DE19856963A1

DE19856963A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung oder Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19856963A1
Application number: DE19856963A
Authority: DE
Inventors: Thomas Frey
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2000-06-15

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung oder Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei ein abschaltbarer Regler vorgesehen ist, dem wenigstens ein Sollwert zugeführt wird. Der Sollwert wird beim Abschalten des Reglers gemäß einer vorgegebenen Zeitfunktion verändert. Die Änderung des Sollwertes ist dabei betriebsgrößenabhängig begrenzt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung oder Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 195 49 224 A1 bekannt. Dort wird ein Ge schwindigkeitsbegrenzer vorgeschlagen, bei welchem der Fah rer durch Betätigung eines entsprechenden Bedienelements einen Geschwindigkeitsgrenzwert vorgibt, der vom Geschwin digkeitsbegrenzer durch Regelung der Geschwindigkeit auf diesen Grenzwert eingehalten wird, wenn die Vorgabe des Fahrers über das Fahrpedal zu einer höheren Geschwindigkeit führen würde. Führt die Fahrervorgabe zu einer Geschwindig keit des Fahrzeugs die kleiner als die Grenzgeschwindigkeit ist, greift der Geschwindigkeitsbegrenzer nicht ein. Ist der Begrenzer aktiv, regelt er die Geschwindigkeit auf ei nen vorgegebenen Grenzwert. Der Fahrgeschwindigkeitsbegren zer ist vom Fahrer ausschaltbar.

Die Ausschaltung eines derartigen Begrenzers kann z. B. durch Betätigung eines Schalters durch den Fahrer (z. B. der Kick-Down-Schalter) erfolgen, der den Wunsch des Fahrers, das Fahrzeug über den Fahrgeschwindigkeitsgrenzwert hinaus zu beschleunigen, repräsentiert. Dabei wird die Fahrge schwindigkeitsbegrenzungsfunktion mit einer Rampe abge schaltet, bei der der Fahrgeschwindigkeitsgrenzwert einer vorgegebenen Zeitfunktion folgend erhöht wird, bis er einen Maximalwert erreicht hat. Es hat sich gezeigt, daß diese Art der Abschaltung des Geschwindigkeitsbegrenzers unter bestimmten Umständen, insbesondere bei Fahrzeugen mit Hand schaltgetrieben bei großen Gängen und kleiner Last, zu ei nem ungünstigen Übergangsverhalten führt. Durch den beim Abschalten entstehenden Momentensprung (Lastschlag), der bei einem Automatikgetriebe durch den Wandler aufgenommen wird, spürt der Fahrer bei Abschalten des Geschwindigkeits begrenzers einen störenden Lastschlag.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Übergangsverhalten des Fahrzeugs beim Abschalten des Fahrgeschwindigkeitsbegren zers bzw. -Reglers zu verbessern.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die Einführung einer Änderungsbegrenzung des Begren zungswerts beim Abschalten des Fahrgeschwindigkeitsbegren zers abhängig von Betriebsgrößen wird eine deutliche Ver besserung des Übergangsverhaltens erreicht, insbesondere wird der Momentensprung derart bedämpft, daß er vom Fahrer nicht oder kaum mehr spürbar ist.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Änderungsbegrenzung ab hängig vom eingelegten Gang bzw. der herrschenden Überset zung, der Drehzahl der Antriebseinheit des Fahrzeugs und der vorgegebenen Last (z. B. des Drosselklappensollwertes) ist. Auf diese Weise kann eine sehr genaue Vorgabe der Än derungsbegrenzung erzielt werden, was zu einem erheblichen Komfortgewinn und zu einer zufriedenstellenden Dämpfung des Momentensprungs beim Abschalten des Begrenzers führt. Die Dynamik im Abschalten wird dadurch nicht wesentlich beein trächtigt, so daß es dem Fahrer möglich ist, das Fahrzeug beim Abschalten des Begrenzers ausreichend zu beschleuni gen.

Von besonderem Vorteil ist ferner, daß die Änderungsbegren zung nur bei Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben eingesetzt wird, da bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe der mögli cherweise entstehende Momentensprung (Lastschlag) vom Mo mentenwandler des Getriebes aufgenommen wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängi gen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Regelung oder Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit, wäh rend in Fig. 2 ein allgemeines Ablaufdiagramm der Fahrge schwindigkeitsbegrenzung bzw. -regelung dargestellt ist. In Fig. 3 schließlich ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Abschaltvorgang des Begrenzers bzw. Reglers anhand eines Flußdiagramms dargestellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 10 zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, welche we nigstens einen Mikrocomputer 12, eine Eingangs- 14 und eine Ausgangsschaltung 16 und ein diese Komponenten verbindendes Kommunikationssystem 18 umfaßt. Der Eingangsschaltung 14 sind Eingangsleitungen, die in einem anderen Ausführungs beispiel auch in einem Bussystem zusammengefaßt sein kön nen, zugeführt, über die die zur Motorsteuerung und insbe sondere zur Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung bzw. -regelung notwendigen Betriebsgrößen übermittelt werden. Eine Ein gangsleitung 20 verbindet die Eingangsschaltung 14 mit ei nem vom Fahrer betätigbaren Bedienelement 22 zur Vorgabe der Grenzgeschwindigkeit und zum Ein- bzw. Ausschalten des Begrenzers. Eine weitere Eingangsleitung 24 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 26, welche ein der Motordrehzahl NMOT entsprechendes Signal ermittelt. Ei ne Eingangsleitung 28 verbindet die Eingangsschaltung 14 mit einer Meßeinrichtung 30 zur Erfassung des eingelegten Gangs bzw. der eingelegten Getriebeübersetzung und des Typs des Getriebes, ob Handschaltgetriebe oder Automatikgetrie be. Die Bestimmung des eingelegten Ganges bzw. des Überset zungsverhältnisses kann auch innerhalb des Mikrocomputers 12 auf der Basis von Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Ferner ist eine Eingangsleitung 32 vorgesehen, über die der Eingangsschaltung 14 von einer entsprechenden Meßeinrichtung 34 ein die Fahrpedalstellung β repräsentie rendes Signal (aus dem ein Kick-Down-Signal abgeleitet wird) oder ein Schaltsignal bei Schließen eines Kick-Down- Schalters übermittelt wird. Über eine weitere Eingangslei tung 36 wird von einer entsprechenden Meßeinrichtung 38 ein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierendes Signal VGBIST zugeführt. Dieses wird beispielsweise von einem ent sprechenden Sensor oder von einer Berechnungseinheit auf der Basis der Radgeschwindigkeitssignale ermittelt. Ferner sind Eingangsleitungen 40 bis 44 vorgesehen, welche Signale für weitere Betriebsgrößen, die von Meßeinrichtung 46 bis 50 erfaßt werden, der Steuereinheit 10 zuführen. Derartige Betriebsgrößen sind beispielsweise bei einer Brennkraftma schine die Stellung einer Drosselklappe, die Motortempera tur, die Abgaszusammensetzung, die zugeführte Luftmasse, etc. Die Steuereinheit 10 beeinflußt wenigstens über eine an die Ausgangsschaltung 16 angeschlossene Ausgangsleitung 52 zur Leistungssteuerung eine elektrisch betätigbare Dros selklappe 54, im Falle eines anderen Antriebskonzept (z. B. Elektromotoren) die entsprechenden Stelleinrichtungen zur Leistungssteuerung.

Neben den herkömmlichen Funktionen zur Steuerung der An triebseinheit sind in dem Mikrocomputer 12 Programme imple mentiert, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vom Fahrer vorgegebenen Grenzwert begrenzen bzw. regeln. Ein Beispiel hierfür ist im eingangs genannten Stand der Tech nik dargestellt. Darüber hinaus ist im bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel vorgesehen, daß Programme des Mikrocomputers 12 auf der Basis der gemessenen Fahrpedalstellung β einen Einstellwert für die Brennkraftmaschine ermitteln, der bei spielsweise in einem Solldrosselklappenwinkel, einem Solldrehmoment oder einer Sollleistung besteht, die dann durch Steuerung wenigstens einer Leistungsstelleinrichtung (z. B. einer elektrisch betätigbaren Drosselklappe 54) ein gestellt wird.

Der Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer bzw. -regler ist in Fig. 2 anhand einer groben Skizze eines Ablaufdiagramms darge stellt. Zunächst wird in einem Sollwert-Bilder 100 der Be grenzungssollwert VGBSOLL gebildet. Eine bevorzugte Ausfüh rung dieses Programmteils ist anhand des Flußdiagramms nach Fig. 3 dargestellt. Es bildet den Sollwert abhängig von wenigstens einer der folgenden Größe: dem vom Fahrer vorge gebenen Begrenzungswert VGBF, der Information, ob ein Hand schaltgetriebe vorliegt (MT), des eingelegten Ganges bzw. der eingelegten Getriebeübersetzung (GANG), der Motordreh zahl NMOT, des resultierenden Soll-Einstellwerts SOLLRES, der die Einstellung des Leistungsstellgliedes (z. B. Dros selklappe 54) vorgibt, des aus der Fahrpedalstellung abge leiteten Einstellwerts SOLLF und der Fahrpedalstellung β (z. B. Kick-down-Schalter). Dieser Begrenzungssollwert wird in einem Vergleicher 102 mit der gemessenen Ist- Geschwindigkeit VGBIST verglichen und auf diese Weise die Regelabweichung Δ gebildet. Diese wird im Geschwindigkeits regler 104 in einen Einstellwert SOLLVGB für das Leistungs stellglied umgesetzt. Ein derartiger Fahrgeschwindigkeits begrenzer ist aus dem oben genannten Stand der Technik be kannt. Der Solleinstellwert des Begrenzers wird einer Steuerung 106 zugeführt, in der aus dem Einstellwert des Begrenzers und dem aus der Fahrpedalstellung ermittelten Einstellwertes SOLLF der die Ansteuerung des Leistungs stellgliedes vorgebende resultierende Sollwert SOLLRES er mittelt wird. Dieser stellt im Falle einer Brennkraftma schine einen Drosselklappensollwinkel dar und wird inner halb der Steuerung 106 gegebenenfalls unter Berücksichti gung weiterer Betriebsgrößen wie der tatsächlichen Dros selklappenstellung, der Motorlast, etc. in ein Ansteuersi gnal für die elektrisch betätigbare Drosselklappe 54 umge setzt. Dieses Ansteuersignal führt zu einer Einstellung der Drosselklappe entsprechend dem Einstellwert. Der von der Fahrpedalstellung abgeleitete Einstellwert SOLLF, der eben falls der Steuerung 106 zugeführt wird, wird vom Einstell wertbilder 108 in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung β, ge gebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Betriebsgrößen wie eingelegte Übersetzung, Motordrehzahl, etc. nach Maßga be vorgegebener Kennlinien, Kennfelder und/oder Berech nungsschritten gebildet. Die Steuerung 106 steuert das Stellglied bei aktivem Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer abhän gig von dessen Einstellwert, bei abgeschaltetem Fahrge schwindigkeitsbegrenzer abhängig von dem vom Fahrer über die Fahrpedalstellung vorgegebenen Einstellwert. Im ein fachsten Ausführungsbeispiel für eine Brennkraftmaschine sind die Sollwerte Drosselklappenstellungssollwerte, so daß die Steuerung 106 im wesentlichen aus einem Lageregelkreis für die Stellung der Drosselklappe besteht. In anderen Aus führungsbeispielen sind die Sollwerte Momenten- oder Lei stungssollwerte, wobei die Steuerung 106 diese Sollwerte unter anderem in ein Ansteuersignal für die elektrisch be tätigbare Drosselklappe umsetzt. Bei Elektroantrieben wer den entsprechend Sollströme oder -spannungen vorgegeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Programm zur Bestimmung des Geschwindigkeitssollwertes ist im Flußdia gramm nach Fig. 3 skizziert. Das skizzierte Programm wird bei aktivem Begrenzer bzw. aktivem Fahrgeschwindigkeitsreg ler in vorgegebenen Zeitintervallen durchlaufen. Im ersten Schritt 200 werden die im Zusammenhang mit der Sollwertbil dung notwendigen Betriebsgrößen eingelesen. Diese sind der vom Fahrer vorgegebene Grenzwert VGBF, die Information, ob ein Handschaltgetriebe vorliegt (MT), der eingelegte Gang bzw. die eingelegte Übersetzung (GANG), die Motordrehzahl NMOT, der resultierende Sollwert SOLLRES, der Einstellsoll wert auf der Basis der Fahrpedalstellung SOLLF sowie die Information über eine Kick-Down-Stellung des Fahrpedals (βKD). Daraufhin wird im Schritt 202 der Rampenfaktor LSD als Funktion der eingelegten Übersetzung, des vorhandenen Handschaltgetriebes, der Motordrehzahl und des resultieren den Sollwertes, d. h. der Last der Brennkraftmaschine, er mittelt. Dies erfolgt beispielsweise auf der Basis eines Kennfeldes oder auf der Basis vorgegebener Berechnungs schritte, wobei tendenziell der Wert größer wird, wenn die Motordrehzahl größer, die Last größer und die Getriebeüber setzung kleiner (niedrigerer Gang) ist. Im darauffolgenden Schritt 204 wird überprüft, ob der Begrenzer ausgeschaltet wird. Dies ist dann der Fall, wenn das Fahrpedal die Kick- Down-Position oder eine Position erreicht hat, die eindeu tig den Fahrerwunsch anzeigt, den Begrenzer auszuschalten. Entsprechend kann die Abschaltung des Begrenzers am Schal ter erfolgen. Ist dies nicht der Fall, wird gemäß Schritt 206 der Sollwert VGBSOLL auf der Basis des vom Fahrer ein gestellten Grenzwertes VGBF ermittelt und an die Vergleich stelle bzw. den Regler ausgegeben. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen.

Wurde im Schritt 204 festgestellt, daß der Begrenzer gerade ausgeschaltet wird, so wird im darauffolgenden Schritt 208 der aktuelle Sollwert VGBSOLL(t) auf der Basis des Sollwer tes VGBSOLL(t-1) aus dem vorherigen Programmdurchlauf vor gegebenen (festen) Rampenwert Δ ermittelt. Dieser Rampen wert wird zu dem vorherigen Sollwert hinzuaddiert, so daß der aktuelle Sollwert größer als der vorherige ist. Bei mehrmaligem Durchlaufen dieses Programmschrittes entsteht so eine zeitliche Rampe, die vom Sollwert zum Ausschalt zeitpunkt des Begrenzers bis hin zu einem Maximalwert führt. Diese Rampe kann eine Gerade oder eine sonstige be liebige Funktion darstellen, wobei im letzteren Fall der Rampenwert Δ zeitabhängig sich verändert. Danach wird im Schritt 210 überprüft, ob ein Fahrzeug mit Handschaltge triebe vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, wird direkt mit Schritt 212 fortgefahren, in dem überprüft wird, ob der auf der Basis der Fahrpedalstellung ermittelte Einstell sollwert SOLLF kleiner als der Fahrgeschwindigkeitsbegren zersollwert VGBSOLL ist oder ob letzterer seinen Maximal wert VGBSOLLmax erreicht hat. Ist eines der beiden Kriteri en erfüllt, so ist dies ein Zeichen dafür, daß die Rampe abzubrechen und der Begrenzer zu beenden ist. Gemäß Schritt 214 wird der Sollwert des Fahrgeschwindigkeitsbegrenzers auf den Maximalwert gesetzt und der Programmteil beendet. Er wird erst wieder mit erneutem Aktivieren des Begrenzers durch Betätigen des Bedienelements 22 durch den Fahrer ak tiviert.

Hat Schritt 210 ergeben, daß ein Handschaltgetriebe vor liegt, so wird gemäß Schritt 212 überprüft, ob der aktuelle im Schritt 208 berechnete Sollwert VGBSOLL (t) größer ist als der vorherige Sollwert VGBSOLL (t-1) plus den im Schritt 202 ermittelten Rampenwert LSD. Ist dies nicht der Fall, wird mit Schritt 212 fortgefahren, andernfalls gemäß Schritt 215 der aktuelle Sollwert auf den vorherigen Soll wert zuzüglich des Rampenwertes LSD begrenzt. Nach Schritt 215 folgt Schritt 212. Die Schritte 213 und 215 führen dem nach zu einer Änderungsbegrenzung der Ausschaltrampe des Fahrgeschwindigkeitsbegrenzers, wobei der Begrenzungswert betriebsgrößenabhängig ist.

Claims

1. Verfahren zur Regelung oder Begrenzung der Geschwindig keit eines Fahrzeugs, wobei ein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussendes Stellglied (54) vorgesehen ist, welches von einem Regler (104) abhängig von einem vorgege benen Geschwindigkeitssollwert (VGBSOLL) und einem Istwert (VGBIST) beeinflußt wird, wobei bei Abschalten des Begren zers der Geschwindigkeitssollwert (VGBSOLL) gemäß einer vorgegebenen zeitlichen Funktion erhöht wird, dadurch ge kennzeichnet, daß die Änderung des Sollwertes (VGBSOLL) bei Ausschalten der Geschwindigkeitsregelung oder -begrenzung begrenzt ist und die Änderungsbegrenzungswert betriebsgrö ßenabhängig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (104) einen Geschwindigkeitsbegrenzer bildet, der die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vom Fahrer vorge gebenen Sollwert (VBGF) begrenzt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Änderung abhängig von der Mo tordrehzahl (nmot) begrenzt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Änderungsbegrenzung abhängig von dem eingelegten Gang bzw. der eingelegten Getriebeüber setzung (GANG) ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Änderungsbegrenzung abhängig von der Last (SOLLRES), insbesondere vom Solleinstellwert für das Stellglied, ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Änderungsbegrenzung nur dann wirksam ist, wenn das Getriebe ein Handschaltgetriebe ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Regelung oder Begrenzung bei Vorliegen der Kick-Down-Stellung des Fahrpedals ausgeschal tet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Änderungsbegrenzung abhängig ist von Betriebsgrößenwerten zum Abschaltzeitpunkt.

9. Vorrichtung zur Regelung oder Begrenzung der Geschwin digkeit eines Fahrzeugs, mit einem die Geschwindigkeit be einflussenden Stellglied (54), mit einem Regler (104), der in Abhängigkeit eines Soll- und eines Istwertes (VGBSOLL, VGBIST) das Stellglied (54) ansteuert, wobei die Regelung oder Begrenzung abschaltbar ist, mit einem Sollwertbilder (100), der bei Abschalten den Sollwert (VBGSOLL) gemäß ei ner vorgegebenen Zeitfunktion ändert, dadurch gekennzeich net, daß der Sollwertbilder (100) derart ausgestaltet ist, daß die Änderung bei Abschalten der Regelung oder der Be grenzung begrenzt ist und diese Änderungsbegrenzung be triebsgrößenabhängig ist.