-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Längsdynamik
eines Kraftfahrzeugs, die in Abhängigkeit
des Abstands und der Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs
mittels eines Radarsensors die Längsdynamik
des Kraftfahrzeugs steuert. Dabei ist ein Höhenbestimmungsmittel vorgesehen,
das die momentane Höhe
des Fahrzeugs über
dem Meeresspiegel bestimmt und dem Längsdynamikregler zuführt und
dass die vom Längsdynamikregler
ausgegebene Momentanforderung oder Beschleunigungsanforderung in
Abhängigkeit
der zugeführten
Höheninformation
verändert
wird.
-
Stand der
Technik
-
Aus der Veröffentlichung "Adaptive Cruise Control
System, Aspects and Development Trends" von Winner, Witte, Uhler und Lichtenberg,
veröffentlicht
auf der SAE International Congress and Exposition, Detroit, 26.-29.
Februar 1996 (SAE-Paper 961010) ist eine Sende- und Empfangseinrichtung für Radarstrahlung
bekannt, die die Relativgeschwindigkeit und den Abstand eines zu
einem ersten Fahrzeug vorausfahrenden zweiten Fahrzeug misst und in
Abhängigkeit
verschiedener Messwerte Stellsignale für ein leistungsbestimmendes
Stellelement und die Verzögerungseinrichtungen
des Fahrzeugs ausgibt. Hierbei werden die Beschleunigungseinrichtungen
sowie die Verzögerungseinrichtungen
des Fahrzeugs derart angesteuert, dass die Längsdynamikregelung des Fahrzeugs
bei erkanntem vorherfahrendem Fahrzeug im Sinne einer Konstantabstandsregelung
geregelt wird und bei Abwesenheit eines vorherfahrenden Fahrzeugs
die Längsdynamikregelung des
Fahrzeugs im Sinne einer Konstantgeschwindigkeitsregelung geregelt
wird.
-
Kern und Vorteile
der Erfindung
-
Der Kern der vorliegenden Erfindung
ist es, die von der Vorrichtung zur Längsdynamikregelung ausgegebenen
Stellsignale für
ein leistungsbestimmendes Stellelement einer Brennkraftmaschine
derart zu beeinflussen, dass störende
und unkomfortable Regelzustände
in Folge einer Verminderung der Brennkraftmaschinen-Ausgangsleistung
durch eine dünnere
Umgebungsluft verhindert werden. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Vorteilhafterweise wird die Höheninformation mittels
eines Navigationssystems bestimmt. Moderne Navigationssysteme verfügen über viele
Zusatzinformationen, u.a. über
Höheninformation
der Straßenverläufe, so
dass die momentane Höhe
des Fahrzeugs über
dem Meeresspiegel durch das Navigationssystem, das den eigenen Standpunkt
ermittelt, bereitstellbar ist.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
die Höheninformation
mittels eines Luftdruckmessers erfolgt. Hierzu kann beispielsweise
ein elektronisches Barometer verwendet werden, das den Umgebungsluftdruck
misst und daraus die momentane Höhe über dem
Meeresspiegel ableitet. Die Verwendung eines Luftdruckmessers ist
hierbei durch die Luftdruckschwankungen der Witterungslage beeinflusst.
Dieses wirkt sich jedoch nicht nachteilig aus, da witterungsabhängige Veränderungen
des Luftdrucks gering sind und ebenfalls Einfluss auf die Brennkraftmaschinenausgangsleistung
haben.
-
Vorteilhafter Weise geschieht die
Veränderung
der Momentenanforderung oder der Beschleunigungsanforderung der
Brennkraftmaschinenausgangsleistung in Form eines Korrekturfaktors,
der mit steigender Höhe über Meeresspiegel
abnimmt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, dass
dieser Korrekturfaktor mit steigender Höhe linear abnimmt. Ebenso ist
es vorteilhaft, dass der Korrekturfaktor bei Meereshöhe 1,0 beträgt. Ebenso
ist es vorteilhaft, dass der Faktor beispielsweise bei 4000 Meter über Meereshöhe 0,6 beträgt, was
der Abnahme des Sauerstoffgehaltes in der Luft und somit auch der
Drehmomentverringerung der Brennkraftmaschine entspricht.
-
Von besonderer Bedeutung ist die
Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer adaptiven
Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen
ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, das auf
einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor, ablauffähig und zur
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet
ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement
abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm
versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt,
wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet
ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium
zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung,
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in den Zeichnungen.
-
Zeichnungen
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Endung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
-
3 ein
mögliches
Diagramm des Korrekturfaktors in Abhängigkeit der Höhe über dem
Meeresspiegel.
-
Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
-
1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zu erkennen ist die Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1,
die u.a. eine Eingangsschaltung 2 enthält. Mittels dieser Eingangsschaltung 2 werden
der Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1 Eingangssignale 5, 6 zugeführt, in
deren Abhängigkeit
die Längsdynamik
des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Hierzu ist beispielsweise eine
Sende- und Empfangseinrichtung
für Radarstrahlung 3 vorgesehen,
die den Abstand, die Relativgeschwindigkeit sowie den Azimutwinkel
eines vorausfahrenden Fahrzeugs, das als Zielobjekt identifiziert
wurde, an die Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1 weitergibt.
Ebenso können
weitere Vorrichtungen zum Bereitstellen von Eingangssignalen vorgesehen
sein, so auch eine Vorrichtung 4, die Bedienelemente beinhaltet,
mit denen der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1 steuert
und deren Regelverhalten beeinflussen kann. Diese generiert Bediensignale 6,
die der Eingangsschaltung 2 zugeführt werden. Ebenso kann gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
eine weitere Vorrichtung zur Höhenbestimmung 7 vorgesehen
sein, die der Eingangsschaltung 2 ein Signal zur Höheninformation 8 zuführt. Dieses
Höhenbestimmungsmittel 7 kann
beispielsweise als Navigationssystem ausgeführt sein, das ein Mittel zur
Positionsbestimmung umfasst, das die momentane Aufenthaltsposition
des Fahrzeugs bestimmt. Über
das Navigationssystem ist es möglich,
beispielsweise durch Nachschlagen in einem Speichermittel des Navigationssystems,
das zusätzliche
geografische Informationen, wie beispielsweise die Höhe über Meeresspiegel
beinhaltet, die momentane Fahrzeughöhe zu bestimmen. Ebenso ist
es denkbar, dass das Navigationssystem in Abhängigkeit der ermittelten Aufenthaltsposition über ein
drahtloses Kommunikationsgerät
die momentane Höhe über Meeresspiegel von
einem, an einem anderen Ort aufgestellten Server, abruft und diese
Höheninformation
an die Eingangsschaltung 2 des Längsdynamikreglers 1 weitergibt.
Die Eingangssignale 5, 6, 8, die der
Eingangsschaltung 2 zugeführt wurden, werden mittels einer
Datenaustauscheinrichtung 10 an eine Recheneinrichtung 9 weitergegeben.
In der Recheneinrichtung 9 werden aus den Eingangssignalen
Stellsignale berechnet, die im weiteren an die Antriebseinrichtungen
sowie die Verzögerungseinrichtungen
des Fahrzeugs weitergegeben werden. Hierzu werden die von der Recheneinrichtung 90 ermittelten
Signale über
die Datenaustauscheinrichtung 10 an eine Ausgangsschaltung 11 weitergegeben.
Die Ausgangsschaltung 11 gibt an ein leistungsbestimmendes
Stellelement einer Brennkraftmaschine 12 ein Ausgangssignal 13 aus,
in dessen Abhängigkeit
das Motorausgangsmoment oder die Beschleunigungsanforderung eingeregelt
wird. Das leistungsbestimmende Stellelement 12 kann beispielsweise
als eine elektrisch betätigte
Drosselklappe oder als eine Kraftstoffzumesseinrichtung, vorteilhafterweise
in Form eines Kraftstoffinjektors, ausgeführt sein. Desweiteren gibt
die Ausgangsschaltung 11 ein Verzögerungsstellsignal 15 an
die Verzögerungseinrichtungen 14 des
Fahrzeugs aus. Die Verzögerungseinrichtungen 14 sind
vorzugsweise die Bremsanlagen des Fahrzeugs, dies können aber
auch andere, der Verzögerung
des Fahrzeugs dienende Einrichtungen wie ein Retarder, eine Motorbremse
oder ähnliches sein.
Erfindungsgemäß berechnet
das Rechengerät 9 aus
den Eingangssignalen 5, 6 die Stellsignale für die Fahrzeuglängsdynamikregelung,
wobei das Höheninformationssignal 8 dahingehend
berücksichtigt wird,
dass das Stellsignal 13 für das leistungsbestimmende
Stellelement 12 vor der Ausgabe an diese mit einem Faktor
multipliziert wird, der sich aus der Höheninformation ergibt. Da das
Stellsignal 13 für
das leistungsbestimmende Stellelement 12 im Allgemeinen
eine Momentenanforderung oder eine Beschleunigungsanforderung darstellt,
versucht die Brennkraftmaschine, das angeforderte Moment bzw. die angeforderte
Beschleunigung umzusetzen. Da bei großen Höhen über dem Meeresspiegel die Luft
dünner
ist, benötigt
die Brennkraftmaschine eine wesentlich höhere Drehzahl, als bei Meereshöhe, um das angeforderte
Moment bzw. die angeforderte Beschleunigung einzuregeln. Durch das
Fahren bei derart hohen Drehzahlen erhöht sich auch der Benzinverbrauch,
sowie die Geräuschentwicklung
und es kann zu verstärkten
Getriebeschaltvorgängen
kommen, wodurch insgesamt Komforteinbußen und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch
entstehen. Durch die Multiplikation des Stellsignals 13 für das leistungsbestimmende
Stellelement 12 mit einem Faktor, der beispielsweise in
Abhängigkeit
der Höhe
berechnet wird oder aber über
eine Tabelle nachgeschlagen werden kann wird die Momentananforderung
oder die Beschleunigungsanforderung 13 so nach unten korrigiert,
dass die identische Fahrcharakteristik erhalten bleibt, wie wenn
das Fahrzeug auf Meereshöhe
betrieben wird. Hierdurch wird auch das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine
reduziert, was jedoch unter Vermeidung der Komforteinbußen in Kauf genommen
wird. Eine Möglichkeit
der Zuordnung des Faktors zur entsprechenden Höhe zeigt 3.
-
In 3 ist
auf der Abszisse die Höhe über Meeresspiegel
aufgetragen und auf der Ordinate der zu multiplizierende Faktor
dargestellt. Vorteilhafterweise ist der Faktor bei der Höhe 0 Meter über NN zu 1,0
gewählt.
Bei zunehmender Höhe
h nimmt dieser Faktor ab. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Faktor
linear zur Höhe
h abnimmt und insbesondere so abnimmt, wie auch die Dichte der Umgebungsluft abnimmt.
Demgemäß kann es
vorgesehen werden, dass beispielsweise bei einer Höhe h = 4000
Meter der Faktor x vorteilhafterweise zu 0,6 gewählt wird. Andere Zuordnungsmöglichkeiten
des Faktors x in Abhängigkeit
der Höhe
h sind ebenfalls denkbar. Durch die höhenabhängige Veränderung der Momentenanforderung
bzw. Beschleunigungsanforderung 13 wird die Brennkraftmaschine
bei Werten geringerer Ausgangsleistung betrieben im Vergleich zu Betriebspunkten
ohne diesen Korrekturfaktor x. Jedoch erreicht man hierdurch den
Effekt, dass das Dynamikverhalten sowie die Fahreigenschaften des Fahrzeugs ähnlich reagieren,
wie bei Fahrten, bei niedrigeren Höhen über Meeresspiegel. Die Zuordnung
des Faktors x zur Höhe
h kann auch so ausgebildet sein, dass sich das Diagramm laut 3 als Hyperbel darstellt,
als e-Funktion, die Abnahme stufenweise erfolgt oder in Kombination
derartiger Darstellungsmöglichkeiten.
-
In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Zu erkennen ist wiederum die Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1,
die über
die Eingangsschaltung 2 verfügt, der Eingangssignale 5, 6 zugeführt werden. Diese
Eingangssignale 5, 6 stammen von einer Sende-
und Empfangseinrichtung 3 für Radarstrahlung sowie von
einer Bedieneinrichtung 4, mittels der der Fahrer die Vorrichtung
zur Längsdynamikregelung 1 steuert
und einstellt. Es können
auch weitere Vorrichtungen vorgesehen sein, die der Eingangsschaltung 2 Eingangssignale 5, 6 zuführen. Die
der Eingangsschaltung 2 zugeführten Signale werden über das Datenaustauschsystem 10 einer
Recheneinrichtung 9 zugeführt, die in ähnlicher
Weise, wie zu 1 ausgeführt, Stellsignale
für ein
leistungsbestimmendes Stellelement 12 sowie die Verzögerungseinrichtungen 14 des
Fahrzeugs erzeugen. Diese Stellsignale werden von der Recheneinrichtung 9 über die
Datenaustauschvorrichtung 10 der Ausgangsschaltung 11 zugeführt, die
das Verzögerungsstellsignal 15 an
die Verzögerungseinrichtungen 14 des
Fahrzeugs ausgeben, die den Verzögerungswunsch
umsetzen. Ebenfalls wird von der Ausgangsschaltung 11 das Stellsignal
für eine
Momenten- oder Beschleunigungsanforderung für ein leistungsbestimmendes Stellelement 12 ausgegeben.
Bevor dieses Momentenanforderungssignal oder Beschleunigungsanforderungssignal
ausgegeben wird, ist eine Höhenkorrektureinrichtung 16 vorgesehen,
die das Momentenanforderungssignal oder das Beschleunigungsanforderungssignal
mit einem Faktor multipliziert. Dieser Faktor wird in Form des Höheninformationssignals 8 von
einem Höhenbestimmungsmittel 7 zugeführt, das
in gleicher Art und Weise ausgeführt
sein kann, wie in 1 beschrieben.
Durch die Multiplikation des Momentenanforderungssignals oder des Beschleunigungsanforderungssignals
wird das leistungsbestimmende Stellelement 12 der Brennkraftmaschine
derart angesteuert, dass die Komforteinbußen sowie Verbrauchserhöhungen durch
erhöhte Drehzahlen
und Getriebeschaltvorgänge
vermieden werden.
-
Ebenfalls ist es möglich, die
Höhenkorrektureinrichtung 16,
die in 2 als Teil der
Vorrichtung zur Längsdynamikregelung 1 vorgesehen
ist, als eigenständige
Vorrichtung auszuführen
oder als Teil einer nachgeschalteten Vorrichtung, beispielsweise der
elektrischen Ansteuereinrichtung des leistungsbestimmenden Stellelementes 12,
auszuführen.