DE102009006748A1

DE102009006748A1 - Geschwindigkeitsregler für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102009006748A1
Application number: DE102009006748A
Authority: DE
Inventors: Pei-Shih Dennis Dr. Huang
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsregler für Kraftfahrzeuge zur Regelung der Geschwindigkeit auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit. Der Geschwindigkeitsregler umfasst eine Bedieneinheit zum Einschalten und Ausschalten der Geschwindigkeitsregelung, ein ohnehin vorhandenes Gaspedal zum Aktivieren der Geschwindigkeitsregelung und zur Vorgabe der Sollgeschwindigkeit und ein ohnehin vorhandenes Bremselement zum Unterbrechen der aktiven Geschwindigkeitsregelung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei eingeschalteter und ggf. aktiver Geschwindigkeitsregelung und Gaspedalbetätigung anstelle der herkömmlichen Gaspedal-Kennlinie eine veränderte Geschwindigkeitsregel-Kennlinie verwendet wird, die derart abgestimmt ist, dass sich zumindest teilweise ein direkter Zusammenhang zwischen der Gaspedalbetätigung und der Beschleunigung einstellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsregler für Kraftfahrzeuge zur Regelung der Geschwindigkeit auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Geschwindigkeitsregler ermöglichen ein Fahren mit einer vom Fahrer einstellbaren Sollgeschwindigkeit ohne dass der Fahrer die Geschwindigkeit dauern über das Gaspedal vorgeben muss. Diese Regler sind vor allem bei Fahrten auf Autobahnen mit geringer Verkehrsdichte geeignet, da hier ein Fahren mit konstanter Geschwindigkeit oft gewünscht ist.
Kraftfahrzeuge mit Geschwindigkeitsreglern sind seit langem bekannt. Die meisten derzeit erhältlichen Geschwindigkeitsregler regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit. Neben diesen Geschwindigkeitsreglern können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine Abstandsregelung erweiterte Geschwindigkeitsregler erworben werden. Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte Geschwindigkeits regelung, die eine bestimmte vorgegebene Sollgeschwindigkeit einhält, um eine zusätzliche Abstandsfunktion erweitert, so dass der Einsatz einer solchen „abstandsbezogenen” Geschwindigkeitsreglung auch im dichten Autobahn- und Landstrassenverkehr möglich wird. Diese sog. „abstandsbezogene Geschwindigkeitsregelung” hält die vorgegebene Wunschgeschwindigkeit, wenn die eigene Fahrspur frei ist. Erkennt eine am Kraftfahrzeug angebrachte Abstandsensorik, die insbesondere auf Radarbasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die eigene Geschwindigkeit, bspw. durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments, an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs angepasst. Teilweise können solche Systeme bei einer Folgefahrt bis in den Stillstand regeln.
Wird die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Fahrzeugs nicht durch den Geschwindigkeitsregler, sonder durch Betätigung des Gaspedals eingestellt, so wird das Fahrzeug bei Betätigung des Gaspedals aufgrund einer hinterlegten Gaspedalkennlinie beschleunigt. Die heutzutage üblichen Gaspedalkennlinien zur Motormoment-Sollvorgabe stellen einen Kompromiss dar, da eine Vielzahl von Parametern wie Motorleistung, Drehzahl, Gangstellung, Geschwindigkeit und Fahrsituation berücksichtigt werden müssen. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug bei gleicher Betätigung des Gaspedals je nach Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Gangstellung unterschiedlich beschleunigt wird. Auch der Fahrwiderstand variiert in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und Außenstörungen. Somit ergibt sich letztendlich ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Gaspedalstellung bzw. der Positionsänderung des Gaspedals und der Fahrzeugbeschleunigung.
Die Beschleunigung des Fahrzeugs ist jedoch im Gegensatz zum Motormoment für den Fahrer durch kinästhetische Rückmeldung direkt erlebbar. Zu Beginn der Betätigung des Gaspedals wirkt die Betätigung in der Regel wie eine Beschleunigungssteuerung. Bei späterem, stationärem Zustand wirkt sie wie eine Geschwindigkeitssteuerung, d. h. die letztendliche Geschwindigkeit ist abhängig von der Gaspedalstellung.
Aus der DE 10 2004 024 705 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs bekannt, wobei eine Regelung der Geschwindigkeit bis in den Stillstand (bspw. aufgrund einen Abbremsens des vorausfahrenden Zielobjekts bis in den Stillstand) vorgenommen werden kann. Als Wiederanfahrbestätigung aus dem Stillstand muss der Fahrer das Gaspedal betätigen. Um zu verhindern, dass das Fahrzeug unmittelbar nach der Abgabe der Wiederanfahrbestätigung durch Betätigung des Gaspedals sehr rückartig losfährt (das sich das Gaspedal dann bereits in einer wesentlich stärker gedrückten Position befindet), wird vorgeschlagen, bei einem aufgrund aktiver Geschwindigkeitsregelung automatisch bis in des Stillstand abgebremsten Fahrzeug die Fahrpedalcharakteristik während des Stillstands zu verändern.
Im Übrigen wird in WO 2008/019645 A1 ein Verfahren zur reinen Abstandsregelung (ohne Geschwindigkeitsregelung im herkömmlichen Sinne) beschrieben, wodurch durch einen automatischen Eingriff ein im Voraus berechneter Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug nicht unterschritten werden soll. Dabei wird die Fahrpedalcharakteristik, insbesondere der Zusammenhang zwischen Gaspedalstellung und Antriebmoment bei unterschreiten eines bestimmten Abstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeug derart verändert, dass sich der Abstand bei gleichbleibender Gaspedalstellung zumindest nicht verringert.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Geschwindigkeitsregelsystem bzw. einen Geschwindigkeitsregler zur Regelung der Geschwindigkeit auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit derart zu verbessern, dass sich vor allem bei Geschwindigkeit größer Null und aktiver Geschwindigkeitsregelung eine für den Fahrer angenehme und nachvollziehbare Beschleunigung des Fahrzeugs bei einer Betätigung des Beschleunigungselements einstellt.
Diese Aufgabe wird durch einen Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregler zur Regelung der Geschwindigkeit auf eine vorgegebene, vom Fahrer einstellbare Sollgeschwindigkeit für Kraftfahrzeuge (Pkws, Lkws, Zweiräder, Dreiräder, Schienenfahrzeuge usw.) umfasst in einfachster Ausgestaltung zumindest die beiden nachfolgenden Bedienelemente, durch deren Betätigung eine Einstellung zur Geschwindigkeitsregelung vorgenommen werden kann: Eine Bedieneinheit zum Einschalten und Ausschalten der Geschwindigkeitsregelung, sowie ein ohnehin vorhandenes Bremselements (z. B. Bremspedal oder Handbremshebel) zum Unterbrechen der aktiven Geschwindigkeitsregelung. Zum Aktivieren und zur Sollgeschwindigkeitsvorgabe sind weitere Bedienelemente vorgesehen, wie z. B. separate Taster, Drehsteller, oder ein ohnehin vorhandenes Beschleunigungselement. Ist der Geschwindigkeitsregler in einem Pkw integriert, handelt es sich bei einem herkömmlichen Beschleunigungselement um ein herkömmliches Gaspedal, bei einem Motorrad um einen Drehgriff.
Bei ausgeschalteter Geschwindigkeitsregelung, d. h. der Fahrer regelt selbst die Geschwindigkeit über das Beschleunigungselement, wird wie bei herkömmlichen Fahrzeugen bei Betätigung des Beschleunigungselement eine Beschleunigung des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer vorgegebenen Grund-Gaspedalkennlinie zur Motormoment-Sollvorgabe eingestellt. Anhand der hinterlegten Grund-Gaspedalkennlinie wird ein Sollwert für das Motormoment ermittelt, dessen Einstellen sich in einer entsprechende Beschleunigung des Fahrzeugs spiegelt. Ist die Geschwindigkeitsregelung jedoch aktiv und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer Null (fahrendes Kraftfahrzeug), wird bei Betätigung des Beschleunigungselements erfindungsgemäß für die Motormoment-Sollvorgabe anstelle der Grund-Gaspedalkennlinie eine Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie verwendet.
Durch das Hinterlegen zumindest einer weiteren Gaspedalkennlinie zur Grund-Gaspedalkennlinie kann während der Geschwindigkeitsregelung und Betätigung des Beschleunigungselements eine für den Fahrer nachvollziehbare Beschleunigung des Fahrzeugs erzeugt werden.
Ein derart ausgestalteter Geschwindigkeitsregler ist besonders für solche Fahrzeuge geeignet, bei denen das Beschleunigungselement zur Vorgabe der Sollgeschwindigkeit verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass nach dem Einschalten der Geschwindigkeitsregelung (wobei sie dabei entweder noch unterbrochen ist oder bereits aktiv ist und auf die aktuelle Geschwindigkeit regelt) eine Änderung der Sollgeschwindigkeit hinsichtlich einer Erhöhung der Geschwindigkeit durch Betätigung des Beschleunigungselements vorgenommen wird. Sobald das Beschleunigungselement betätigt oder gelöst wird, wird auf die (neue) aktuelle Geschwindigkeit oder eine in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit abhängige Geschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit geregelt.
Vorteilhafterweise ist die Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie derart abgestimmt, dass der Fahrer bei Betätigung des Beschleunigungselements bzw. des Gaspedals eine Beschleunigungssteuerung vornehmen kann. Für eine Beschleunigungssteuerung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennkennlinie derart abgestimmt ist, dass sich zumindest teilweise ein direkter, insbesondere ein linearer Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Beschleunigungselementsweg bei Betätigung des Beschleunigungselements und der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs einstellt bzw. ergibt. Es wird also eine derartige Geschwindigkeitsregel- Kennlinie vorgegeben, dass bei Betätigung des Beschleunigungselements je eine Beschleunigung vorgegeben wird. Je weiter der Fahrer das Beschleunigungselement betätigt, desto größer wird die Beschleunigung des Fahrzeugs.
Der Gradient der „Beschleunigungs”-Kennlinie, also die Höhe der tatsächlichen Beschleunigung bei Betätigung des Beschleunigungselements kann von verschiedenen Faktoren abhängig sein, wodurch sich verschiedene lineare Zusammenhänge ergeben können. Vorteilhafterweise kann sich bspw. zumindest teilweise ein von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterschiedlicher linearer Zusammenhang zwischen dem zurückgelegtem Beschleunigungselementweg und der Beschleunigung einstellen. Dies bedeutet, dass der Gradient der Linearität des linearen Zusammenhangs von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Straßenverlauf, dabei insbesondere die Straßenkrümmung und/oder die Gierrate des Fahrzeugs berücksichtigt werden, d. h. der Gradient der Linearität des linearen Zusammenhangs kann auch von oben genannten Faktoren beeinflusst werden. Z. B. kann bei einer erkannten Straßenkrümmung bzw. großen Gierrate der Gradient für die Linearität kleiner vorgegeben werden, als bei einer geringeren Straßenkrümmung bzw. Gierrate.
Umfasst der Geschwindigkeitsregler zusätzlich eine Abstandsfunktion zum Einhalten eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Zielobjekt, wenn dieses mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Sollgeschwindigkeit fährt, ist bei aktiver Abstandsregelung eine Modifizierung bzw. Änderung der Grund-Gaspedalkennlinie ebenfalls sinnvoll. Dabei kann die Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie bei aktiver Abstandsregelung derart ausgestaltet bzw. abgestimmt sein, dass sich zumindest teilweise ein direkter, Idealerweise ein linearer Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Beschleunigungselementweg bei Betätigung des Beschleunigungselements und dem Abstand zu dem vorausfahrenden Zielobjekt einstellt. Dies bedeutet, dass bestimmte Beschleunigungselement- bzw. Gaspedalstellungen für bestimmte Abstände zum vorausfahrenden Fahrzeug stehen. Beendet der Fahrer die Folgefahrt, also die Abstandsregelung, bspw. durch ein Ausscheren auf die Nachbarspur, adaptiert sich die ursprüngliche Geschwindigkeitsregel-Kennlinie auf die Beschleunigungssteuerungsstrategie. Beim Abschalten des Geschwindigkeitsreglers bzw. der Geschwindigkeitsregelung wird wieder die Grund-Gaspedalkennlinie verwendet.
Im Gegensatz zu heutigen Beschleunigungselement-Verhalten wirkt das Verhalten des Bremselements (z. B. Bremspedal) wegen allgemein starker Bremsleistung schon wie eine oben beschriebene negative Beschleunigungssteuerung, das der Fahrer problemlos bei jeder Fahraufgabe gut beherrschen kann. Des Weiteren wird bei aktiver Geschwindigkeitsregelung und Betätigung des Bremselements bzw. des Bremspedals prinzipiell in den Standby-Modus umgeschaltet, so dass eine Änderung der Bremspedalkennlinie nicht unbedingt notwendig erscheint.
Ist jedoch der Geschwindigkeitsregler mit einer Abstandshaltefunktion ausgestattet, und wird bei aktiver Abstandshaltefunktion und Betätigung des Bremselements nicht in den Standby-Modus geschaltet, sondern lediglich eine Vergrößerung des Sollabstands vorgenommen, kann die Bremspedal-Kennlinie derart angepasst werden, dass sich bei Betätigung des Bremselements eine Vergrößerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug einstellt, wobei die Vergrößerung des Abstands im linearen Zusammenhang mit der Stellung bzw. mit dem zurückgelegten Weg des Bremselements bei Betätigung dessen steht. Für die Realisierung einer derartigen variablen Bremskennlinie ist jedoch ein sog. Brake-by-Wire-System Voraussetzung.
Durch den erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsregler sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen. Ein wesent licher Vorteil ist, dass das Autofahren bzw. das Beschleunigungsverhalten bei aktiver Geschwindigkeitsregelung wesentlich intuitiver erscheint, da anstelle der bisherigen komplexen, nicht linearen Zusammenhänge nun ein direkter Zusammenhang zwischen Beschleunigungselementstellung und Beschleunigung vorliegt. Durch die einfache Bedienung kann der Fahrer das Fahrzeug gezielter ansteuern, so dass auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.
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 102004024705 A1 [0006]
- WO 2008/019645 A1 [0007]

Claims

Geschwindigkeitsregler für Kraftfahrzeuge zur Regelung der Geschwindigkeit auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit, mit einer Bedieneinheit zum Einschalten und Ausschalten der Geschwindigkeitsregelung und mit einem Bremselement zum Unterbrechen der aktiven Geschwindigkeitsregelung, wobei sich bei ausgeschalteter Geschwindigkeitsregelung und Betätigung eines Beschleunigungselements eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer vorgegebenen Grund-Gaspedalkennlinie zur Motormoment-Sollvorgabe einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktiver Geschwindigkeitsregelung und Betätigung des Beschleunigungselements für die Motormoment-Sollvorgabe eine sich von der Grund-Gaspedalkennlinie unterscheidende Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie zugrunde gelegt wird.
Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie derart abgestimmt ist, dass sich zumindest teilweise ein linearer Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Beschleunigungselementweg bei Betätigung des Beschleunigungselements und der Beschleunigung einstellt.
Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient der Linearität des linearen Zusammenhangs von der Geschwindigkeit abhängig ist.
Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient der Linearität des linearen Zusammenhangs zumindest teilweise vom Straßenverlauf, insbesondere von der Straßenkrümmung und/oder der Gierrate des Fahrzeugs abhängig ist.
Geschwindigkeitsregler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Abstandsfunktion zum Einhalten eines vorgegebenen Abstands zu einem vorausfahrendem Zielobjekt während die Geschwindigkeitsregelung aktiv ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsregel-Gaspedalkennlinie während der Abstandsregelung auf ein vorausfahrendes Zielobjekt derart abgestimmt ist, dass sich zumindest teilweise ein direkter Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Beschleunigungselementweg bei Betätigung des Beschleunigungselements und dem Abstand zu dem vorausfahrenden Zielobjekt einstellt.
Geschwindigkeitsregler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei durch Betätigung des Beschleunigungselements die Geschwindigkeitsregelung aktivierbar ist und/oder die Sollgeschwindigkeit zur Geschwindigkeitsregelung vorgebbar ist.
Geschwindigkeitsregel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung des Beschleunigungselements die Geschwindigkeitsregelung aktiviert und/oder die aktuelle Geschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit vorgegeben wird, sobald das Beschleunigungselement betätigt wird, oder sobald das betätigte Beschleunigungselement gelöst wird.
Geschwindigkeitsregler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungselement ein Gaspedal oder ein Gasdrehgriff ist und/oder das das Bremselement ein Bremspedal oder Handbremshebel ist.