DE10138620A1 - Adaptive cruise control system and ACC acceleration interface - Google Patents

Adaptive cruise control system and ACC acceleration interface

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Abstract

In einer Vorrichtung zur Abstands- und Geschwindigkeitsregelung eines adaptiven Fahrtregelungssystem eines Kraftfahrzeugs, die aus einer Eingangsgröße Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs die notwendigen Stellgrößen für die Antriebsmaschine und die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs ermittelt, wird aus der Sollbeschleunigung unter Verwendung eines Modells der Fahrzeuglängsdynamik ein der Sollbeschleunigung entsprechendes Summenradmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt.In a device for controlling the distance and speed of an adaptive cruise control system of a motor vehicle, which determines the necessary manipulated variables for the drive machine and the brake system of the motor vehicle from an input variable of the target acceleration of the motor vehicle, a sum wheel torque corresponding to the target acceleration is calculated from the target acceleration using a model of the longitudinal vehicle dynamics Motor vehicle determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives Fahrtregelungssystem, auch als ACC-System (Adaptive Cruise Control) bezeichnet, sowie eine ACC-Beschleunigungsschnittstelle, die in dem ACC- System verwendet wird. The invention relates to an adaptive cruise control system, also as an ACC system (Adaptive Cruise Control), as well as an ACC acceleration interface, which in the ACC System is used.

Herkömmliche Fahrtregelungssysteme steuern die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine vom Fahrer eingestellte Geschwindigkeit. Dabei tritt das Problem auf, daß eine zu große Annäherung des Fahrzeugs an ein vorherfahrendes Fahrzeug unerwünscht ist und ein minimaler Sicherheitsabstand eingehalten werden muß. Conventional cruise control systems control the vehicle speed to one of the Driver set speed. The problem arises that a too large Approach of the vehicle to a preceding vehicle is undesirable and a minimum safety distance must be maintained.

In der nächsten Entwicklungsstufe derartiger Systeme wurden daher adaptive Fahrtregelungssysteme geschaffen, die veränderliche Grade an Wechselwirkungen mit vorausfahrenden Fahrzeugen aufweisen. Ein allgemeines Ziel von adaptiven Fahrtregelungssystemen ist es, im Weg sich befindende Objekte, wie vorausfahrende Fahrzeuge, wahrzunehmen und entsprechende Maßnahme zu treffen, um einerseits einen vom Fahrer vorbestimmten Sicherheitsabstand zu wahren und andererseits die vorbestimmte Geschwindigkeit einzuhalten. In the next stage of development of such systems, therefore, became adaptive Voyage control systems created changing levels of interaction with have vehicles in front. A general goal of adaptive Cruise control systems are objects in the way, such as those in front Vehicles to perceive and take appropriate action to one hand to maintain the safety distance predetermined by the driver and on the other hand the maintain predetermined speed.

So beschreibt beispielsweise DE-A-197 55 963 ein gattungsgemäßes adaptives Fahrtregelungssystem zur automatischen Einhaltung einer vom Fahrer vorgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit und zur Absenkung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Unterschreiten eines Mindestabstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug wird dabei über eine geeignete Vorrichtung gemessen, beispielsweise mittels eines Radar-System oder eines Lidar-Systems. For example, DE-A-197 55 963 describes an adaptive of the generic type Cruise control system for automatic compliance with a preselected by the driver Vehicle speed and to lower the vehicle speed at one Falling short of a minimum distance to a vehicle in front. The distance too the vehicle in front is measured using a suitable device, for example by means of a radar system or a lidar system.

Fig. 5 zeigt die zur Zeit von der Volkswagen AG bei einigen Modellen, beispielsweise dem D1 und dem Colorado, eingesetzte Antriebsstrangstruktur. Der Fahrerwunsch wird als Motormoment MMT aus einem über Drehzahl N und Pedalwert PWG aufgespannten Kennfeld KF ermittelt. Die Motorsteuerung MTST wirkt als Koordinator im Triebstrang und realisiert dieses Fahrerwunschmoment MMT direkt über die entsprechenden Stellgrößen an den Motor MT. Der Getriebesteuerung GTST wird der Fahrerwunsch und damit der Wunsch nach Vortrieb durch den Wert des PWG mitgeteilt und gibt diesen über ein Schaltprogramm an das Getriebe GT weiter. Der PWG-Wert ist neben der Drehzahl N des Motors MT und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs die entscheidende Größe für das Schaltprogramm der Getriebesteuerung GTST. Fig. 5 shows the time of the Volkswagen AG in some models, such as the D1 and the Colorado, drive train structure employed. The driver's request is determined as engine torque M MT from a map KF spanned by speed N and pedal value PWG. The engine control unit MTST acts as a coordinator in the drive train and realizes this driver request torque M MT directly to the engine MT via the corresponding manipulated variables. The transmission control GTST is informed of the driver's wish and thus the desire for propulsion by the value of the PWG and passes this on to the transmission GT via a shift program. In addition to the speed N of the engine MT and the speed of the motor vehicle, the PWG value is the decisive variable for the shift program of the transmission control GTST.

Im ACC-Betrieb (ACC: Adaptive Cruise Control) wird der Vortriebswunsch von einem ACC- Regler ACCR ebenfalls auf Basis des Motormoments MM formuliert. Der ACC-Regler ACCR weist eine Abstandsregelungsvorrichtung und eine Geschwindigkeitsregelungsvorrichtung auf. Da bei diesen System im ACC-Betrieb auch Verzögerungen realisiert werden können, wird die Sollverzögerung über den Bremssolldruck PBR der Bremsensteuerung BRST bzw. einem aktiven Bremsbooster (nicht dargestellt) mitgeteilt. Die Bremse BR wird dann auf diesen Solldruck PBR geregelt. Die zu einer entsprechenden Verzögerung korrespondierenden Bremsdrücke PBR werden applikativ ermittelt und in Kennfeldern (nicht dargestellt) abgelegt. Das Motormoment MMT wird an das Getriebe GT abgegeben, das das Motormoment MMT in entsprechende Radmomente MR wandelt. In ACC mode (ACC: Adaptive Cruise Control), the propulsion request is also formulated by an ACC controller ACCR on the basis of the engine torque M M. The ACC controller ACCR has a distance control device and a speed control device. Since delays can also be implemented in this system in ACC operation, the setpoint deceleration is communicated to the brake control BRST or an active brake booster (not shown) via the brake setpoint pressure P BR . The brake BR is then regulated to this target pressure P BR . The brake pressures P BR corresponding to a corresponding deceleration are determined by application and stored in characteristic maps (not shown). The engine torque M MT is delivered to the transmission GT, which converts the engine torque M MT into corresponding wheel torques M R.

Die beschriebene Struktur weist in der Praxis insbesondere im ACC-Betrieb erhebliche Nachteile auf, wie dies genauer anhand Fig. 6 erläutert wird. In der Fig. 6 ist ein bekanntes adaptives Fahrtregelungssystem und seine Verknüpfung mit dem Triebstrang schematisch dargestellt, welches einen ACC-Regler und eine Motorsteuerung, wie in Fig. 5 beschrieben, beinhaltet. In practice, the structure described has considerable disadvantages, in particular in ACC operation, as will be explained in more detail with reference to FIG. 6. FIG. 6 schematically shows a known adaptive cruise control system and its link to the drive train, which includes an ACC controller and an engine control as described in FIG. 5.

Bei den im ACC-Betrieb typischen Beschleunigungsvorgängen werden möglichst konstante Beschleunigungen angestrebt z. B. 1 m/s. Um diese Beschleunigung zu erreichen, berechnet der ACC-Regler intern ein Modell der Fahrzeuglängsdynamik, wobei als Eingangsgrößen der eingegebene Sollabstand dSoll zum vorausfahrenden Fahrzeug, der vom ACC-Regler gemessene tatsächliche Abstand dIst zum vorausfahrenden Fahrzeug, die eingegebene Sollgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs vSoll und die tatsächliche Geschwindigkeit vIst des eigenen Fahrzeug verwendet werden. In die Betrachtung kann auch noch die Relativgeschwindigkeit zu dem vorausfahrendem Fahrzeug einfließen, die sich aus der zeitlichen Abfolge der Abstandsmessungen ergibt. Mit der vom Getriebe empfangenen Triebstrangübersetzung ergibt sich somit ein dem notwendigen Summenradmoment entsprechendes Motormoment. Dieses Motorsollmoment MMT wird dem Motorsteuergerät als Sollgröße vom ACC-Regler über den CAN-Bus mitgeteilt. Ferner wird gegebenenfalls ein Bremsdruck PBR berechnet, der an die Bremsanlage oder den Bremsbooster übermittelt wird. In the acceleration processes typical in ACC operation, accelerations which are as constant as possible are aimed at, for example. B. 1 m / s. In order to achieve this acceleration, the ACC controller internally calculates a model of the longitudinal vehicle dynamics, the input variables being the input target distance d target to the vehicle in front, the actual distance d actual to the vehicle driving in front, the input target speed of the own vehicle v Should and the actual speed v actual of the own vehicle are used. The relative speed to the vehicle in front, which results from the chronological sequence of the distance measurements, can also be considered. With the drive train transmission received from the transmission, an engine torque corresponding to the necessary summation wheel torque is obtained. This target engine torque M MT is communicated to the engine control unit as a target variable by the ACC controller via the CAN bus. Furthermore, a brake pressure P BR is optionally calculated, which is transmitted to the brake system or the brake booster.

Da der PWG (Pedalwertgeber) im ACC-Betrieb Null ist, wird dem Getriebe GT über ein inverses Fahrverhaltenkennfeld KFInv ein "virtueller" Fahrpedalwert mitgeteilt, der dem entsprechenden "Fahrerwunsch" entspricht, und der einem Schaltprogramm SP mitgeteilt wird. Gerade hier ergibt sich der entscheidende Nachteil: Durch die Invertierung des Fahrverhaltenkennfeldes ergeben sich in der Nähe der Vollast sehr starke Gradienten im Fahrverhaltenkennfeld, so daß geringe positive Änderungen im Motormoment große Änderungen im "virtuellen" PWG zur Folge haben. Das Getriebe wird damit nach einen Schaltvorgang z. B. vom 4. in den 5. Gang, wodurch sich das Motormoment erhöhen muß, sofort nach der Hochschaltung wieder einen Rückschaltvorgang einleiten. Die Folge sind für den Fahrer äußerst störende Pendelschaltungen, die in längeren Beschleunigungsvorgängen mehrfach auftreten können. Since the PWG (pedal value transmitter) is zero in ACC operation, the transmission GT is informed about an inverse driving behavior map KF Inv by a "virtual" accelerator pedal value which corresponds to the corresponding "driver request" and which is communicated to a shift program SP. This is where the decisive disadvantage arises: the inversion of the driving behavior map results in very strong gradients in the driving behavior map in the vicinity of the full load, so that small positive changes in the engine torque result in large changes in the "virtual" PWG. The gearbox is thus after a shift z. B. from 4th to 5th gear, which must increase the engine torque, initiate a downshift again immediately after the upshift. The consequence for the driver is extremely disruptive pendulum circuits, which can occur several times in longer acceleration processes.

Ein weiterer Nachteil dieser Struktur ist, daß sich über einen längeren Beschleunigungsvorgang kaum konstante Beschleunigungswerte realisieren lassen, da die sich einstellende Beschleunigung aus Motorsollmoment des ACC-Systems und aktueller Triebstrangübersetzung nicht zentral geregelt wird, sondern aufgrund der völlig vom ACC- Regler entkoppelten Schaltstrategie des Getriebes eher ein Zufallsprodukt ist. Another disadvantage of this structure is that it extends over a longer period of time Acceleration process can hardly realize constant acceleration values, because the Acceleration that occurs from the target engine torque of the ACC system and the current one Drivetrain ratio is not regulated centrally, but because of the ACC Regulator decoupled shift strategy of the transmission is more of a coincidence.

Schließlich ist die Applikation des ACC-Reglers von fahrzeug- und motorspezifischen Daten abhängig. Dies hat zur Folge, daß jede neue Kombination Motor, Fahrzeug, Sensor neu appliziert und validiert werden muß. After all, the application of the ACC controller is vehicle and engine specific data dependent. As a result, every new combination of engine, vehicle and sensor is new must be applied and validated.

Ferner ist aus der DE-A-196 24 615 ein ACC-Regler zur Abstandsregelung für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Einheit zur Regelung des Abstandes zu einem vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekt und eine Einheit zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs aufweist. Dabei erzeugt die Einheit zur Abstandsregelung eine abstandsabhängige Sollbeschleunigung und die Einheit zur Geschwindigkeitsregelung erzeugt eine geschwindigkeitsabhängige Sollbeschleunigung. Die beiden Beschleunigungen werden miteinander verglichen und deren Minimum intern einer weiteren Einheit zur Berechnung der Stellgrößen für die Antriebsmaschine und die Bremsanlage zugeführt, die dann vom ACC-System an die Motorsteuerung und Bremsensteuerung weitergeleitet werden. Furthermore, from DE-A-196 24 615 an ACC controller for distance control for Motor vehicle known that a unit for controlling the distance to a before Object located in the motor vehicle and a unit for regulating the driving speed of the motor vehicle. The distance control unit generates one distance-dependent target acceleration and the unit for speed control generates a speed-dependent target acceleration. The two accelerations are compared with each other and the minimum internally to another unit Calculation of the manipulated variables for the drive machine and the brake system, which then forwarded from the ACC system to the engine control and brake control become.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ACC-Beschleunigungsschnittstelle zwischen einem ACC-Regler und dem Triebstrang, einen Triebstrangkoordinator mit einer ACC-Beschleunigungsschnittstelle und ein adaptives Fahrtregelungssystem zu entwickeln, die die oben genannten Nachteile vermeiden. The invention is therefore based on the object of an ACC acceleration interface between an ACC controller and the drive train, a drive train coordinator with a To develop ACC acceleration interface and an adaptive cruise control system that avoid the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, einen Triebstrangkoordinator nach Anspruch 8 und ein adaptives Fahrtregelungssystem nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by a device according to claim 1, a drive train coordinator solved according to claim 8 and an adaptive cruise control system according to claim 10. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abstands- und Geschwindigkeitsregelung eines adaptiven Fahrtregelungssystem eines Kraftfahrzeugs, die aus einer Eingangsgröße Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs die notwendigen Stellgrößen für die Antriebsmaschine und die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs ermittelt, wird aus der Sollbeschleunigung unter Verwendung eines Modells der Fahrzeuglängsdynamik ein der Sollbeschleunigung entsprechendes Summenradmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt. In the device for distance and speed control according to the invention adaptive cruise control system of a motor vehicle, which is based on an input variable Target acceleration of the motor vehicle the necessary manipulated variables for the Drive motor and the brake system of the motor vehicle is determined from the Target acceleration using a model of the vehicle's longitudinal dynamics The desired acceleration corresponding sum wheel torque of the motor vehicle is determined.

Vorzugsweise geht in das Modell der Fahrzeuglängsdynamik die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ein, wobei die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs mittels eines optional in das Kraftfahrzeug eingebaute Längsbeschleunigungsmoduls mit nachfolgender Auswertung bestimmt werden kann. The longitudinal acceleration of the vehicle preferably goes into the model of the vehicle longitudinal dynamics Motor vehicle, the longitudinal acceleration of the motor vehicle by means of an optional installed in the motor vehicle longitudinal acceleration module with subsequent Evaluation can be determined.

Insbesondere weist das Modell der Fahrzeuglängsdynamik die Einflußgrößen Rollreibung, rotatorische und translatorische Masssenträgheitsmomente, Luftwiderstand sowie Fahrbahnsteigung auf. Dabei kann die Fahrbahnsteigung aus der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der aus der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Beschleunigung ermittelt werden. In particular, the vehicle longitudinal dynamics model shows the influencing variables rolling friction, rotational and translational moments of inertia, air resistance and Road gradient on. The road gradient can be determined from the longitudinal acceleration of the Motor vehicle and the acceleration determined from the vehicle speed be determined.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung, d. h. die ACC- Beschleunigungsschnittstelle, eine Vorsteuerung und einen überlagerten PI-Regler auf. Ferner kann die Vorrichtung ein Modul Momentenkoordinator aufweisen, der das Summenradmoment, je nach positivem oder negativen Wert, in ein Motormoment oder ein Radbremsmoment umsetzt. Preferably, the device according to the invention, i. H. the ACC Acceleration interface, a pilot control and a higher-level PI controller. Furthermore, the device can have a module torque coordinator, which the Total wheel torque, depending on the positive or negative value, in an engine torque or a Implement wheel braking torque.

Der erfindungsgemäße Triebstrangkoordinator zur Steuerung des Triebstranges eines Kraftfahrzeug bestehend aus den Elementen Antriebsmaschine, Getriebe und Bremsanlage, der für die Triebstrangelemente die entsprechenden Stellgrößen Motormoment, Radmoment und Bremsmoment bereitstellt, beinhaltet die oben erläuterte Vorrichtung, wobei vorzugsweise der Triebstrangkoordinator durch ein Motorsteuergerät gebildet wird, wobei die Ausgangsgrößen des Triebstrangkoordinators ein Motormoment, ein Radmoment und ein Bremsdruck oder Bremsmoment sind. The drive train coordinator according to the invention for controlling the drive train of a Motor vehicle consisting of the elements engine, transmission and brake system, the corresponding manipulated variables engine torque, wheel torque for the drive train elements and provides braking torque includes the device discussed above, wherein preferably the drive train coordinator is formed by an engine control unit, the Output variables of the drive train coordinator are an engine torque, a wheel torque and a Brake pressure or braking torque are.

Das erfindungsgemäße adaptives Fahrtregelungssystem eines Kraftfahrzeugs mit dem oben geschilderten Triebstrangkoordinator weist ferner einen ACC-Regler auf, das aus den vorgegebenen Stellgrößen Sollgeschwindigkeit und Sollabstand des Kraftfahrzeugs und den gemessenen Eingangsgrößen tatsächliche Geschwindigkeit und tatsächlicher Abstand des Kraftfahrzeugs eine Ausgangsgröße Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeuges ermittelt und an den Triebstrangkoordinator bzw. die ACC-Schnittstelle übergibt. The inventive adaptive cruise control system of a motor vehicle with the above described drive train coordinator also has an ACC controller, which from the predetermined manipulated variables target speed and target distance of the motor vehicle and measured input variables actual speed and actual distance of the Motor vehicle determines an output variable target acceleration of the motor vehicle and transfers to the drive train coordinator or the ACC interface.

Vorzugsweise wird die Sollbeschleunigung vom ACC-System an den Triebstrangkoordinator über einen CAN-Bus übertragen. Das ACC-System weist ein Geschwindigkeitsregelmodul und ein Abstandsregelmodul auf, wobei das Geschwindigkeitsregelmodul eine geschwindigkeitsabhängige Sollbeschleunigung und das Abstandsregelmodul eine abstandsabhängige Sollbeschleunigung bildet, die beide einem Minimumbildner zur Ermittlung der Sollbeschleunigung zugeführt werden. Ferner kann das vom Minimumbildner ermittelte Minimum aus geschwindigkeitsabhängiger Sollbeschleunigung und abstandsabhängiger Sollbeschleunigung einer Filterung und Begrenzung unterzogen werden. The setpoint acceleration is preferably transmitted from the ACC system to the drive train coordinator transmitted via a CAN bus. The ACC system has a speed control module and a distance control module, the speed control module speed-dependent target acceleration and the distance control module distance-dependent target acceleration forms, both of which form a minimum Determination of the target acceleration can be supplied. This can also be done by the minimum generator determined minimum from speed-dependent target acceleration and distance-dependent target acceleration subjected to filtering and limitation become.

Die erfindungsgemäße Triebstrangstruktur vermeidet durch eine Entkopplung von ACC- System und Triebstrangkoordination die in der Einleitung beschriebenen Nachteile der bekannten Struktur. Wesentlicher Unterschied zur bekannten Struktur ist die Anforderung des Vortriebs vom ACC-System als Beschleunigung. Damit wird die Applikation des ACC- Systems weitestgehend unabhängig von Fahrzeugparametern wie Gewicht, Luftwiderstand, Rollreibung usw. und der Softwareumfang im ACC-System reduziert sich auf die Berechnung der für die Zielverfolgung, bzw. das Halten der Wunschgeschwindigkeit notwendigen Sollbeschleunigung. The drive train structure according to the invention avoids by decoupling ACC- System and drive train coordination the disadvantages of the described in the introduction known structure. The essential difference to the known structure is the requirement of propulsion from the ACC system as acceleration. The application of the ACC Systems largely independent of vehicle parameters such as weight, air resistance, Rolling friction etc. and the software scope in the ACC system are reduced to the calculation the one necessary for tracking the target or maintaining the desired speed Target acceleration.

Ein weiter Vorteil liegt in der wesentlich vereinfachten Applikation der Systemabstimmung zwischen ACC-System und Triebstrangkoordinator. Änderungen in der Drehmomentcharakteristik des Motors wirken nicht mehr auf das ACC-System zurück und müssen nicht mehr aufwendig nachappliziert und validiert werden. Another advantage is the significantly simplified application of the system coordination between the ACC system and the powertrain coordinator. Changes in the Torque characteristics of the engine no longer affect the ACC system and no longer need to be applied and validated.

Vorzugsweise ist die ACC-Beschleunigungsschnittstelle mit einer radmomentorientierten Schaltstrategie im Getriebesteuergerät kombiniert. Das Getriebe erhält das notwendige Sollradmoment und ermittelt aus dem Zugkraftdiagramm, in welchem Gang dieses Radmoment unter Berücksichtigung der Motorkennlinie darstellbar ist. Fehlschaltungen werden somit vermieden. Daher kann die Problematik von Pendelschaltungen durch die neue Struktur von vornherein weitgehend ausgeschlossen werden. The ACC acceleration interface is preferably with a wheel torque-oriented Shift strategy combined in the gearbox control unit. The gearbox receives the necessary Target wheel torque and determines from the traction diagram in which gear this Wheel torque can be represented taking into account the engine characteristic. switching errors are thus avoided. Therefore, the problem of pendulum circuits by the new structure can be largely excluded from the outset.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the drawings described.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Triebstrangstruktur in schematischer Darstellung, Fig. 1, the power train structure of the invention shows in a schematic representation;

Fig. 2 zeigt den Regelkreis für den ACC-Betrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 shows the control circuit for the ACC operation of a motor vehicle according to the invention in a schematic representation;

Fig. 3 zeigt eine Systemübersicht der ACC-Beschleunigungsschnittstelle, Fig. 3 shows a system overview of the ACC acceleration interface,

Fig. 4 zeigt das in der erfindungsgemäßen Triebstrangstruktur verwendete ACC-System, Fig. 4 shows the invention in the drive train structure used ACC system,

Fig. 5 zeigt eine bekannte Triebstrangstruktur, und Fig. 5 shows a conventional drive train structure and

Fig. 6 zeigt einen bekannten Regelkreis für den ACC-Betrieb eines Kraftfahrzeugs. Fig. 6 shows a known control circuit for the ACC operation of a motor vehicle.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Triebstrangstruktur mit dem erfindungsgemäßen adaptiven Fahrtregelungssystem. Über ein Kennfeld KF wird aus dem durch den Pedalwertgeber PWG ausgedrückten Wunsch des Fahrers und der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs ein Radmoment MR ermittelt und an einen Triebstrangkoordinator TSKO übergeben. Fig. 1 shows a preferred embodiment of a power train structure with the inventive adaptive cruise control system. Via a map KF, a wheel torque M R is determined from the driver's request expressed by the pedal value transmitter PWG and the speed V of the motor vehicle and is transferred to a drive train coordinator TSKO.

Im ACC-Betrieb übermittelt der ACC-Regler ACCR eine Sollbeschleunigung aSoll an den Triebstrangkoordinator TSKO. Damit wird die Applikation des ACC-Reglers ACCR weitestgehend unabhängig von Fahrzeugparametern wie Gewicht, Luftwiderstand, Rollreibung usw., und der Softwareumfang im ACC-Regler ACCR reduziert sich auf die Berechnung der für die Zielverfolgung, bzw. das Halten der Wunschgeschwindigkeit notwendigen Sollbeschleunigung aSoll. In ACC mode, the ACC controller ACCR transmits a setpoint acceleration a setpoint to the drive train coordinator TSKO. This means that the application of the ACC controller ACCR is largely independent of vehicle parameters such as weight, air resistance, rolling friction, etc., and the software scope in the ACC controller ACCR is reduced to calculating the target acceleration a target that is necessary for target tracking or maintaining the desired speed ,

Der Triebstrangkoordinator TSKO, der durch die Motorsteuerung realisiert sein kann, ermittelt aus einem Modell der Fahrzeuglängsdynamik das für die angeforderte Beschleunigung aSoll notwendige Summenradmoment. Dieses Radmoment geht in die Drehmomentstruktur des Triebstrangkoordinators TSKO als Sollgröße ein. Der Triebstrangkoordinator TSKO ermittelt daraus nun die jeweilige Stellgrößen Motormoment MMT für den Motor MT, Radmoment MRD für das Getriebe GT bzw. die Getriebesteuerung GTST und Bremsmoment MBR für die Bremsanlage BR bzw. die Bremsensteuerung BRST. The drive train coordinator TSKO, which can be implemented by the engine control, determines the sum wheel torque required for the requested acceleration a target from a model of the longitudinal vehicle dynamics. This wheel torque is included in the torque structure of the drivetrain coordinator TSKO as a setpoint. From this, the drivetrain coordinator TSKO determines the respective manipulated variables engine torque M MT for the engine MT, wheel torque M RD for the transmission GT or the transmission control GTST and braking torque M BR for the brake system BR or the brake control BRST.

Fig. 2 zeigt den Regelkreis für den ACC-Betrieb eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung des erfindungsgemäßen adaptiven Fahrtregelungssystems in einer Abwandlung ohne radmomentenorientierte Schaltstrategie. Aus den Eingangsgrößen Sollabstand dSoll zu einem vorausfahrenden Objekt, insbesondere einem Kraftfahrzeug, dem gemessenen tatsächlichen Abstand dIst, der vorzugsweise vom Fahrer gewählten Sollgeschwindigkeit vSoll des Kraftfahrzeugs und der gemessenen tatsächlichen Geschwindigkeit vIst des Kraftfahrzeugs bestimmt der ACC-Regler ACCR eine Sollbeschleunigung aSoll, die über einen CAN-Bus an die Beschleunigungsschnittstelle BSS übermittelt wird. Die Beschleunigungsschnittstelle BSS, die hier zur besseren Verdeutlichung separat von dem Triebstrangkoordinator TSKO dargestellt ist, berechnet unter Verwendung eines Modells der Fahrzeuglängsdynamik das für die angeforderte Beschleunigung notwendige Summenradmoment MRD und übergibt dieses zur weiteren Berechnung an den Triebstrangkoordinator TSKO. Diese erzeugt die Stellgrößen Motormoment MMT für dem Motor MT und Sollbremsdruck PBR für die Bremsanlage BR. Ferner wird aus dem Motormoment MMT unter Verwendung eines inversen Fahrkennfeldes KFINV ein Wert PWG eines Pedalwertgebers ermittelt und an ein Schaltprogramm SP der Getriebesteuerung (nicht dargestellt) übermittelt, die die entsprechende Übersetzung wählt. Diese Übersetzung UEB wird an den Triebstrangkoordinator zurück übermittelt. Fig. 2 shows the control circuit for the ACC operation of a motor vehicle using the adaptive cruise control system of the invention in a modification without radmomentenorientierte shift strategy. The ACC controller ACCR determines a target acceleration a from the input variables target distance d target to an object in front, in particular a motor vehicle, the measured actual distance d actual , the target speed preferably selected by the driver v target of the motor vehicle and the measured actual speed v actual of the motor vehicle Should , which is transmitted to the BSS acceleration interface via a CAN bus. The acceleration interface BSS, which is shown separately from the drivetrain coordinator TSKO for better clarification, calculates the sum wheel torque M RD required for the requested acceleration using a model of the longitudinal vehicle dynamics and transfers this to the drivetrain coordinator TSKO for further calculation. This generates the manipulated variables engine torque M MT for the engine MT and setpoint brake pressure P BR for the brake system BR. Furthermore, a value PWG of a pedal value transmitter is determined from the engine torque M MT using an inverse driving map KF INV and transmitted to a shift program SP of the transmission control (not shown) which selects the appropriate gear ratio. This translation UEB is transmitted back to the drive train coordinator.

Fig. 3 zeigt die ACC-Beschleunigungsschnittstelle BSS, die einen optionalen Längsbeschleunigungssensor LBS, einen Beschleunigungsregler BSR und einen Momentenkoordinator aufweist. Der Längsbeschleunigungssensor LBS ermittelt die Längsbeschleunigung aLg des Kraftfahrzeugs und stellt diese dem Beschleunigungsregler BSR zur Verfügung. Der Beschleunigungsregler BSR, bestehend aus einer Vorsteuerung und einem überlagertem PI-Regler, berechnet anhand eines Modells der Fahrzeuglängsdynamik des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der Einflußgrößen Rollreibung, rotatorischen und translatorischen Massenträgheitsmomenten, Luftwiderstand, sowie einer Fahrbahnsteigungserkennung bei Vorhandensein des Längsbeschleunigungssensors LBS ein der angeforderten Sollbeschleunigung aSoll entsprechendes Summenradmoment MRD. Dieses Radmoment kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Fig. 3 shows the ACC acceleration interface BSS which has an optional longitudinal acceleration sensor LBS, an acceleration controller and a torque coordinator BSR. The longitudinal acceleration sensor LBS determines the longitudinal acceleration a Lg of the motor vehicle and makes it available to the acceleration controller BSR. The acceleration controller BSR consisting of a feedforward and a superimposed PI controller, calculated on the basis of a model of the vehicle longitudinal dynamics of the motor vehicle, taking account of the influencing variables rolling friction, rotational and translational mass moments of inertia, wind resistance, and a road gradient detection in the presence of the longitudinal acceleration sensor LBS of the requested target acceleration a target corresponding sum wheel torque M RD . This wheel torque can take both positive and negative values.

Dieses Radmoment MRD wird dann an einen Momentenkoordinator MKO weitergeleitet, der die Umsetzung des Radmoments MRD in ein Motorsollmoment MMT bzw. bei negativem Radmoment MRD in ein entsprechendes Radbremsmoment MBR übernimmt. Ferner weist der Momentenkoordinator MKO eine Hysterese auf, die ein zu häufiges Umschalten zwischen Schubabschalten und Wiedereinsetzen im Schub/Zugbereich verhindert. Der Momentenkoordinator muß nicht Bestandteil der Beschleunigungsschnittstelle sein, sondern kann im Triebstrangkoordinator realisiert sein, wenn die ACC-Beschleunigungsschnittstelle und der Triebstrangkoordinator separat ausgeführt sind. This wheel torque M RD is then forwarded to a torque coordinator MKO, which takes over the conversion of the wheel torque M RD into an engine target torque M MT or, in the case of a negative wheel torque M RD, into a corresponding wheel braking torque M BR . In addition, the torque coordinator MKO has a hysteresis, which prevents an excessive switching between overrun cutoff and reinsertion in the push / pull area. The torque coordinator does not have to be part of the acceleration interface, but can be implemented in the drive train coordinator if the ACC acceleration interface and the drive train coordinator are designed separately.

Fig. 4 zeigt in schematischer Form den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten ACC-Regler ACCR, der einen Geschwindigkeitsregler GR und einen Abstandsregler AR aufweist. Der Geschwindigkeitsregler GR berechnet aus den Eingangsgrößen Soll-Geschwindigkeit vSoll, die vorzugsweise vom Fahrer vorbestimmt wird, der tatsächlichen Geschwindigkeit vIst, und einer Grenzgeschwindigkeit vGr eine geschwindigkeitsabhängige Sollbeschleunigung av. Der Abstandsregler AR berechnet aus den Eingangsgrößen tatsächlicher Geschwindigkeit vIst, Relativgeschwindigkeit vRel zwischen dem Kraftfahrzeug und einem vorausfahrenden Objekt, tatsächlicher Abstand dIst zwischen dem Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Objekt und vorgegebener Sollabstand dSoll zwischen dem Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Objekt eine abstandsabhängige Sollbeschleunigung ad. In einem Minimumbilder MIN wird die geringere der beiden Beschleunigungen bestimmt und nach einer Filterung sowie einer Begrenzung in einem Filter FT als Sollbeschleunigung ausgegeben. Die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit vRel sowie des tatsächlichen Abstandes dIst kann über ein geeignetes Radar- oder Lidarsystem erfolgen. Fig. 4 shows, in schematic form in Fig. 1 and Fig. 2 shown ACC controller ACCR, having a speed regulator and a distance regulator GR AR. The speed controller GR calculates a speed-dependent setpoint acceleration a v from the input variables setpoint speed v setpoint , which is preferably predetermined by the driver, the actual speed v actual , and a limit speed v Gr . The distance controller AR calculates a distance-dependent target acceleration a from the input variables of actual speed v actual , relative speed v Rel between the motor vehicle and an object in front, actual distance d actual between the motor vehicle and the object in front and predetermined target distance d target between the motor vehicle and the object in front d . The lower of the two accelerations is determined in a minimum image MIN and, after filtering and limitation in a filter FT, is output as the target acceleration. The determination of the relative velocity v rel, and the actual distance is d can be carried out through a suitable radar or lidar.

Zur Erläuterung der Fig. 5 und 6 wird auf die Einleitung verwiesen. BEZUGSZEICHENLISTE ACCR ACC-Regler (Abstandssensor/Beschleunigungsregler)
KF Fahrverhaltenkennfeld
KFINV ;Inverses Fahrverhaltenkennfeld
PWG Pedalwertgeber
N Drehzahl
MMT ;Motormoment
MR ;Radmoment
PBR ;Bremsdruck
MBR ;Bremsmoment
MT Motor
GT Getriebe
BR Bremsanlage
MTST Motorsteuerung
GTST Getriebesteuerung
BRST Bremsensteuerung
dSoll ;Soll-Abstand
dIst ;tatsächlicher Abstand
vSoll ;Sollgeschwindigkeit
vIst ;Tatsächliche Geschwindigkeit
vRel ;Relativgeschwindigkeit
aSoll ;Sollbeschleunigung
aLg ;Längsbeschleunigung
Kfz Kraftfahrzeug
SP Schaltprogramm
UEB Triebstrangübersetzung
TSKO Triebstrangkoordinator
SP Schaltprogramm
BSS Beschleunigungsschnittstelle
LBS Längsbeschleunigungssensor
BSR Beschleunigungsregler
MKO Momentenkoordinator
GR Geschwindigkeitsregler
AR Abstandsregler
av ;geschwindigkeitsabhängige Sollbeschleunigung
ad ;abstandsabhängige Sollbeschleunigung
MIN Minimumbildner
FT Filter mit Begrenzung
To explain the FIG. 5 and 6, reference is made to the introduction. REFERENCE SIGN LIST ACCR ACC controller (distance sensor / acceleration controller)
KF driving behavior map
KF INV ; Inverse driving behavior map
PWG pedal encoder
N speed
M MT ; engine torque
M R ; wheel torque
P BR ; brake pressure
M BR ; braking torque
MT engine
GT transmission
BR brake system
MTST engine control
GTST transmission control
BRST brake control
d target ; target distance
d actual ; actual distance
v Desired ; Desired speed
v Is ; actual speed
v Rel ; relative speed
a target ; target acceleration
a Lg ; longitudinal acceleration
Motor vehicle motor vehicle
SP switching program
UEB drive train transmission
TSKO driveline coordinator
SP switching program
BSS acceleration interface
LBS longitudinal acceleration sensor
BSR accelerator
MKO moment coordinator
GR speed controller
AR distance controller
a v ; speed-dependent target acceleration
a d ; distance-dependent target acceleration
MIN minimum generator
FT filter with limitation

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Abstands- und Geschwindigkeitsregelung eines adaptiven Fahrtregelungssystem eines Kraftfahrzeugs, die aus einer Eingangsgröße Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs die notwendigen Stellgrößen für die Antriebsmaschine und die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus der Sollbeschleunigung unter Verwendung eines Modells der Fahrzeuglängsdynamik ein der Sollbeschleunigung entsprechendes Summenradmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt. 1. Device for controlling the distance and speed of an adaptive cruise control system of a motor vehicle, which determines the necessary manipulated variables for the drive machine and the brake system of the motor vehicle from an input variable of the target acceleration of the motor vehicle, characterized in that the device uses a model of the vehicle longitudinal dynamics from the target acceleration sum wheel torque of the motor vehicle corresponding to the target acceleration. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Modell der Fahrzeuglängsdynamik die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs eingeht. 2. Device according to claim 1, characterized in that in the model of Longitudinal vehicle dynamics the longitudinal acceleration of the motor vehicle. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs mittels eines Längsbeschleunigungsmoduls mit nachfolgender Auswertemodul ermittelt wird. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the longitudinal acceleration of the motor vehicle by means of a longitudinal acceleration module with subsequent Evaluation module is determined. 4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell der Fahrzeuglängsdynamik die Einflußgrößen Rollreibung, rotatorische und translatorische Masssenträgheitsmomente, Luftwiderstand sowie Fahrbahnsteigung aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the model of the vehicle's longitudinal dynamics influences rolling friction, rotational and translational mass moments of inertia, air resistance and road gradient having. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnsteigung aus der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der aus der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Beschleunigung ermittelt wird. 5. The device according to claim 4, characterized in that the road gradient from the longitudinal acceleration of the motor vehicle and that from the vehicle speed certain acceleration is determined. 6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vorsteuerung und einen überlagerten PI-Regler aufweist. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the device has a pilot control and a superimposed PI controller. 7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Modul Momentenkoordinator (MKO) aufweist, der das Summenradmoment (MRD), je nach positivem oder negativen Wert, in ein Motormoment (MMT) oder ein Radbremsmoment (MBR) umsetzt. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a module torque coordinator (MKO), the sum wheel torque (M RD ), depending on the positive or negative value, in an engine torque (M MT ) or a wheel braking torque (M BR ) implements. 8. Triebstrangkoordinator zur Steuerung des Triebstranges eines Kraftfahrzeug bestehend aus den Elementen Antriebsmaschine (MT), Getriebe (GT) und Bremsanlage (BR), der für die Triebstrangelemente die entsprechenden Stellgrößen Motormoment (MMT), Radmoment (MRD) und Bremsmoment (MBR) bzw. Bremsdruck (PBR) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebstrangkoordinator (TSKO) eine Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist. 8. Drivetrain coordinator for controlling the drivetrain of a motor vehicle consisting of the elements engine (MT), transmission (GT) and brake system (BR), which for the drivetrain elements have the corresponding manipulated variables engine torque (M MT ), wheel torque (M RD ) and braking torque (M BR ) or brake pressure (P BR ), characterized in that the drive train coordinator (TSKO) has a device according to one of the preceding claims. 9. Triebstrangkoordinator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebstrangkoordinator (TSKO) durch ein Motorsteuergerät gebildet wird. 9. drivetrain coordinator according to claim 8, characterized in that the Powertrain coordinator (TSKO) is formed by an engine control unit. 10. Adaptives Fahrtregelungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Triebstrangkoordinator (TSKO) nach Anspruch 8 oder 9 und einem ACC-Regler (ACCR), der aus den vorgegebenen Stellgrößen Sollgeschwindigkeit (vSoll) und Sollabstand (dSoll) des Kraftfahrzeugs und den gemessenen Eingangsgrößen tatsächliche Geschwindigkeit (vIst) und tatsächlicher Abstand (dIst) des Kraftfahrzeugs eine Ausgangsgröße Sollbeschleunigung (aSoll) des Kraftfahrzeugs ermittelt und an den Triebstrangkoordinator (TSKO) übergibt. 10. Adaptive cruise control system of a motor vehicle with a drive train coordinator (TSKO) according to claim 8 or 9 and an ACC controller (ACCR), the actual speed from the predetermined manipulated variables target speed (v target ) and target distance (d target ) and the measured input variables (v actual ) and the actual distance (d actual ) of the motor vehicle, an output quantity of the target acceleration (a target ) of the motor vehicle is determined and transmitted to the drive train coordinator (TSKO). 11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbeschleunigung (aSoll) vom ACC-Regler (ACCR) an den Triebstrangkoordinator (TSKO) über einen CAN- Bus übertragen wird. 11. System according to claim 10, characterized in that the target acceleration (a target ) from the ACC controller (ACCR) to the drive train coordinator (TSKO) is transmitted via a CAN bus. 12. System nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ACC-Regler einen Geschwindigkeitsregelmodul (GR) und ein Abstandsregelmodul (AR) aufweist. 12. System according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the ACC controller a speed control module (GR) and a distance control module (AR) having. 13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsregelmodul (GR) eine geschwindigkeitsabhängige Sollbeschleunigung (av) und das Abstandsregelmodul (AR) eine abstandsabhängige Sollbeschleunigung (ad) bilden, die beide einem Minimumbildner (MIN) zur Ermittlung der Sollbeschleunigung (aSoll) zugeführt werden. 13. System according to claim 12, characterized in that the speed control module (GR) form a speed-dependent setpoint acceleration (a v ) and the distance control module (AR) form a distance-dependent setpoint acceleration (a d ), both of which are a minimum generator (MIN) for determining the setpoint acceleration ( a target ). 14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Minimumbildner (MIN) ermittelte Minimum aus geschwindigkeitsabhängiger Sollbeschleunigung (av) und abstandsabhängiger Sollbeschleunigung (ad) einer Filterung und Begrenzung in einem Filter/Begrenzer (FT) unterzogen wird. 14. System according to claim 13, characterized in that the minimum determined by the minimum forming (MIN) from speed-dependent required acceleration (a v) and distance-dependent required acceleration (a d) filtering and limitation in a filter / limiter (FT) is subjected. 15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiterhin eine Getriebesteuerung (GTST) und eine Bremsensteuerung (BRST) aufweist. 15. System according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the System furthermore a transmission control (GTST) and a brake control (BRST) having. 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebesteuerung (GTST) ein Schaltprogramm (SP) aufweist, das aus dem vom Triebstrangkoordinator (TSKO) bereitgestellten Sollradmoment (MRD) unter Berücksichtigung der Motorkennlinie die Übersetzung auswählt. 16. System according to claim 15, characterized in that the transmission control (GTST) has a shift program (SP) which selects the gear ratio from the setpoint torque (M RD ) provided by the drive train coordinator (TSKO), taking into account the engine characteristic. 17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltprogramm (SP) der Getriebesteuerung (GTST) die Übersetzung mittels eines Zugkraftdiagramms ermittelt. 17. System according to claim 16, characterized in that the switching program (SP) the transmission control (GTST) translates using a traction diagram determined.
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