DE10006780C1 - Tempomat-Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tempomat-Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Tempomatausgangssignal (T) abgibt, mit einem Geschwindigkeitsregler (10), der ein Geschwindigkeitsreglerausgangssignal (R) abgibt, und einem mit dem Geschwindigkeitsregler (10) gekoppelten Lastadaptionsglied (12), das ein Lastanpassungssignal (L) zur Beeinflussung des Tempomatausgangssignals (T) abgibt, wobei das Tempomatausgangssignal (T) im Aktivierungszeitpunkt einer Geschwindigkeitsregelphase auf einen aus der Stellung eines zugeordneten Antriebskraft bestimmenden Stellgliedes abgeleiteten Wert (V) gesetzt wird. Ein vorbestimmbarer Anteil des Geschwindigkeitsreglerausgangssignals (R) bestimmt ein reglerbedingtes Zusatzsignal (Z), das dem Lastadaptionsglied (12) zugeführt wird, welches ein um das Zusatzsignal erhöhtes Lastanpassungssignal (L) zur Anpassung des Tempomatausgangssignals (T) abgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tempomat-Fahrgeschwindigkeits­ regeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Tempomataus­ gangssignal abgibt, mit einem Geschwindigkeitsregler, der ein Geschwindigkeitsreglerausgangssignal abgibt, und einem mit dem Geschwindigkeitsregler gekoppelten Lastadaptionsglied, das ein Lastanpassungssignal zur Beeinflussung des Tempomatausgangs­ signals abgibt, wobei das Tempomatausgangssignal im Aktivie­ rungszeitpunkt einer Geschwindigkeitsregelphase auf einen aus der Stellung eines zugeordneten antriebskraftbestimmenden Stellgliedes abgeleiteten Wert gesetzt wird, wobei ein vorbestimmbarer Anteil des Geschwindigkeitsregler­ ausgangssignals ein reglerbedingtes Zusatzsignal bestimmt, das dem Lastadaptionsglied zugeführt wird, welches ein um das Zu­ satzsignal erhöhtes Lastanpassungssignal zur Anpassung des Tem­ pomatausgangssignal abgibt. (DE 44 43 219 C1)

Tempomaten sind bekanntermaßen elektrische Einrichtungen zur Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die fahrerangefordert, meist über einen hierfür vorgesehenen Tempomatbedienhebel, ak­ tiviert werden.

Nach Überschreiten der als Einschaltschwelle definierten Min­ destgeschwindigkeit des Fahrzeuges kann der Tempomat mittels des Bedienhebels aktiviert oder "gesetzt" werden. Dazu wird die vom Fahrer gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit über das Fahrpe­ dal angefahren. In dem Moment, in dem durch die fahrerseitige Bedienhebelbetätigung ein Bedienhebelsignal ausgelöst wird, ü­ bernimmt der Tempomat die gewünschte Sollgeschwindigkeit. Bis zu diesem Zeitpunkt steht der Antrieb bzw. das Ausgangssignal des Tempomat auf Leerlauf bzw. auf der eine Leerlaufstellung wiedergebenden Ausgangsgröße.

Der Tempomat hat aber bei den meisten Systemen zu Beginn keine Information darüber, welche Drosselklappenstellung oder Ein­ spritzmenge für Konstantfahrt notwendig ist. Der Tempomat wird auf die sich einstellende Geschwindigkeitsabweichung reagieren. Im ersten Moment nach der Aktivierung liegt keine Geschwindig­ keitsabweichung von der gespeicherten Sollgeschwindigkeit vor, so daß der Tempomat-Geschwindigkeitsregler nicht regelt. Das Tempomatausgangssignal entspricht in diesem Fall einer Leer­ laufstellung der Drosselklappe (beim Benzinmotor) bzw. Nullmen­ ge der Einspritzung (beim Dieselmotor).

Hat der Fahrer nach dem Aktivieren des Tempomaten den Fuß vom Fahrpedal genommen, wird das Fahrzeug erst einmal langsamer, bis sich eine Regelabweichung einstellt. Die für eine Konstant­ fahrt notwendige Drosselklappenöffnung (beim Benzinmotor) oder Einspritzmenge (beim Dieselmotor) stellt sich erst mit der im System "Tempomatregler-Fahrzeug-Straße" vorhandenen Zeitkon­ stante ein. Daraus folgt, daß das Fahrzeug je nach Lastzustand langsamer wird. Dieser Geschwindigkeitseinbruch stellt eine Komforteinbuße dar, denn die Funktionsübernahme des Tempomaten beginnt mit einer Verzögerung, die in einer Beschleunigung mün­ det, ehe konstant gefahren werden kann.

Damit der Geschwindigkeitsregler schneller an seinen Be­ triebspunkt gelangt, also ein Geschwindigkeitseinbruch vermin­ dert wird, werden allgemein zwei Verfahren in Abhängigkeit vom verwendeten Reglertyp angewendet.

Bei Verwendung eines PI- oder PID-Reglers wird folgendermaßen vorgegangen: Der Regler wird mit einem Startwert so vorgeladen oder "initialisiert", daß im Moment des Einschaltens der Ge­ schwindigkeitsregelung die Fahrpedalstellung oder die daraus abgeleitete Drosselklappenposition (beim Benzinmotor) oder äquivalente Einspritzmenge (beim Dieselmotor) übernommen wird und dem Wert des Integrators des Reglers zugeschlagen wird.

Kommt hingegen ein P-Regler-basierter Regler zum Einsatz, wie etwa ein bei Motorsteuerungen häufig verwendeter PDT₁-Regler, so wird ein sogenannter "geschwindigkeitsproportionaler Vor­ halt" verwendet. Das bedeutet, daß der Tempomat als Startwert einen Sollwert für die Drosselklappenstellung (beim Benzinmo­ tor) bzw. die Einspritzmenge (beim Dieselmotor) ausgibt, der proportional zur gefahrenen Geschwindigkeit ist. Die Zuordnung zwischen Geschwindigkeit und Drosselklappenstellung (beim Ben­ zinmotor) bzw. Einspritzmenge (beim Dieselmotor) kann linear oder gekrümmt sein und orientiert sich meist an dem Sollwert für eine Konstantfahrt in der Ebene.

Die stationäre Regelgenauigkeit ist bei einem PDT₁-Regler unter weitgehend ebenen Fahrbedingungen mindestens genauso hoch wie bei einem PI-Regler, der ständig bestrebt ist, die Regelabwei­ chung zu eliminieren, wodurch dieser aber an stationärer Regel­ güte merkbar einbüßt. An einer gleichförmigen Steigung kann sich beim PDT₁-Regler sehr schnell ein Gleichgewicht zwischen Regelabweichung und angeforderter Motorleistung einstellen, wo­ durch das Fahrzeug vollkommen stabil die Steigung hoch fährt. Diesem Verhalten wird unter Komfortgesichtspunkten eine höhere Priorität als der objektiven Regelabweichung eingeräumt.

Im Gegensatz dazu arbeitet ein PI-Regler langsamer und läßt erst eine größere Regelabweichung zu (die natürlich noch ausge­ prägter an der digitalen Geschwindigkeitsanzeige erkennbar ist), die er aber vollkommen auszugleichen versucht. Der ent­ scheidende Nachteil ist die geringere Regelstabilität eines PI- Reglers gegenüber einem PDT₁-Regler, denn der PI-Regler erhöht seinen Sollwert so lange, d. h. er beschleunigt, bis die Ge­ schwindigkeitsabweichung gleich Null ist. Dies stellt aber für die nachfolgende Konstantfahrt einen zu hohen Sollwert dar, mit der Folge, daß das Fahrzeug erst einmal zu schnell wird, wo­ durch der Regler wieder den zu hohen Sollwert abbauen muß, d. h. das Fahrzeug verzögert wieder. Dies führt zu einem gegebenen­ falls mehrmaligen Einschwingvorgang, bis sich der Regler an die Lastbedingungen angepaßt hat. Haben die sich zwischenzeitlich geändert, eilt der PI-Regler den neuen Bedingungen wieder hin­ terher.

Dem geschilderten Vorteil des PDT₁-Reglers steht seine bleiben­ de Regelabweichung vor allem an mehrprozentigen Steigungen ent­ gegen, auch deshalb, weil für die Reglerabstimmung der beste Komfort - also die Regelgüte - maßgebend ist und nicht die Re­ gelabweichung.

Der "geschwindigkeitsproportionale Vorhalt" läßt sich dabei auf folgende Weise realisieren: Dem Regler wird eine künstliche Re­ gelabweichung vorgespielt, indem als Sollgeschwindigkeit nicht die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde gelegt wird, sondern eine um einen definierten Betrag höhere Geschwin­ digkeit, die das Ausgangssignal des Reglers auf einen Wert stellt, der dafür sorgt, daß die aktuelle Geschwindigkeit in der Ebene gehalten werden kann.

Auch läßt sich der "geschwindigkeitsproportionale Vorhalt" da­ durch realisieren, daß ein entsprechend erhöhter geschwindig­ keitsproportionaler Vorhalt dem Geschwindigkeitsreglerausgangs­ signal zugeschlagen wird, um ein erhöhtes Tempomatausgangs­ signal zu erzeugen, welches dem Geschwindigkeitseinbruch entge­ genwirken kann. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise in der DE 44 43 219 C1 beschrieben.

Es bleibt jedoch der Nachteil bestehen, daß dem Tempomat auch damit die genau notwendige Drosselklappenstellung (beim Benzin­ motor) bzw. die Einspritzmenge (beim Dieselmotor) für einen "nahtlosen" Übergang vom Fahrpedal- zum Tempomatbetrieb fehlt. Denn der "geschwindigkeitsproportionale Vorhalt" stellt einen Kompromiß dar. Er gibt zwar den notwendigen Sollwert an, um in der Ebene eine Fahrt ohne Geschwindigkeitseinbruch zu ermögli­ chen, jedoch wird bei von der stationären ebenen Konstantfahrt abweichenden Bedingungen die Drosselklappe (beim Benzinmotor) bzw. die Einspritzmenge (beim Dieselmotor) fehlgesteuert. Das führt bei abschüssiger Fahrbahn mit geringer Last und damit geringer notwendiger Motorleistung zum Halten der Geschwindigkeit zu einem Einschaltruck durch einen zu hohen Startwert des Tem­ pomat, der bei Leerlaufstellung des Fahrpedals, also im Schub­ betrieb besonders unkomfortabel ist. Andererseits ist der Vor­ halt bei höherer Last als es die Fahrt in der Ebene darstellt, zu gering, um das Einknicken der Geschwindigkeit zu verhindern.

Weiterentwickelte Systeme, die über eine Lastinformation verfü­ gen, wie etwa ein elektronisches Fahrpedal und verwandte Syste­ me ohne elektronische Umsetzung der Fahrpedalbewegung oder elektronische Dieselregelung, sei es die ständige Drosselklap­ penposition oder die ständige Stellung des Fahrpedals, nutzen diese zusätzlich oder alleine. Das bedeutet, daß der Tempomat genauer beim aktuellen Lastzustand beginnen kann. Der Setzruck beim Einschalten kann so vermieden werden.

Die heutigen Motorsteuerungssysteme setzen µC-Technik voraus und die bekannten klassischen Regler werden durch Rechenalgo­ rithmen nachgebildet. Die Rekursionsformeln der Regler haben jedoch einen Nachteil: Der Einfluß des Startwertes (hier: z. B. Sollwert für die aktuelle Drosselklappenstellung) auf den Reg­ lerausgangswert wird mit jeder Rekursionsschleife kleiner. Schon nach einigen Rechnerzyklen ist der bei großer Last not­ wendige höhere Tempomatausgangswert abgebaut und das Tempomat­ verhalten wird ausschließlich durch die Regelabweichung be­ stimmt. Dies bedeutet, daß trotz exakter Übernahme der durch das Fahrpedal vorgegebenen Lastinformation das Fahrzeug etwas langsamer wird, bis der Geschwindigkeitsregler aufgrund der Re­ gelabweichung eingreift. Das Einknicken der Geschwindigkeit ist somit nicht zu verhindern.

Die deutsche Patentschrift DE 44 43 219 C1 beschreibt eine Lö­ sung, wie das Einschaltverhalten für besten Komfort beim Akti­ vieren des Tempomat erreicht werden kann. Es wird eine Tempo­ mat-Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung beschrieben, die au­ ßerhalb des Geschwindigkeitsreglers angeordnete Zusatzmittel in Form eines Lastadaptionsgliedes beinhalten. Diese Lastadaptionsglied stellt das Tempomatausgangssignal bei Aktivierung ei­ ner Geschwindigkeitsregelphase mittels eines lastanpassenden Signals auf einen für eine stetige Übernahme des antriebskraft­ bestimmenden Stellsignals erforderlichen Wert ein. In der an­ schließenden Einschwingphase der Geschwindigkeitsregelung sorgt das Lastadaptionsglied unter Verknüpfung mit dem Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers für eine Zurückführung dieses Zu­ satzterms auf den Wert null, ohne daß davon das Verhalten des Geschwindigkeitsreglers beeinflußt wird. Damit läßt sich ein sehr weicher Übergang einer vorhergehenden Fahrbetriebsphase in eine tempomatbestimmte Geschwindigkeitsregelphase erreichen.

Die DE 44 43 219 C1 bietet somit eine Lösung dafür an, wie das Übernahmeverhalten des Tempomat verbessert wird, um das Einkni­ cken nach dem Starten der Geschwindigkeitsregelung zu vermei­ den. Es wird also ein vergleichsweise kurzer Zeitbereich be­ trachtet. Wenn der lastproportionale Anteil an einer ersten Steigung "A" gebildet wurde, der die Regelabweichung nach dem Beginn der Tempomatregelung gering hält, so ist er in der nächsten Ebene abgebaut und an der darauf folgenden Steigung, die, angenommen, gleich der ersten Steigung ist, nicht wirksam. Damit tritt nun eine deutliche Regelabweichung ein. Das ist für den Fahrer des Kraftfahrzeuges nicht plausibel.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die unerwünschte Regelabweichung insbesondere an Steigungen vermindert und es erlaubt, die verfügbare Motor­ leistung in stärkerem Maße zu aktivieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Ge­ genstands des Hauptanspruchs ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wirkt der Geschwindig­ keitsregler mit einem Zusatzsteuermodul zusammen, welches das Zusatzsignal abgibt, wobei das Zusatzsteuermodul das Zusatzsig­ nal mit zunehmender Regelabweichung am Geschwindigkeitsregler entsprechend einer hinterlegten Zuweisungsvorschrift aufbaut.

Die zusätzliche Verstärkungswirkung wird aus dem maßgeblichen Regler selbst abgeleitet. Es sind keine weiteren ergänzenden regelungstechnischen Glieder notwendig. Dadurch ist die Struk­ tur sehr einfach. Die beschriebenen Ergänzungen dienen ledig­ lich der optimalen Anpassung an die Geschwindigkeitsregelung, wie sie sich in der Praxis darstellt.

Auf diese Weise ist eine Anpassung der Tempomat-Fahrge­ schwindigkeitsregeleinrichtung an unterschiedliche Fahrzeugty­ pen insbesondere unterschiedlicher Leistung leicht möglich.

Der Betrag des Zusatzsignals kann mit zunehmender Regelabwei­ chung proportional zunehmen. Eine derartige Zuweisungsvor­ schrift läßt sich auf einfache Weise realisieren und kann den­ noch dazu beitragen, die unerwünschte Regelabweichung etwa in Bergauffahrt zu vermindern.

Es kann fahrzeugabhängig jedoch von Vorteil sein, daß sich das Zusatzsignal progressiv entsprechend einer hinterlegten Kennli­ nie ändert. So ist für eine besonders einfache Anpassung etwa denkbar, das Zusatzsignal bei zunehmender Regelabweichungen ü­ berproportional zunehmen zu lassen.

Alternativ kann im Lastadaptionsglied eine Kennlinie hinterlegt sein, welche das Lastanpassungssignal in Abhängigkeit vom Zu­ satzsignal entsprechend der Kennlinie aufbaut. Auf diese Weise wird nicht nur eine einfache Summation erreicht, sondern etwa in Abhängigkeit von einem bereits vorhanden Lastanpassungssig­ nal der zusätzliche Anteil des Zusatzsignals verändert werden.

Wenn die am Geschwindigkeitsregler anliegende Istgeschwindig­ keit die vorgewählte Sollgeschwindigkeit übersteigt, wird das Lastanpassungssignal abgebaut. Auf diese Weise wird einer weiteren Geschwindigkeitszunahme entgegengewirkt. Der Abbau kann mit den gleichen Mitteln wie der Aufbau bewirkt werden, dies jedoch mit Vorzeichenumkehr beim abgegebenen Geschwindig­ keitsreglerausgangssignal. Dabei kann das Lastanpassungssignal um den Betrag des Geschwindigkeitsreglerausgangssignals vermindert werden.

Wenn das Lastanpassungssignal vollständig abgebaut ist, wird ein Initialisierungsglied wirksam, welches den Geschwin­ digkeitsregler initialisiert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß es sprungartige, unkomfortable Ausgleichsvor­ gänge gibt.

Alles in allem kann der Geschwindigkeitsregler uneingeschränkt auf den normalen Regelzustand optimiert werden. Es können auch einfachere P-Regler eingesetzt werden, wo bisher wegen des Be­ strebens des PI-Reglers, die Regelabweichung zu minimieren, solche eingesetzt wurden, weil nun anpaßbar an die Gegebenheiten die Regelabweichung nachhaltig verringert werden kann. Die Regel­ stabilität bei geringen Geschwindigkeiten an Steigungen wird nachweislich verbessert.

Durch die Erfindung wird es möglich, die unerwünschte Regelab­ weichung insbesondere an Steigungen zu vermindern. Die verfüg­ bare Motorleistung kann durch die Erfindung in stärkerem Maße aktiviert werden.

Es wird insbesondere darauf hingewiesen, daß der hier beispiel­ haft für eine Geschwindigkeitsregelungseinrichtung beschriebene Aufbau allgemeingültigen Charakter auch für andere Einsatzbereiche von Reglern ohne Integrationsverhalten besitzt. Überall dort, wo die Regelstrecke im Zeitverhalten Ähnlichkeit mit ei­ ner Geschwindigkeitsregelung hat, kann ein derartiger Aufbau eingesetzt werden. So ist es vorstellbar, daß mit dem erfin­ dungsgemäßen Aufbau auch P-Regler mit ihren Varianten wegen ih­ rer größeren Stabilität zum Einsatz kommen, wo auch gesteiger­ tes Gewicht auf geringe Regelabweichung gelegt wird, was bisher zur Wahl eines PI-Reglers geführt hat.

Anhand der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen werden weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung deutlicher.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Tempomatausgangs­ signals der Tempomat-Fahrgeschwindigkeitsregel­ einrichtung von Fig. 1, wobei die Anteile des ge­ schwindigkeitsproportionalen Vorhalts, des Regleraus­ gangssignals und des Lastanpassungssignals für den Fall gezeigt sind, in dem das Lastanpassungssignal durch das Zusatzsignal gebildet wird;

Fig. 3 im oberen Teil den Geschwindigkeitsverlauf gegenüber der Zeit und im unteren Teil den Verlauf des Tempo­ matausgangssignals gegenüber der Zeit für den Aufbau des Lastanpassungssignals der Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung von Fig. 1; und

Fig. 4 im oberen Teil den Geschwindigkeitsverlauf gegenüber der Zeit und im unteren Teil den Verlauf des Tempo­ matausgangssignals gegenüber der Zeit für den Abbau des Lastanpassungssignals der Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung von Fig. 1.

Nachfolgend wird der Aufbau einer Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Tempomat-Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung be­ schrieben.

In dem Blockschaltbild der Fig. 1 sind von einer Tempomatrege­ lung ein als PDT₁-Regler ausgelegter Geschwindigkeitsregler 10 sowie als reglerexterne Zusatzmittel zur Beeinflussung des Tem­ pomatausgangssignals T ein Vorsteuerglied 12 zur Erzeugung ei­ nes ist geschwindigkeitsabhängigen Zusatzsignals V und ein Lastadaptionsglied 14 gezeigt.

Die Wahl eines PDT₁-Reglers hat sich als besonders gut geeignet für Geschwindigkeitsregelungen erwiesen, da er hervorragend an­ paßbar an jeden Fahrzeugtyp mit beliebigem Leistungsvermögen und Antriebsart ist, einen Freiheitsgrad mehr bei der Applika­ tion als ein PI-Regler besitzt und sich durch eine große Regel­ stabilität auszeichnet.

Der Geschwindigkeitsregler 10 erhält über eine (nicht gezeigte) vom Fahrer über Bedienelemente und/oder Fahrpedal beeinflußbare Steuereinheit ein Geschwindigkeitssignal v_soll für die zu re­ gelnde Sollgeschwindigkeit. Dazu wird üblicherweise die vom Fahrer gewünschte Sollgeschwindigkeit über das Fahrpedal ange­ fahren und ein Bedienhebel betätigt, um die Sollgeschwindigkeit v_soll "zu setzen" bzw. in den Geschwindigkeitsregler zu überneh­ men. Weiterhin erhält der Geschwindigkeitsregler 10 über eine (ebenfalls nicht gezeigte) Geschwindigkeitserfassungseinrich­ tung das aktuelle Istgeschwindigkeitssignal v_ist.

Daneben enthält der gezeigte Tempomat weitere, nicht explizit dargestellte Einheiten, insbesondere zur Ansteuerung der darge­ stellten Komponenten, wie z. B. Bedienhebel, eine motorlaster­ fassende Sensorik und ein zentrales Steuergerät.

Der Geschwindigkeitsregler 10 erzeugt nach einer PDT₁- Rekursionsformel ein von der Regelabweichung, die sich aus der Differenz der eingangsseitig zugeführten Ist- und Sollgeschwin­ digkeitswerte v_ist und v_soll ergibt, abhängiges Reglerausgangs­ signal R. Das Lastadaptionsglied 14 gibt seinerseits ein Last­ anpassungssignal L ab, welches vom Reglerausgangssignal R beeinflußt wird. Zu diesem Zweck ist am Ausgang des Geschwin­ digkeitsreglers 10 noch ein (im nicht gezeigten zentralen Steu­ ersystem des Tempomaten integrierbares) Zusatzsteuermodul 16 wirksam, welches das Reglerausgangssignal R beobachtet bzw. auswertet und entsprechend einer vorbestimmte Zuweisungsvor­ schrift an das Lastadaptionsglied 14 ein Zusatzsignal Z abgibt, welches das Lastanpassungssignal L beeinflußt. Diese Vorgehens­ weise wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

Zur Bildung des resultierenden Tempomatausgangssignals T wird dem Reglerausgangssignal R der geschwindigkeitsproportionale Vorhalt V des Vorsteuergliedes 12 und das Lastanpassungssignal L des Lastadaptionsgliedes 14 aufaddiert. Der während des ge­ samten aktiven Tempomatbetriebes wirksame geschwindigkeitspro­ portionale Vorhalt V wird nach einer vorgegebenen Kennlinie ge­ schwindigkeitsabhängig festgelegt, wobei die Kennlinie übli­ cherweise einen stetig ansteigenden Verlauf des geschwindig­ keitsproportionalen Vorhalts V mit steigender Geschwindigkeit vorgibt.

Dieser geschwindigkeitsproportionale Vorhalt V ist so gewählt, daß er für die richtige Einstellung eines antriebskraftbe­ stimmenden Stellgliedes, d. h. beispielsweise die Drosselklappe beim Benzinmotor bzw. die Einspritzeinheit beim Dieselmotor, während einer typischen Konstantfahrt in der Ebene sorgt. Da­ durch kann der Geschwindigkeitsregler 10, dessen Ausgangssignal R positive oder negative Werte annehmen kann, mit seinem Ar­ beitsbereich in diesem typischen Fahrzustand etwa um seine Nullstellung herum verbleiben. Zudem erreicht er auf diese Weise aus seinem inaktiven Zustand heraus bei Aktivierung schnel­ ler diesen Arbeitspunkt für die anschließende Geschwindigkeits­ regelung. Mit dem Vorsteuerglied 12 als alleinige Zusatzmaßnah­ me zum Geschwindigkeitsregler 10 ist die Regelabweichung jedoch vor allem beim Befahren einer Gefäll- oder Steigungsstrecke noch zu hoch. Zur weiteren Verminderung der unerwünschten Rege­ labweichung insbesondere an Steigungen dient daher das Lastadaptionsglied 14, dessen Funktionsweise nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert wird.

Wie oben bereits ausgeführt, stellt der geschwindigkeitspropor­ tionale Vorhalt V das resultierende Tempomatausgangssignal T in der Ebene dar, d. h., der Geschwindigkeitsregler 10 an sich liefert kein Reglerausgangssignal R solange keine Regelabweichung vor­ handen ist. Dieser Zustand wird in der schematischen Darstel­ lung der Fig. 2 durch das mit "V" bezeichnete Rechteck ver­ deutlicht.

Wenn das Fahrzeug infolge einer Steigung langsamer wird, tritt am Geschwindigkeitsregler 10 eine Regelabweichung auf, die sich aus der Differenz der eingangsseitig zugeführten Ist- und Soll­ geschwindigkeitswerte v_ist und v_soll ergibt. Der Geschwindig­ keitsregler 10 gibt dann ein Reglerausgangssignal R aus, das dem geschwindigkeitsproportionalen Vorhalt V zugeschlagen wird. In Fig. 2 ist der Anteil des Reglerausgangssignals R durch das mit "R" bezeichnete Rechteck dargestellt.

Bei der Fahrt in einer Steigung wird das resultierende Tempo­ matausgangssignal T ohne den Beitrag L des Lastadaptionsglieds 14 nur durch den geschwindigkeitsproportionalen Vorhalt V und das Reglerausgangssignal R bestimmt. Das Fahrzeug erreicht durch diese Sollwerte allein jedoch nicht die auch an einer Steigung einzuhaltende Sollgeschwindigkeit, sondern wird in konstanter Berganfahrt um einen bestimmten Geschwindigkeitsbe­ trag unter der Sollgeschwindigkeit verbleiben. Allerdings ist damit noch nicht der maximal mögliche Sollwert des Tempomataus­ gangssignal T erreicht, d. h. abhängig von der maximalen Motorleistung können noch weitere Leistungsreserven mobilisiert wer­ den. Zu diesem Zweck wird, wie nachfolgend anhand der Fig. 3 näher erläutert wird, vom Lastadaptionsglied 14 noch ein Lastanpassungssignal L hinzuaddiert, um ein maximales Tempo­ matausgangssignal T zu erhalten. Hierzu wird von dem Zusatz­ steuermodul 16 ein bestimmter Anteil des Reglerausgangssignals R, welcher in Fig. 2 schraffiert dargestellt ist, bestimmt. Dieser Anteil wird als Zusatzsignal Z an das Lastadaptionsglied 14 geliefert und bildet in dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel das vom Lastadaptionsglied 14 abgegebene Lastanpassungssignal L.

Damit die Charakteristik der Regelung weitgehend erhalten bleibt, ist es nicht sinnvoll, zur Verminderung der Regelabwei­ chung noch ein zusätzliches Regelelement, also einen zusätzli­ chen Regler mit weiteren Verknüpfungen im System, einzuführen, weil ein derartiges Gebilde nicht stabil auslegbar ist. Deshalb wird eine unterstützende Sollwertgröße - das Zusatzsignal Z - aus dem Regler selbst genützt. Dieses Zusatzsignal Z addiert sich zum geschwindigkeitsproportionalen Vorhalt V plus Regler­ ausgangssignal R des PDT₁-Reglers.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird im folgenden genauer be­ schrieben, wie der lastproportionale Anteil bzw. das Lastanpas­ sungssignal L während der stationären Regelung gebildet wird.

Im oberen Diagramm der Fig. 3 ist ein schraffierter Bereich sichtbar, in dem nur der Geschwindigkeitsregler 10 einen erhö­ henden Beitrag zum resultierenden Tempomatausgangssignal T lie­ fert. In diesem Bereich applizierbarer Breite, er beträgt bei­ spielsweise 0,5 km/h, entfaltet sich die Regelcharakteristik im Zeitbereich t₁ bis t₂ unverändert.

Wird die Steigung größer, nimmt also die Last zu, womit die Re­ gelabweichung größer wird, so steigt auch das Ausgangssignal R des Geschwindigkeitsreglers im Zeitbereich t₂ bis t₃. Jetzt wird proportional zum Ausgangssignal R des Geschwindigkeitsreg­ lers ab dem Zeitpunkt t₂ ein applizierbarer prozentualer durch das Zusatzsignal Z bestimmter Anteil als sogenannter "Lastpro­ portionaler Sollwert" oder Lastanpassungssignal L zum Regler­ wert vollkommen stetig hinzuaddiert. Je größer die Regelabwei­ chung ab t₂ ist, desto mehr Unterstützung bekommt die Tempomat- Regelung als Ganzes, um die Regelabweichung im Rahmen der ver­ fügbaren Motorleistung zu begrenzen, die zwar nach absoluten Beträgen zwar noch zunimmt, dies aber stark gebremst erfolgt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird im folgenden genauer be­ schrieben, wie der lastproportionale Anteil bzw. das Lastanpas­ sungssignal L während der stationären Regelung abgebaut wird.

Mit abnehmender Last gegen Ende der Steigung nähert sich die Istgeschwindigkeit v_ist wieder der Sollgeschwindigkeit v_soll, der Ausgangswert R des PDT₁-Reglers 10 verringert sich zusehends und das Lastanpassungssignal L bleibt unverändert bestehen, bis die Istgeschwindigkeit v_ist die Sollgeschwindigkeit v_soll über­ schreitet.

Bis zu diesem Zeitpunkt t₅ ist das Ausgangssignal R des PDT₁- Reglers größer oder gleich Null. (Der Reglerwert R kann negativ werden, wenn das Fahrzeug schneller als die Sollgeschwindigkeit v_soll ist.) Durch das Zusatzsignal Z, das den zusätzlichen lastproportionalen Sollwert bzw. das Lastanpassungssignal L be­ stimmt, wird die Istgeschwindigkeit v_ist einmal die Sollge­ schwindigkeit v_soll überschreiten. Dann wird der PDT₁-Regler 10 einen negativen Sollwert R bilden, um der Geschwindigkeitszu­ nahme entgegenzuwirken. Ab diesem Zeitpunkt wird das Lastanpas­ sungssignal L abgebaut, wie nachfolgend beschrieben ist.

Sobald der PDT₁-Regler 10 einen negativen Sollwert R bildet, wird er aus der Summation von geschwindigkeitsproportionalem Vorhalt V, Lastanpassungssignal L und Reglerausgangssignal R abgekoppelt. Wenn der Regler 10 danach strebt das Regleraus­ gangssignal R um -X% zu verstellen, werden diese vom Lastan­ passungssignal L abgezogen (solange das Lastanpassungssignal L noch nicht gleich Null ist). Das resultierende Tempomatausgangssignal T vermindert sich also um den Betrag R des Ge­ schwindigkeitsreglers, der mit seiner Dynamik auf die Geschwin­ digkeitsänderung reagiert.

Wenn das Lastanpassungssignal L vollständig abgebaut ist, muß der PDT₁-Regler 10 neu initialisiert werden, damit es keine sprungartigen, unkomfortablen Ausgleichsvorgänge gibt. An­ schließend folgt die unbeeinflußte Regelphase bis zum nächsten Aufbau eines Lastanpassungssignal L, wie vorstehend beschrieben wurde.

Prinzipiell wird das Lastanpassungssignal L um den gleichen Be­ trag erniedrigt, den der Geschwindigkeitsregler 10 als negative Stellgröße ermittelt. Hierbei ist der Geschwindigkeitsregler 10 natürlich nicht zusätzlich wirksam, denn dies hätte zur Folge, daß das resultierende Tempomatausgangssignal T doppelt so schnell vermindert werden würde.

Nachfolgend werden noch weitere (in den Figuren nicht darge­ stellte) Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung beschrieben.

So kann es für die Geschwindigkeitsregelung günstig sein, daß der Aufbau des lastproportionalen Sollwertes bzw. des Lastan­ passungssignals L nicht proportional einem festen Faktor, son­ dern progressiv entsprechend einer Kennlinie mit Segmenten applizierbarer Steigung erfolgt, womit bei höherer Regelabwei­ chung die unterstützende Wirkung verstärkt wird. Zu diesem Zweck kann in dem Zusatzsteuermodul 16 eine dieser Kennlinie entsprechende Zuweisungsvorschrift hinterlegt sein, welche ein passendes Zusatzsignal Z abgibt, um das Lastanpassungssignal L zu beeinflussen.

Es kann weiterhin sinnvoll sein, eine applizierbare Gradienten­ begrenzung für den Aufbau des Lastanpassungssignals L vorzuse­ hen, die den Anstieg dann begrenzt, wenn das Fahrzeug eine hohe Dynamik der Geschwindigkeitsänderung hat, z. B. beim Durchfahren einer Senke mit starkem Überschieben und unmittelbar nachfol­ gendem kräftigen Anstieg, um eine überschießende Leistungsent­ faltung zu verhindern, die komfortschädlich wirkt. Auch einen derartige Gradientenbegrenzung läßt sich in dem Zusatzsteuermo­ dul 16 realisieren, abhängig von der hinterlegten Zuweisungs­ vorschrift.

Gangabhängig kann die Reglerverstärkung unterschiedlich gewählt sein, so daß der höchste Gang auch die größte Verstärkung und der kleinste die geringste Verstärkung mit Zwischenstufungen entsprechend den einzelnen Gängen hat. Unter gleichen Stei­ gungsbedingungen ist deshalb die Regelabweichung im höchsten Gang am geringsten und im kleinsten Gang am größten, obwohl letzterer die größten Leistungsreserven hat, die Regelabwei­ chung gering zu halten. Deshalb ist es sinnvoll, das Lastanpas­ sungssignal L gangabhängig applizierbar auszulegen.

Eine absolute Begrenzung für das Ausgangssignal R des Geschwin­ digkeitsreglers 10 kann dann notwendig sein, wenn das resultie­ rende Tempomatausgangssignal größer als 100% wird. Außerdem kann es sinnvoll sein, eine absolute Begrenzung für das Lastan­ passungssignal L vorzusehen, damit es nicht größer wird als es dem Leistungsvermögen des Motors entspricht.

Hat sich ein hohes Lastanpassungssignal L gebildet, so ist es nützlich, die Abbaurate oberhalb von 100% applizierbar auszu­ legen, um das Überschwingen über die Sollgeschwindigkeit v_soll zu dämpfen. Entsprechend kann es aus Komfortgründen nützlich sein, die Abbaurate gegen Ende des Abbaus zu reduzieren. Eine Abbaurate applizierbar in Prozent des Reglersignals R mittels einer Kennlinie gewährleistet optimale Anpassungsmöglichkeiten. Dies läßt sich in einer ähnlichen Weise mittels des Zusatzsteu­ ermoduls 16 realisieren, wie bereits oben beim Aufbau des Lastanpassungssignal L beschrieben ist.

Wenn das Lastanpassungssignal L abgebaut ist, muß der PDT₁-Reg­ ler neu initialisiert werden. Je nach vorangegangener Dynamik kann der nun folgende Ausgleichsvorgang zu einem mehr oder we­ niger deutlichen Unterschwingen des Geschwindigkeitsregleraus­ gangssignals R führen. Damit dieser immer komfortabel bleibt, wird eine negative Gradientenbegrenzung des Geschwindigkeits­ reglerausgangssignals R so vorgenommen, daß die Gradientenbe­ grenzungsrampe solange läuft, bis das Geschwindigkeitsregler­ ausgangssignals R wieder größer ist als der Begrenzungswert, längstens jedoch, bis das resultierende Tempomatausgangssignal gleich Null ist.

Aus der DE 44 43 219 C1, auf die ausdrücklich und vollinhalt­ lich Bezug genommen wird, ist der Aufbau eines lastproportiona­ len Sollwertes bzw. eines Lastanpassungssignals L nach dem Set­ zen des Tempomaten aus ungeregelter Fahrt, nach Beschleunigung über den Bedienhebel mit den Operationen "Setzen und Beschleu­ nigen" und "Wiederaufnahme" bekannt. Wenn etwa aus diesen Ope­ rationen oder aber auch aus anderen möglichen Gründen schon ein Lastproportionaler Sollwert bzw. ein Lastanpassungssignal L vorhanden ist, so wird ein zusätzlich entstehender Anteil, wie er gemäß der Erfindung über das Zusatzsteuermodul 16 durch das Zusatzsignal Z bewirkt wird, zum vorhandenen Lastanpassungs­ signal L bis zum applizierbaren Höchstbetrag hinzuaddiert. Das bedeutet, daß ein resultierendes Lastanpassungssignal L aus ei­ nem bereits vorgegebene Lastanpassungssignal plus dem ermittel­ ten Zusatzsignal Z gebildet werden kann. Der Abbau erfolgt in der oben beschriebenen Weise. Dabei wird nicht unterschieden, woher die Anteile stammen.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Tempomat- Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung mit Sollwerten umgekehrten Vorzeichens auch einer unerwünschten Geschwindigkeitszunahme stärker entgegenwirken kann, als es der Geschwindigkeitsregler 10 alleine bewirken würde. Es wird etwa bei Fahrt im Gefälle ein negatives Lastanpassungssignal L gebildet, das den Wert Null annimmt, wenn der Geschwindigkeitsregler 10 ein positives Reglerausgangssignal R erreicht.

Claims (6)

1. Tempomat-Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Tempomatausgangssignal (T) abgibt, mit einem Geschwindigkeitsregler (10), der ein Geschwindigkeits­ reglerausgangssignal (R) abgibt, und
einem mit dem Geschwindigkeitsregler (10) gekoppelten Lastadap­ tionsglied (14), das ein Lastanpassungssignal (L) zur Beein­ flussung des Tempomatausgangssignals (T) abgibt, wobei das Tem­ pomatausgangssignal (T) im Aktivierungszeitpunkt einer Ge­ schwindigkeitsregelphase auf einen aus der Stellung eines zuge­ ordneten antriebskraftbestimmenden Stellgliedes abgeleiteten Wert (V) gesetz wird, wobei
ein vorbestimmbarer Anteil des Geschwindigkeitsreglerausgangs­ signals (R) ein reglerbedingtes Zusatzsignal (Z) bestimmt, das dem Lastadaptionsglied (14) zugeführt wird, welches ein um das Zusatzsignal erhöhtes Lastanpassungssignal (L) zur Anpassung des Tempomatausgangssignal (T) abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsregler (10) mit einem Zusatzsteuermodul (16) zusammenwirkt, welches das Zusatzsignal (Z) abgibt, wobei das Zusatzsteuermodul das Zusatzsignal (Z) mit zunehmender Re­ gelabweichung am Geschwindigkeitsregler (10) entsprechend einer hinterlegten Zuweisungsvorschrift beeinflußt.

2. Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Zusatzsignals (Z) mit zunehmender Regelabwei­ chung proportional veränderbar ist.

3. Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzsignal (Z) progressiv entsprechend einer hinterlegten Kennlinie veränderbar ist.

4. Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Zusatzsteuermodul (16) und/oder im Lastadaptionsglied (12) eine Kennlinie hinterlegt ist, welche das Lastanpassungs­ signal (L) in Abhängigkeit vom Zusatzsignal (Z) progressiv ent­ sprechend der Kennlinie beeinflußt.

5. Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das das Lastanpassungssignal (L) um den Betrag des Geschwindig­ keitsreglerausgangssignals (R) vermindert wird, wenn die am Ge­ schwindigkeitsregler (10) anliegende Istgeschwindigkeit (V_ist) die vorgewählte Sollgeschwindigkeit (v_soll) übersteigt.

6. Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Initialisierungsglied, welches den Geschwindigkeitsregler (10) initialisiert, wenn das Lastanpassungssignal (L) gleich Null ist.