Rollende Fahrzeuge verringern abhängig von Fahrbahnneigung, Fahrwiderstand, bewegter Masse und anderen physikalischen Einflüssen häufig auch mit unterbrochenem Antrieb nur allmählich bzw. mitunter einige Zeit lang auch gar nicht an Geschwindigkeit. Ein laufender (Verbrennungs-) Motor ist dann oft nutzlos, da ein Großteil der dann aufgewendeten Energie durch die Bremswirkung des Motors gleich wieder verbraucht wird. Je nach den gegebenen physikalischen Bedingungen wirkt der Motor oft sogar konträr, da er das freie Rollen des Fahrzeugs bremst, und damit unökonomisch.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß in Betriebsphasen durchaus verzichtbaren Antriebs dieser bislang aus Sicherheitsgründen nicht abgestellt werden darf. Problematisch ist neben der mangelnden Kontrolle über die elementaren und sicherheitsrelevanten Funktionen des Fahrzeugs die fehlende jederzeitige Betriebsbereitschaft und der eingeschränkte Fahrkomfort.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst : Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Steuerung NTF es ermöglicht, den Antrieb während der Fahrt ohne Gefährdung der Betriebssicherheit abzuschalten. Die kinetische Energie des auf geeigneten Strecken, insbesondere Gefällestrecken, rollenden Fahrzeugs wird dann nicht ausgebremst, sondern genutzt. Daraus ergibt sich eine wesentlich bessere Verwertung der zur Mobilität eingesetzten Energie.

Voraussetzungen für den NTF-Einsatz sind : Fahrzeug mit (Verbrennungs-) Motor, bei Schaltgetriebe Kupplungsbetätigung sowohl herkömmlich als auch elektrisch/hydraulisch, bei Automatikgetriebe zusätzliche Kupplung bzw. Leerlaufansteuerung sowohl herkömmlich als auch elektrisch/hydraulisch, effizienter Starter- Generator, elektronisches Gaspedal, leistungsfähige Batterie, elektrische/hydraulische Versorgung der Servolenkung, Fliehkraft-, Neigungs-und Temperatursensoren.

Vorteilhaft sind elektronische Fahrstabilisierungsprogramme, Schubabschaltung, 42-Volt-Elektrik, Brennstoffzellentechnik zum Laden/zum Ersatz der Batterie bzw. zum Betreiben eines Hybridantriebs, erhöhte Kapazität/eventuell elektrische Versorgung des Bremskraftverstärkers.

Die seit etwa 2001 verfügbaren Starter-Generatoren gewährleisten sofortigen Motorstart, sie können den Motor augenblicklich in seinen Betriebszustand versetzen und unterstützen auch noch die Fahrzeugbeschleunigung.

Das Aufrechthalten des"Standgases"ist nicht unbedingt notwendig. Daher kann die Schubabschaltung das gesamte Motordrehzahlspektrum umfassen. Wenn NTF den Motor bremsend einsetzt, bleibt die Kraftstoffzufuhr immer abgeschaltet, so daß der Motor nach Ende seines Bremseinsatzes sofort wieder steht.

Hier wird NTF für den Einsatz in einem verbrennungsmotorbetriebenen Kraftfahrzeug mit Schaltgetriebe beschrieben, es ist aber auch bei allen anderen Antriebsarten einsetzbar. Auch bei Elektroantrieben kann eine Antriebsinaktivierung vorteilhaft sein.

Beschreibung NTF überwacht in sehr kurzen Meßintervallen (vorstellbar sind wenige Millisekunden) während des Fahrzeugbetriebs ständig die Fahrzeuggeschwindigkeit. Denkbar sind ca. 1-Sekunden-Abstände zwischen den Meßintervallen, oder auch längere Zeitabstände, die NTF weniger"nervös"machen würden. Wird zwischen zwei dieser Geschwindigkeitsmessungen keine bzw. eine vernachlässigbar geringe Geschwindigkeitsveränderung registriert, dann definiert NTF diese beschleunigungslose Phase als vom Fahrer gewählte "Wunschgeschwindigkeit Vo", kuppelt sofort aus und stoppt den Motor sofort danach ("Antriebsinaktivierung").

Innerhalb einer festzulegenden Geschwindigkeitstoleranz Vt (denkbar sind 98% von Vo als untere Toleranzgrenze Vtu und 101% als obere Toleranzgrenze Vto) wird dieser ausgekuppelte und motorgestoppte Zustand beibehalten. Je nach den beeinflussenden physikalischen Bedingungen wie Fahrbahnneigung, Fahrzeugmasse, Rollwiderstand, Windverhältnisse, Cw-Wert, Geschwindigkeit etc. kann dieser Zustand unterschiedlich lange andauern. Auf waagerechten Fahrbahnen und erst recht an Steigungen macht NTF keinen Sinn. Da völlig waagerechte Strecken aber eher die Ausnahme und nutzbare Gefällestrecken recht verbreitet sind, kann NTF häufig aktiv werden.

Oberhalb der fahrzeugindividuellen NTF-Maximalgeschwindigkeit VNTFmax und beim Rückwärtsfahren bleibt NTF inaktiv. Damit bleiben sehr schnelles Fahren und Rückwärtsfahren, und auch Motorstart, Anfahren und Anhalten unbeeinflußt. Die Einsatzbereitschaft sämtlicher Fahrzeugaggregate wie Batterie, Servolenkung, Bremskraftverstärker, Heizung, Klimaanlage, etc. wird während des Betriebs durch bedarfsweises automatisches Starten des Motors gesichert.

Unterschreiten der Geschwindigkeit Vo : Nachdem NTF die Wunschgeschwindigkeit Vo erkannt und den Antrieb inaktiviert hat, wird eine leichte Geschwindigkeitsabnahme (hier bis auf 98% von Vo) toleriert. Erst bei Unterschreiten dieser unteren Geschwindigkeitstoleranzgrenze Vtu startet NTF sofort den (Haupt-) Antrieb per Starter-Generator und bringt die Geschwindigkeit sofort mit mäßiger Beschleunigung wieder auf Vo.

Sollte bei den folgenden Geschwindigkeitsmeßintervallen keine Geschwindigkeitsveränderung registriert werden, erkennt NTF erneut Vo und macht sofort eine Antriebsinaktivierung. Dieser Vorgang wiederholt sich je nach den gegebenen Bedingungen entsprechend oft. Wenn die von NTF registrierten physikalischen Bedingungen einem ökonomisch sinnvollen und komfortablen Einsatz des NTF-Programms entgegenstehen, wie bei zu häufigem Abfall von Vo unter Vtu innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne bei hohem Leistungsaufwand des Motors an Steigungen und bei starkem Gegenwind, bei hoher Geschwindigkeit, und wenn bei schneller Kurvenfahrt und bei Kälte (Straßenglätte) die Gefahr des Fahrzeugausbrechens beim Reaktivieren des Antriebs besteht, macht NTF bis zur Messung günstigerer Parameter keine Antriebsinaktivierung.

Beim Starten des während der Fahrt NTF-inaktivierten Antriebs kann durch NTF die geschwindigkeits-und fahrstufenadäquate Motordrehzahl berechnet werden. Der Motor wird per Starter-Generator gestartet und die Drehzahl wird noch während des Einkuppelvorgangs auf das entsprechende Level angehoben, um das Ausbrechen des Fahrzeugs zu verhindern und den Kupplungsverschleiß zu minimieren.

Überschreiten der Geschwindigkeit Vo : Bei NTF-inalctiviertem Antrieb wird eine leichte Zunahme der Geschwindigkeit bis zur oberen Geschwindigkeitstoleranzgrenze Vto (hier 101% von Vo) toleriert. Wird Vto überschritten (bei starkem Gefälle), dann kuppelt NTF sofort zur Motorbremsung den dabei nicht startenden Motor ein und kuppelt erst bei Verlangsamung auf Vo wieder aus. Die weitere Geschwindigkeitsentwicklung kann wie immer durch Gasrücknahme oder Bremsen beherrscht werden, das Fahrzeug verhält sich wie gewohnt.

Motoranlassen und Anfahren (Beschleunigung aus dem Stand) geschieht wie gewohnt, denn NTF ist inaktiv.

Beschleunigung ("Gasgeben") während der Fahrt : - NTF ist im Moment des Gasgebens inaktiv : Antrieb reagiert wie gewohnt.

- NTF ist im Moment des Gasgebens aktiv : NTF startet den (Haupt-) Antrieb per Starter-Generator, der die Motordrehzahl sofort auf das erwartete Level bringt und kuppelt sofort ein. Bei vorhandenem Hilfsantrieb (siehe 2.) kann NTF berechnen, ob die Beschleunigung von diesem allein geleistet werden kann (was bei niedriger Geschwindigkeit und nur schwachem Gasgeben durchaus möglich ist).

Bei Erreichen von Vo-Bedingungen schaltet NTF den Antrieb wieder ab.

Das Starten des NTF-inaktivierten Antriebs geschieht sehr schnell, da ein Beschleunigungswunsch des Fahrers sofort durchgesetzt werden muß. Die sofortige Startbereitschaft (Motortemperatur bei Dieselfahrzeugen ! ) wird überwacht und und während der Fahrt permanent gewährleistet.

Geschwindigkeitsverminderung ("Gasrücknahme") : - NTF ist im Moment des Gaszurücknehmens inaktiv : Antrieb reagiert wie gewohnt.

- NTF ist im Moment des Gaszurücknehmens aktiv : Bei einer Rücknahme des Gaspedals um mehr als die Toleranz (s. u. ) macht NTF sofortigen eingekuppelten Motorstop. Sowie NTF bei den folgenden Geschwindigkeitsmeßintervallen wieder Vo erkennt, und das Gaspedal nicht in Standgasstellung steht, wird NTF wieder aktiv (behält dann diese neue Vo bei).

Wenn das Gaspedal in Standgasstellung steht, fällt die Geschwindigkeit bis auf Standgasgeschwindigkeit ab, und NTF bleibt inaktiv. Nachdem das Fahrzeug eine angemessene Zeit mit Standgasgeschwindigkeit gefahren ist, kann NTF auch für diese langsame Geschwindigkeit"Vo"erkennen und u. U. bei vorhandenem Hilfsantrieb (siehe Anspruch 2. ) diesen aktivieren.

Das (elektronische) Gaspedal kann bei aktivem NTF mit einer etwas erhöhten Toleranz arbeiten (diese Toleranz darf für den Durchschnittsfahrer nicht wahrnehmbar sein ; denkbar ist, daß ca. 2% der Gaspedalbewegung ignoriert werden), damit NTF nicht durch minimale, unwillkürliche Gasfußbewegungen übernervös reagiert.

Damit verbleibt NTF bei geringer Gasrücknahme ebenfalls bei der Antriebsinaktivierung. Erst bei Pedalbewegungen über diese Toleranz hinaus reaktiviert NTF den dann wie gewohnt reagierenden Antrieb.

Bremsen : Die Voraussetzungen für NTF-Aktivität sind nicht mehr gegeben. NTF bleibt daher bis zum nächsten Gasgeben inaktiv. Ein möglicherweise aktiver Hilfsantrieb wird sofort abgeschaltet. Damit zeigt das Fahrzeug normales Fahrverhalten und rollt a. wenn der Fahrer vor der Bremsung eingekuppelt hatte, weiterhin eingekuppelt im Schubbetrieb, b. wenn der Fahrer vor der Bremsung ausgekuppelt hatte, weiterhin ausgekuppelt mit je nach Zustand vor der Bremsung standgaslaufendem oder auch gestopptem Motor.

Bremsen bis zum Fahrzeugstillstand : War NTF bei Bremsbeginn inaktiv, dann läuft der Motor (natürlich nur bei getretener Kupplung !) im Standgas.

War NTF bei Bremsbeginn aktiv, dann steht der (zwischenzeitlich nur als Motorbremse genutzte) Motor.

Kuppeln : Das herkömmliche, fahrergesteuerte Auskuppeln hat in jedem Fall Priorität, der Fahrer kann jederzeit durch Treten des Kupplungspedals den Motor vom Getriebe trennen. Nur in eingekuppeltem Zustand kann NTF elektrisch/hydraulisch die Kupplung steuern.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß trotz häufiger aufzuwendender Beschleunigungsenergie der Gesamtenergieaufwand eines NTF-betriebenen Fahrzeugs geringer ist als der eines Fahrzeuges mit kontinuierlich arbeitendem Antrieb, da Leerlaufphasen, energievergeudendes Motorbremsen, unnötig angetriebene Nebenaggregate ete. drastisch eingeschränkt werden. NTF leistet damit einen Beitrag zur Ressourceneinsparung und zu weniger Lärm-und Schadstoffemission.

Im normalen Fahrbetrieb ist die kleine Zeitverzögerung, die beim Gasgeben zur Aktivierung des inaktivierten Antriebs benötigt wird, unbedeutend. Bei guter Abstimmung der Komponenten sollte im Fahrverhalten kaum wahrnehmbar sein, daß das Fahrzeug unterNTF betrieben wird. Die durch NTF tolerierte geringe Geschwindigkeitsab-bzw. zunahme liegt in einem Verkehrssicherheit und-Süß nicht störenden Bereich. Der Darchsohnittsfahrer kann seine Geschwindigkeit bei einem herkömmlich betriebenen Fahrzeug kaum jemals exakt einhalten, ebensowenig ein Tempomat Unter Alitagsbedingungen dilrRe die scheinbar konstante Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und erst recht des fließenden Straßenverkehrs ohnehin um einen größeren Betrag schwanken, als NTF zwischen Vto und Vtu toleriert. Möglicherweise fordert aber gerade das diesem System zugrundeliegende"m die gewählte Geschwindigkeit pendelnlassen"durch die Anleitung des Fahrers zu ruhigere, bewußterem und ökonomischerem Fahren die Beruhigung des Verkehrsflusses. Der übliche Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen puffert die durch NTF tolerierte Geschwindigkeitsschwankung ab.

2. NTF-optionaler Hybridantrieb zum längeren Erhalt der Toleranzgeschvindigkeit Das Ingangsetzen des Hauptantriebs in Phasen geringen Leistungsbedarfs eines Fahrzeugs ist häufig unnötig.

Daher aktiviert NTF einen auf das Fahrzeug abgestimmten, eher schwach ausgelegten, kleinen, leichten und möglichst ökonomischen Elektroantrieb erst dann, wenn während der Antriebsinaktivierung die Geschwindigkeit auf Vhyb (hier 99% von Vo, dh. etwa 50% der Toleranz zwischen Vo und Vtu) abgesunken ist.

Dieser elektronisch gesteuert moderat beschleunigende und möglichst ruhig laufende Hilfsantrieb (denkbar ist, daß er auf ebener Bahn eine Geschwindigkeit von 100 km/h gerade halten kann, aber auch ein"nur im Stadtverkehr mitschwirnmen können"ist vorstellbar} wird, nachdem er das Fahrzeug wieder auf Vo bescKeunigt hat, sofort aus-und nach erneutem Gescbwindigkeitsabfall auf hyb wieder eingekuppelt usw.. Die Kraftübertragung wird durch eine elektronisch gesteuerte Kupplung des Hilfsantriebs gewährleistet.

Fällt die Geschwindigkeit trotz Einsatz des Hilfsantriebs unter Vtu, oder wird der Hilfsantrieb innerhalb eines vorgegebenen Zeitmaßes zu häufig frequentiert, oder wird stärker und damit den Hilfsantrieb überfordernd Gas gegeben, oder sprechen die sonstigen Parameter gegen einen sinnvollen Einsatz des Ifsantriebs, dann aktiviert NTF sofort den Hauptantrieb und stoppt den Hilfsantrieb.

Solange sich daran anschließend die von NTF registrierten Parameter nicht zugunsten des Hilfsantriebs ändern, bleibt NTF inaktiv, d. h. der Hauptantrieb läuft weiter bis NTF wieder Vo erkennt.

Bei schnellem Abfall von Vo unter Vhyb (beispielsweise an einer Steigung) löst NTF den dann überforderten Elektroantrieb erst gar nicht aus, sondern startet sofort den Hauptantrieb.

Gespeist werden kann der Hilfsantrieb aus der Fahrzeugbatterie, die allerdings kräftig und auf minutenlang anhaltende Leistungsabgabe ausgelegt sein sollte.

Der Hybridantrieb in Verbindung mit NTF ermöglicht es, bereits auf leichten GefätIestreckene wie sie fast überall vorzufinden sind, und sogar auf ebenen Fahrbahnen für eine respektable Zeit den Hauptantrieb abzuschalten und so mit wesentlich geringerem Energieaufwand zu fahren.

3. NTF-optionale Motor Stop/Startautomatili bei vorhandenem Hybridantrieb Da ein kräiger Starter-Generator einen Verbrennungsmotor aus dem Stillstand heraus sehr schnell in den Betriebszustand bringen kann und ihn bei der Beschleunigung auch noch unterstAtzt, macht längeres Laufenlassen des Motors im Standgas wenig Sinn. Daher kann bei stehendem Fahrzeug nach einer vorgegebenen Standgaslaufzeit der Motor unter den für Stop/Start-Systeme üblichen Kautelen gestoppt werden.

Anfahren nach automatischem Motorstop : NTF berechnet, ob die Leistung des Hilfsantriebs allein ausreichend ist : - wenn ja (bei eher schwacher Gaspedalbewegung) : NTF setzt ausschließlich den Hilfsantrieb je nach Stärke der Gaspedalbewegung variabel dosiert ein. Beim Schaltfahrzeug muß daft die Zündung eingeschaltet, die Kupplung getreten und ein Gang eingelegt, bei einem Automatikfahrzeug eine Fahrstufe eingelegt sein.

- wenn nein (stärkerer Beschleunigungswunsch, d. h. stärkere Gaspedalbewegung) : Das Gasgeben startet den stehenden Motor sofort per Starter-Generator. Beim Schaltfahrzeug muß dafür die Zündung eingeschaltet, die Kupplung getreten und ein Gang eingelegt, bei einem Automatikfahrzeug eine Fahrstufe eingelegt sein.

Der Antrieb steht sofort zur Verfügung, unterhalb der Startgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors kann durch den vom elektronischen Gaspedal je nach Stärke der Pedalbewegung variabel stark eingesetzten Starter- Generator das Fahrzeug bereits beschleunigt werden. Sowohl Schalt-als auch Automatikfabrzeug lassen sich wie gewohnt anfahren.