ableiten.






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