DE19611502B4

DE19611502B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19611502B4
Application number: DE19611502A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Wild; Manfred Dipl.-Phys. Hellmann; Andrea Dipl.-mech.-Inf. Steiger-Pischke; Dirk Dipl.-Phys. Dr. Samuelsen; Wolfgang Dipl.-Mathem. Dr. Hermsen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-23
Filing date: 1996-03-23
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2016-03-24
Also published as: JPH1016605A; DE19611502A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei die Fahrgeschwindigkeit nach Maßgabe einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit (VSOLL) mittels eines Reglers (30) mit wenigstens einem veränderbaren Reglerparameter (P, I, D) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhalten des Fahrers ermittelt wird und der wenigstens eine veränderliche Parameter (P, I, D) des Reglers (30) abhängig vom Fahrerverhalten im Sinne einer Veränderung der Dynamik des Fahrgeschwindigkeitsreglers (30) verändert wird, wobei der wenigstens eine Parameter (P, I, D) des Reglers (30) bei sportlichem Fahrerverhalten derart gewählt wird, daß der Fahrgeschwindigkeitsregler (30) dynamischer ist als bei verbrauchsorientiertem Fahrerverhalten

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs sind in vielfältiger Weise bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 37 03 645 A1 (US-Patent 4,884,203) ein Fahrgeschwindigkeitsregler bekannt, welcher die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs sowohl in stationären als auch dynamischen Betriebsphasen auch einen gespeicherten oder zeitlich veränderlichen Sollwert durch Steuerung der Leistung einer Antriebseinheit einregelt. Der dabei eingesetzte Regler weist veränderliche Parameter auf, die fahrzeugspezifisch und in Abhängigkeit der Betriebsphasen verändert werden. Dadurch wird zwar ein unterschiedliches Regelverhalten in den einzelnen Betriebsphasen erreicht, eine Änderung des Regelverhaltens innerhalb dieser Betriebsphasen ist jedoch nicht vorgesehen. Insbesondere findet keine Anpassung des Fahrgeschwindigkeitsreglers an das Fahrverhalten des Fahrers statt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrgeschwindigkeitsregler anzugeben, welcher sich in seinem Regelverhalten an unterschiedliches Fahrerverhalten anpaßt.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Die DE 195 09 178 A1 zeigt ein Abstandsregelgerät für ein Fahrzeug mit Geschwindigkeitsregler. Im Rahmen einer Fahrermodellberechnung wird das Bedienungsverhalten des Fahrers berücksichtigt. Aus dieser Fahrermodellberechnung wird ein Beschleunigungsabstand bzw. Verzögerungsabstand bestimmt, der dem Abstand zwischen dem eigenen und dem vorausfahrenden Fahrzeug entspricht, wenn der Fahrer die Beschleunigung des Fahrzeugs bzw. Verzögerung des Fahrzeugs veranlaßt. Diese Werte werden benutzt zu entscheiden, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, verringert oder konstant gehalten werden soll. Die nachfolgende Geschwindigkeitsregeleinrichtung bleibt davon unbeeinflußt.

Die DE 44 28 351 A1 beschreibt die Bestimmung eines Fahrerverhaltens und dessen Berücksichtigung bei der Anstiegsbegrenzung für einen Antriebsmomentensollwert. Die Beeinflussung eines Fahrgeschwindigkeitsreglers wird nicht beschrieben.

Das US-Patent 5,005,133 zeigt einen Fahrgeschwindigkeitsregler, welcher veränderliche Parameter aufweist. Eine Veränderung dieser Parameter in Abhängigkeit vom Fahrerverhalten wird nicht beschrieben.

Aus der EP 467 353 A1 ist ein Fahrgeschwindigkeitsregler bekannt, bei welchem das dynamische Verhalten des Reglers durch unterschiedliche zeitabhängige Vorgabe der Sollwertverläufe verändert wird. Der Fahrgeschwindigkeitsregler selbst wird mit Blick auf eine Optimierung des Annähervorgangs der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit beeinflußt. Eine Berücksichtigung des Fahrerverhaltens ist nicht vorgesehen.

Aus der Veröffentlichung „Die adaptive Getriebesteuerung für BMW-Automobile, ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 95 (1993), 9, Seiten 420-434", ist eine automatische Getriebesteuerung bekannt, welche sich automatisch an das Verhalten des Fahrers anpaßt. Dies erfolgt durch Ermitteln einer sogenannten Fahrertyp-Kennzahl, die aus der Stellung und Bewegung des Gaspedals, der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, der Betätigung des Kick-Down-Schalters und der erzielten Querbeschleunigung des Fahrzeugs abgeleitet wird. Die ermittelte Fahrertyp-Kennzahl repräsentiert dabei verschiedene Fahrertypen, welche in verschiedenen Stufen von besonders ökonomischem Fahrerverhalten bis zu extrem sportlichem Fahrerverhalten eingeteilt werden. Abhängig vom erkannten Fahrerverhalten werden unterschiedliche Schaltprogramme verwendet, die an unterschiedlichen, dem jeweiligen Fahrerverhalten entsprechenden Betriebspunkten Gangwechsel vornehmen.

Vorteil der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer Anpassung des Fahrgeschwindigkeitsreglers an das Verhalten des Fahrers. Dadurch wird dem Fahrer auch im Fahrgeschwindigkeitsregelbetrieb ein seinem Verhalten entsprechendes Fahrgefühl geboten.

Dies führt zu einer Verbesserung des Komforts und der Akzeptanz eines Fahrgeschwindigkeitsreglers.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch die Verwendung der Fahrertyp-Kennzahl aus einer automatischen Getriebesteuerung beim Fahrgeschwindigkeitsregler selbst keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden müssen. Dadurch läßt sich die erfindungsgemäße Lösung ohne Zusatzaufwand realisieren.

Besonders vorteilhaft ist, daß abhängig von der Fahrertyp-Kennzahl die Parameter des Fahrgeschwindigkeitsreglers, beispielsweise Proportional-, Integral- und/oder Differentialkonstante, angepaßt werden, wobei mit zunehmend sportlicherem Fahrerverhalten eine Erhöhung der Konstanten und somit eine Erhöhung der Dynamik des Reglers vorgenommen wird.

Besonders vorteilhaft ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Anpassung der zeitlichen Veränderung der Sollgeschwindigkeit im dynamischen Betriebszustand auf der Basis des Fahrertypwerts. Dabei wird die Steigung der Sollgeschwindigkeit mit zunehmend sportlicherem Fahrertyp erhöht und so die Beschleunigung des Fahrzeugs im dynamischen Betriebszustand dem Fahrerverhalten angepaßt.

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 verdeutlicht. Dabei zeigt 1 ein Übersichtsblockschaltbild eines Fahrgeschwindigkeitsreglers, der an das Fahrerverhalten anpaßbar ist. 2 zeigt eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung als Rechenprogramm eines die Fahrgeschwindigkeitsregelung durchführenden Mikrocomputers. 3 schließlich zeigt anhand eines typischen Zeitverlaufs die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In 1 ist eine Steuereinheit 10 dargestellt, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel wenigstens einen Mikrocomputer aufweist, welcher unter anderem die Fahrgeschwindigkeitsregelung durchführt. Ferner ist die Steuereinheit 12 eines automatischen Getriebes skizziert, von welcher eine Leitung 14 zur Steuereinheit 10 führt. Ein vom Fahrer betätigbares Bedienelement 16 zur Wahl der Betriebsart des Fahrgeschwindigkeitsreglers ist über eine Leitung 18 mit der Steuereinheit 10 verbunden. Ferner weist die Steuereinheit 10 eine Eingangsleitung 20 von einer Meßeinrichtung 21 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie weitere Eingangsleitungen zu 22-24 von Meßeinrichtungen 26-28 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen von Fahrzeug- oder Antriebseinheit auf, wie die Stellung eines Leistungsstellelements, die Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Gaspedals, etc.
Die Steuereinheit 10 umfaßt einen Fahrgeschwindigkeitsregler 30. Diesem ist die Eingangsleitung 14, über die der Fahrertypwert FT von der automatischen Getriebesteuerung 12 übertragen wird, zugeführt. Ferner weist der Fahrgeschwindigkeitsregler 30 eine Eingangsleitung 32 von einer Verknüpfungsstelle 34 auf, der die Eingangsleitung 20 sowie eine weitere Eingangsleitung 36 zugeführt wird. Die Leitung 36 geht aus von einem Speicher- und Signalgeneratorelement 38, dem die Leitung 18 vom Bedienelement 16 zugeführt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dem Speicher- und Signalgeneratorelement 38 die strichliert gezeichnete, von der Leitung 14 ausgehende Leitung 40 zugeführt. Ausgangsleitung des Fahrgeschwindigkeitsreglers 30 ist eine Leitung 42, die auf einen Leistungs- oder Momentenregler 44 führt. Diesem werden die von den Leitungen 22-24 abzweigenden Leitungen 46-48 zugeführt. Die Ausgangsleitung des Reglers 44 bildet eine Leitung 50, die Ausgangsleitung der Steuereinheit 10 ist und auf wenigstens ein Leistungsstellelement 52 der Antriebseinheit des Fahrzeugs führt.
Durch Betätigen des Bedienhebels 16 wählt der Fahrer die Betriebsart des Fahrgeschwindigkeitsreglers aus. Dabei stehen ihm unter anderem als wesentlichste Betriebsarten „Beschleunigen und Verzögern", „Setzen bzw. Halten der Geschwindigkeit" und „Wiederaufnahme" zur Verfügung. Abhängig von der jeweils aktivierten Betriebsart wird vom Speicher- und Generatorelement 38 eine Sollfahrgeschwindigkeit Vsoll ausgegeben und auf nicht dargestellte Weise der Regler 30 aktiviert. Diese entspricht entweder der zum Zeitpunkt des Setzens oder beim Verlassen des Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase vorliegenden Istgeschwindigkeit oder wird entsprechend einer vorgegebenen zeitlichen Rampe im Betriebszustand „Wiederaufnahme" vorgegeben. In der Vergleichsstelle 34 wird diese Sollgeschwindigkeit mit der gemessenen oder aus den Raddrehzahlen berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen und die Differenz dem Regler 30 zugeführt.
Der Fahrgeschwindigkeitsregler 30 bildet abhängig von der zugeführten Geschwindigkeitsdifferenz nach Maßgabe einer vorgegebenen Regelstrategie ein Ausgangssignal im Sinne einer Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit. Dabei wird im bevorzugen Ausführungsbeispiel ein Regler mit Proportional- und Differentialverhalten eingesetzt. In anderen Ausführungsbeispielen handelt es sich um Regler mit wenigstens einem integralen Anteil. Das vom Regler ermittelte Ausgangssignal, welches über die Ausgangsleitung 42 abgegeben wird, repräsentiert im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Stellung einer elektrisch betätigbaren Drosselklappe. In anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen stellt diese Ausgangsgröße ein Solldrehmoment, ein Sollradmoment oder eine Solleistung der Antriebseinheit des Fahrzeugs dar. Die vom Regler ermittelte Solleinstellgröße wird im Leistungs-, Stellungs- oder Momentenregler 44 in die entsprechenden Stellgrößen zur Einstellung der Luftzufuhr, der Kraftstoffzumessung und/oder der Zündung einer Brennkraftmaschine umgesetzt. Diese erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Stellungsregelung, einer Leistungsregelung oder einer Momentenregelung, wobei im Falle einer Berücksichtigung des Radmoments die Übersetzung im Triebstrang des Fahrzeugs durch die Meßgrößen, die über die Leitungen 22-24 zugeführt werden, berücksichtigt wird. Ferner wird dem Regler 44 ein die Gaspedalbetätigung repräsentierendes Signal zugeführt, wobei der Regler 44 die Motorleistung nach Maßgabe der Gaspedalbetätigung einstellt, wenn diese eine höhere Leistung anfordert als der Geschwindigkeitsregler oder wenn der Regler 30 nicht aktiv ist. Im Falle einer Momenten- oder Leistungsregelung ermittelt der Regler 44 ein Istmoment für die Antriebseinheit, beispielsweise auf der Basis von Motordrehzahl und Motorlast, und bildet Ausgangssignale zur Einstellung der Motorleistung im Sinne einer Annäherung dieses Istmoments an das vom Geschwindigkeitsregler oder von der Gaspedalbetätigung vorgegebenen Sollmoment. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine wird die Motorleistung durch Einstellen einer die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine beeinflussenden Drosselklappe, durch Beeinflussung der Kraftstoffzumessung im Sinne einer Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisse und/oder im Sinne einer Ausblendung einzelner Zylinder und/oder durch Verstellung des Zündwinkels durchgeführt. Daneben kann eine Beeinflussung des automatischen Getriebes vorgesehen sein, wenn das vom Fahrgeschwindigkeitsregler oder von der Gaspedalbetätigung vorgegebene Abtriebsmoment durch eine Kombination von Getriebe- und Motoreinstellung bereitgestellt wird.
Zur Verbesserung der Fahrgeschwindigkeitsregelung im Hinblick auf das Fahrerverhalten ist erfindungsgemäß vorgesehen, das in der automatischen Getriebesteuerung 12 ermittelte Fahrertypsignal FT dem Regler 30 zuzuführen. Dort werden die Reglerkonstanten im Sinne des Fahrertyps variiert. Das bedeutet, daß die Dynamik des Fahrgeschwindigkeitsreglers durch Vergrößerung der Konstanten bei sportlicherem Fahrer erhöht wird, während bei einem ökonomischen Fahrer kleinere Regelgrößen gewählt werden. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß der Fahrertypwert auch dem Sollwertbildungselement 38 zugeführt wird. Dort dient dieser zur Veränderung der Rampensteigung in dynamischen Betriebszuständen. Je sportlicher der Fahrertyp, desto steiler die Rampensteigung, d. h. desto größer die durch den Fahrgeschwindigkeitsregler im dynamischen Betriebszustand durchgeführte Beschleunigung.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die in 1 dargestellten Elemente Programmteile eines Mikrocomputers. Das dort im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrgeschwindigkeitsregelung ablaufende Programm ist anhand des Flußdiagramms in 2 skizziert. Nach Start des Programmteils zu vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise einigen Millisekunden, wird im ersten Schritt 100 der Fahrertypwert FT eingelesen. Daraufhin werden im Schritt 102 die Reglerparameter und gegebenenfalls die Rampensteigung als Funktion des Fahrertypfaktors nach Maßgabe vorgegebener Kennlinien, Kennfeldern oder Tabellen bestimmt. Dabei sind in einem Ausführungsbeispiel lediglich zwei Werte, in. anderen vorteilhaften Ausführungen werden mehrere Werte abhängig vom Fahrertypwert vorgegebenen oder eine kontinuierliche Verstellung angestrebt. Im darauffolgenden Schritt 104 wird der Fahrgeschwindigkeitssollwert Vsoll bestimmt. Dies erfolgt nach Maßgabe der vom Fahrer ausgewählten Betriebsart, der abgespeicherten bzw. im Falle der Wiederaufnahme zur erreichenden Sollgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls der in Schritt 102 bestimmten Rampensteigung. Daraufhin wird im Schritt 106 die Istgeschwindigkeit Vist eingelesen und im darauffolgenden Schritt 108 nach Maßgabe der Reglergleichung auf der Basis der Differenz zwischen Soll- und Istwert das Sollmoment bestimmt. Dabei werden die im Schritt 102 anhand des Fahrertypfaktors bestimmten Regelparameter herangezogen. Im nächsten Schritt 110 wird die Motor- und gegebenenfalls Getriebeeinstellung nach Maßgabe des im Schritt 108 bestimmten Sollmoments unter Berücksichtigung des Istmoments im Rahmen einer Drehmomentenregelung eingestellt, der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt.
Typische Signalverläufe sind am Beispiel einer Wiederaufnahme in 3 dargestellt. Die 3a und b zeigen dabei den zeitlichen Verlauf der Istgeschwindigkeit (durchgezogene Linie), der eingespeicherten Sollgeschwindigkeit (strichlierte Linie) sowie der sich rampenförmig verändernden Sollgeschwindigkeit (strichpunktierte Linie).
Bis zu einem Zeitpunkt t0 bewegt sich das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit abhängig von der Betätigung des Gaspedals. Zum Zeitpunkt t0 betätigt der Fahrer die Wiederaufnahmetaste, so daß ein sich zeitlich rampenförmig verändernder Sollwert vorgegeben wird, um die eingespeicherte Geschwindigkeit Vsoll zu erreichen. Die Steigung dieser Sollwertrampe ist in 3a bei einem verbrauchsorientierten Fahrer geringer als in 3b bei einem sportlichen Fahrer. Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Istgeschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit, so daß der stationäre Betriebszustand eintritt. Der Zeitpunkt t1 liegt dabei beim sportlichen Fahrer gemäß 3b früher als beim verbrauchsorientierten.
Auch im stationären Betriebszustand wird der Fahrertyp durch die entsprechende Wahl der Regelparameter berücksichtigt. Dies äußert sich beim sportlichen Fahrer durch eine höhere Dynamik des Fahrgeschwindigkeitsreglers beispielsweise bei Straßensteigungen und -gefällen, bei wechselnden Windverhältnissen, etc.
Während in einem Ausführungsbeispiel Rampensteigung und Reglerparameter angepaßt werden, werden in anderen vorteilhaften Ausführungen Rampensteigung oder Reglerparameter angepaßt.
Neben der Zuführung des Fahrertypwerts von einer automatischen Getriebesteuerung wird dieser Wert im Rahmen der Fahrgeschwindigkeitsregelung nach den bekannten Strategien ermittelt.
Die Anpassung des Regelverhaltens an das Fahrerverhalten erfolgt derart, daß die Regelung bei sportlichem Fahrer ein insgesamt dynamischeres Verhalten zeigt, d.h. Leistungsänderungen schneller vornimmt.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei die Fahrgeschwindigkeit nach Maßgabe einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit (VSOLL) mittels eines Reglers (30) mit wenigstens einem veränderbaren Reglerparameter (P, I, D) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhalten des Fahrers ermittelt wird und der wenigstens eine veränderliche Parameter (P, I, D) des Reglers (30) abhängig vom Fahrerverhalten im Sinne einer Veränderung der Dynamik des Fahrgeschwindigkeitsreglers (30) verändert wird, wobei der wenigstens eine Parameter (P, I, D) des Reglers (30) bei sportlichem Fahrerverhalten derart gewählt wird, daß der Fahrgeschwindigkeitsregler (30) dynamischer ist als bei verbrauchsorientiertem Fahrerverhalten
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrerverhalten durch einen Fahrertypfaktor (FT) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrertypfaktor (FT) abhängig von der Gaspedalbetätigung, der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, etc. bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrerverhalten durch einen Fahrertypfaktor (FT) berücksichtigt wird, der von einer automatischen Getriebesteuerung (12) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrgeschwindigkeitssollwert (VSOLL) in dynamischen Betriebszuständen als zeitlich veränderbare Rampe bestimmter Steigung vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Rampe abhängig vom Fahrerverhalten vorgegeben wird.
Vorrichtung zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, mit einem Regler (30), der die Fahrzeuggeschwindigkeit (VIST) auf eine vorgegebene Geschwindigkeit (VSOLL) einregelt, der Regler (30) wenigstens einen veränderbaren Parameter (P, I, D) aufweist, gekennzeichnet durch Mittel (14), die das Fahrerverhalten erfassen, durch Mittel (102), die den wenigstens einen veränderlichen Parameter (P, I, D) des Reglers (30) abhängig vom ermittelten Fahrerverhalten im Sinne einer Veränderung der Dynamik des Reglers (30) verändern, wobei der wenigstens eine Parameter (P, I, D) des Reglers (30) bei sportlichem Fahrerverhalten derart gewählt wird, daß der Regler (30) dynamischer ist als bei verbrauchsorientiertem Fahrerverhalten.