DE102004017115A1 - Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe - Google Patents

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Geschwindigkeitsregelung im Tempomat- bzw. ACC-Betrieb für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe kann die Fahrgeschwindigkeit Werte in einem Bereich um die Sollgeschwindigkeit annehmen, wobei eine kraftstoffsparende Betriebsart eingestellt wird; das Verfahren umfasst eine Beschleunigungsphase und eine Ausrollphase des Fahrzeugs, wobei in der Beschleunigungsphase das Fahrzeug auf eine obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt wird, die höher als die Sollgeschwindigkeit ist, und wobei in der anschließenden Ausrollphase, wenn das Fahrzeug eine untere Schwelle für die Geschwindigkeit erreicht, das Fahrzeug im verbrauchsoptimierten Bereich wieder auf die obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung in einem automatischen Fahrgeschwindigkeitsregelbetrieb ("Tempomat-Betrieb") und/oder einem automatischen Abstandsregelungsbetrieb ("ACC-Betrieb") für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Getriebe können beispielsweise ein Stufenautomatgetriebe oder ein stufenloses Automatgetriebe (CVT) oder ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein automatisiertes Handschaltgetriebe sein.
  • Die durch den Gesetzgeber vorgegebenen Grenzwerte zu Abgasemissionen und der Wunsch nach reduziertem Kraftstoffverbrauch machen es notwendig, neue Verfahren und Methoden zum umweltfreundlichen Betreiben eines Kraftfahrzeuges einzusetzen und weiter zu entwickeln.
  • In modernen Kraftfahrzeugen werden immer öfter Fahrgeschwindigkeitsregelungen eingesetzt. Der Fahrer stellt hierbei während des Fahrbetriebs einen bestimmten Geschwindigkeitswert ein, wobei die Geschwindigkeit auf diesem Sollwert gehalten wird. Dabei kann z. B. eine Motorsteuerung und eine Bremssteuerung zum Einsatz kommen. Wenn der Fahrer die Bremse oder das Gaspedal betätigt, wird der Regelbetrieb beendet. Zu einem späteren Zeitpunkt kann der Fahrer den zuletzt eingestellten Geschwindigkeitswert wieder auf Knopfdruck aktivieren und die dazugehörige Sollgeschwindigkeit einregeln lassen.
  • Bei Verwendung einer adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung, wie sie unter der Bezeichnung ACC (Adaptive Cruise Control) bekannt ist, wird das Kraftfahrzeug automatisch abgebremst, wenn ein bestimmter Abstand zu einem vorausfahrenden Objekt unterschritten wird. Bei ausreichendem Abstand zwischen Objekt und Kraftfahrzeug wird der ursprüngliche Zustand automatisch wieder hergestellt, d. h. das Kraftfahrzeug beschleunigt.
  • Bei den genannten Verfahren nach dem Stand der Technik bleiben beispielsweise topographische Gegebenheiten unberücksichtigt; der Verbrennungsmotor ist zudem permanent im Einsatz und produziert in nachteiliger Weise fortlaufend Abgas- und Lärmemissionen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches einen verbrauchs- und emissionsarmen Betrieb eines mit einem Automatgetriebe oder einem automatisierten Handschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird vorgeschlagen, dass die Fahrgeschwindigkeit Werte in einem Bereich um die Sollgeschwindigkeit annehmen kann, wobei eine kraftstoffsparende Betriebsart eingestellt wird und das Verfahren eine Beschleunigungsphase und eine Ausrollphase des Fahrzeugs umfasst. Hierbei wird in der Beschleunigungsphase das Fahrzeug auf eine obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt, die höher als die Sollgeschwindigkeit ist; in der anschließenden Ausrollphase wird, wenn das Fahrzeug eine untere Schwelle für die Geschwindigkeit erreicht, das Fahrzeug im verbrauchsoptimierten Bereich wieder auf die obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt.
  • Gemäß der Erfindung kann eine kraftstoffsparende Betriebsart dadurch eingestellt werden, dass in der Ausrollphase in eine kraftschlussneutrale Posi tion geschaltet wird bzw. dass der Kraftschluss unterbrochen wird. Vorzugsweise und in Abhängigkeit vom Getriebe kann ein Schalten nach Neutral ausgeführt bzw. ausgekuppelt werden.
  • Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass in der Ausrollphase der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird; bei Erreichen der unteren Schwelle für die Geschwindigkeit wird vor dem Wechsel der Fahrstufe der Verbrennungsmotor gestartet.
  • Die Entscheidung, ob der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, ist in vorteilhafter Weise von der Zeit abhängig, die das Fahrzeug bis zum Erreichen der unteren Schwelle schätzungsweise benötigt; für eine kurze benötigte Zeit wird lediglich ausgekuppelt bzw. nach Neutral geschaltet.
  • Um eine vorausschauende verbrauchs- und emissionsoptimierte Abfolge der Beschleunigungsphase und der Ausrollphase zu ermöglichen, werden erfindungsgemäß topographische Parameter, Umweltparameter und/oder Fahrzeugparameter berücksichtigt.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein geringer Kraftstoffverbrauch erzielt. Ferner resultiert das erfindungsgemäße Verfahren in niedrigen Abgas- und Lärmemissionen, was wiederum ein Beitrag zum Umweltschutz ist.
  • Gemäß der Erfindung werden zur Geschwindigkeitsregelung im Tempomat- bzw. ACC-Betrieb (erweiterter Segelbetrieb) möglichst viele äußere Randbedingungen und Einflüsse berücksichtigt. Beispielsweise werden Parameter wie Steigung/Gefälle, Gegen-/Rückenwind und/oder erhöhter Fahrwiderstand durch Anhänger/Dachgepäckträger berücksichtigt. Bei einem Fahrzeug mit Fahrzeugumfeldüberwachung werden Informationen aus dem direkten Fahr zeugumfeld genutzt, die mittels der Fahrzeugumfeldüberwachung ermittelt werden. Des weiteren können Telematik-Daten, wie z.B. topographische Informationen, die mittels Satellitennavigation erfasst werden, berücksichtigt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert, welche den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit im vorgeschlagenen Segelbetrieb als Funktion der Zeit darstellt.
  • Aktiviert der Fahrer den Tempomat oder das ACC-System während einer Autobahnfahrt, so kann sich erfindungsgemäß das Fahrzeug in einem bestimmten Bereich um die eingestellte Sollgeschwindigkeit bewegen. Beispielsweise wird, bei einer Sollgeschwindigkeit von 120 km/h, das Fahrzeug auf 125 km/h beschleunigt, um anschließend in einem verbrauchsarmen Betriebszustand weiterzurollen. Der verbrauchsarme Zustand wird gemäß der Erfindung in einem ersten Schritt derart gestaltet, dass – z.B. bei einem Stufenautomatgetriebe – ein Wechsel der Fahrstufe von D nach N ausgeführt wird; in einem nächsten, weitergehenden Schritt kann der Verbrennungsmotor gänzlich abgeschaltet werden. Erreicht das Fahrzeug eine untere Schwelle für die Geschwindigkeit (z.B. 100 km/h), dann wird ein Wechsel der Fahrstufe von N nach D ausgeführt, bzw. der Motor wird gestartet, um das Fahrzeug im verbrauchsoptimierten Bereich wieder auf die obere Schwelle (125 km/h) zu beschleunigen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung kann der Beschleunigungsvorgang durch einen im Fahrzeug ohnehin zusätzlich zum Verbrennungsmotor vorgesehenen Elektromotor, beispielsweise einen Startergenerator oder einen Hybridmotor, unterstützt werden. Das Abschalten des Verbrennungsmotors setzt voraus, dass alle im regulären Betrieb benötigten Hilfsaggregate (Servopumpe, Bremskraftverstärker, Klimaanlage, etc.) in ge wohnter Weise zur Verfügung stehen. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die benötigten Hilfsaggregate durch einen integrierten E-Motor angetrieben werden. Auf diese Weise können im regulären Betrieb des Verbrennungsmotors verbesserte Verbrauchswerte erreicht werden, da die Hilfsaggregate individuell und bedarfsgerecht angesteuert werden können und nicht mehr von der Motordrehzahl abhängig sind.
  • Bei Fahrzeugen, die keinen Elektromotor aufweisen, kann der Verbrennungsmotor nicht abgeschaltet werden; stattdessen wird vorgeschlagen, mittels einer entsprechender Fahrstrategie einen möglichst langen Betrieb im eingestellten Geschwindigkeitsbereich dadurch zu realisieren, dass sich der Motor im Leerlauf oder bei starkem Gefälle im Schubbetrieb befindet.
  • Durch die Nutzung von Informationen aus satelliten- und/oder land- bzw. straßenkartengestützten Navigationssystemen können topographische Gegebenheiten zur Verbrauchs- und Emissionsoptimierung berücksichtigt werden. Zum Beispiel wird der Verbrennungsmotor nicht abgeschaltet, wenn im Straßenverlauf eine Steigung unmittelbar vorausliegt, oder der Motor wird nicht wieder eingeschaltet, wenn im Straßenverlauf ein unmittelbar vorausliegendes Gefälle erkannt wird.
  • Gemäß der Erfindung wird zudem vorgeschlagen, dass der E-Motor bei starkem bzw. langem Gefälle auch zur Bremsunterstützung bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor eingesetzt wird. In vorteilhafter Weise kann die dadurch gewonnene Energie gespeichert bzw. zur Wiederaufladung der Batterien des Fahrzeugs genutzt werden. Außerdem kann der Elektromotor den Übergang zwischen Beschleunigen und Ausrollen unterstützen, um den Fahrkomfort zu verbessern: Wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet oder wird im Getriebe auf Neutral geschaltet, dann liefert der Elektromotor für kurze Zeit ein Moment in den Antriebsstrang, das dann auf Null reduziert wird.
  • Ist das Fahrzeug zusätzlich mit einer Umfeldüberwachung (z.B. einem radargestützten Abstandskontrollsystem "ACC") ausgerüstet, so wird der Segelbetrieb unterbrochen, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird. Das Fahrzeug hält dann den sicherheitstechnisch nötigen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, bis wieder freie Fahrt erkannt wird und das Fahrzeug auf die Zielgeschwindigkeit beschleunigen und in den Segelbetrieb wechseln kann.
  • Der vorgeschlagene Segelbetrieb kann bis in die untersten Geschwindigkeitsbereiche verwendet werden. So kann beispielsweise im Stop & Go Betrieb das Fahrzeug mit Verbrennungsmotor beschleunigen, wobei beim Ausrollen der Motor abgeschaltet wird. Bei genügend vorhandener elektrischer Energie kann hierbei auch der Elektromotor das Fahrzeug beschleunigen. Die Fahrzeugumfeldüberwachung hält dabei den nötigen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ein.
  • In vorteilhafter Weise kann die Getriebesteuerung bei der erfindungsgemäßen Fahrgeschwindigkeitsregelung in ein gesondertes Fahrprogramm, abhängig von der Fahrbahnneigung wechseln. Dieses Fahrprogramm enthält alle benötigten Gangschaltkennlinien und Wandlerschaltkennlinien und wird nach Fahrbahnneigung (Berg, Ebene, Gefälle) ausgewählt und aktualisiert.
    •

Claims (18)

  1. Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung in einem automatischen Fahrgeschwindigkeitsregelbetrieb und/oder einem automatischen Abstandsregelungsbetrieb für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgeschwindigkeit Werte in einem Bereich um die Sollgeschwindigkeit annehmen kann und dass eine kraftstoffsparende Betriebsart eingestellt wird, wobei das Verfahren eine Beschleunigungsphase und eine Ausrollphase des Fahrzeugs umfasst und wobei in der Beschleunigungsphase das Fahrzeug auf eine obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt wird, die höher als die Sollgeschwindigkeit ist und wobei die anschließende Ausrollphase bis zum Erreichen einer unteren Schwelle für die Geschwindigkeit dauert, derart, dass bei Erreichen einer unteren Schwelle für die Geschwindigkeit das Fahrzeug im verbrauchsoptimierten Bereich wieder auf die obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausrollphase in eine kraftschlussneutrale Position geschaltet wird bzw. dass der Kraftschluss unterbrochen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausrollphase ein Schalten nach Neutral ausgeführt bzw. ausgekuppelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Ausrollphase bei starkem Gefälle das Fahrzeug im Schubbetrieb befindet.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausrollphase nach dem Schalten in eine kraftschlussneutrale Position bzw. nach dem Unterbrechen des Kraftschlusses, für den Fall, dass das Fahrzeug einen Elektromotor aufweist, der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, wobei bei Erreichen der unteren Schwelle für die Geschwindigkeit vor dem Beschleunigen der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, wenn bis zum Erreichen der unteren Schwelle für die Geschwindigkeit ein vorgegebener Zeitwert schätzungsweise überschritten wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor nicht abgeschaltet wird, wenn eine Steigung unmittelbar vorausliegt und dass der Verbrennungsmotor nicht wieder gestartet wird, wenn ein Gefälle unmittelbar vorausliegt.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beschleunigungsphase nach Erreichen der unteren Schwelle für die Geschwindigkeit, gegenüber dem Normalbetrieb, eine längere Getriebeübersetzung gewählt wird, um den Verbrauch und den Komfort zu optimieren.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass topographische Parameter, Umweltparameter und/oder Fahrzeugparameter berücksichtigt werden, um eine vorausschauende verbrauchs- und emissionsoptimierte Abfolge der Beschleunigungsphase und der Ausrollphase zu ermöglichen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzeug mit Fahrzeugumfeldüberwachung Informationen aus dem direkten Fahrzeugumfeld genutzt werden, die mittels der Fahrzeugumfeldüberwachung ermittelt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Telematik-Daten, umfassend topographische Informationen, die mittels Satellitennavigation erfasst werden, genutzt werden.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs durch einen Elektromotor/Generator unterstützt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Fahrzeugbetrieb benötigten Hilfsaggregate, wie Servopumpe, Bremskraftverstärker, Klimaanlage, etc., durch einen integrierten E-Motor angetrieben werden, so dass im regulären Betrieb des Verbrennungsmotors verbesserte Verbrauchswerte erreicht werden, da die Hilfsaggregate individuell und bedarfsgerecht angesteuert werden, und dass bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor diese Aggregate zur Verfügung stehen.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei starkem bzw. langem Gefälle und bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor ein Elektromotor zur Bremsunterstützung eingesetzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vom E-Motor durch die Bremsunterstützung gewonnene Energie zur Wiederaufladung der Batterien des Fahrzeugs genutzt wird bzw. gespeichert wird.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Beschleunigungsphase und der Ausrollphase durch einen Elektromotor unterstützt wird, um den Fahrkomfort zu verbessern, wobei, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet oder in eine kraftschlussneutrale Position geschaltet wird oder der Kraftschluss unterbrochen wird, der Elektromotor für kurze Zeit ein Moment in den Antriebsstrang liefert, das dann auf Null reduziert wird.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stop & Go Betrieb das Fahrzeug durch einen Elektromotor beschleunigt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der erfindungsgemäßen Fahrgeschwindigkeitsregelung die Getriebesteuerung in ein gesondertes Fahrprogramm, abhängig von der Fahrbahnneigung, wechselt, welches alle benötigten Gangschaltkennlinien enthält und in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrbahnneigung (Berg, Ebene, Gefälle) ausgewählt und aktualisiert wird.
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