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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und
5 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff der Ansprüche 4 und
10 zum Betätigen
einer solchen Vorrichtung.
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Aus
der
DE 199 11 538
C1 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Einheit umfasst,
die dazu vorgesehen ist, in einem Tempomatmodus eine Fahrgeschwindigkeit
mittels eines durch eine Getriebeübersetzung eines stufenlos
verstellbaren Kraftfahrzeuggetriebes gegebenen Leistungsanforderungssignals zu
regeln. Es wird vorgeschlagen, während
einer Bergabfahrt im Schubbetrieb die Fahrgeschwindigkeit auf einem
Geschwindigkeitswert zu einem Zeitpunkt zu regeln, zu dem eine Treibstoffzufuhr
eingestellt wird oder zu dem ein Fahrer einen Bremsvorgang beendet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die einen besonders komfortablen Betrieb eines Kraftfahrzeugs in
einem Betriebsmodus mit geregelter Fahrgeschwindigkeit erlaubt.
Ferner soll ein Verfahren zum Betätigen einer solchen Vorrichtung
bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit, die
zumindest in einem Betriebsmodus zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs mittels eines Leistungsanforderungssignals
vorgesehen ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, zumindest
in einer Phase eine Änderungsgeschwindigkeit
des Leistungsanforderungssignals zu beschränken. Reaktionsgeschwindigkeiten
elektronischer Einheiten zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit sind
häufig
sehr schnell, so dass es in Betriebsmodi mit geregelter Fahrgeschwindigkeit
bei ungünstigen
Geländeverhältnissen zu
plötzlichen Änderungen
des Leistungsanforderungssignals kommen kann, beispielsweise zu Änderungen
einer virtuellen Pedalstellung oder eines Drosselklappenwinkels.
Dies kann insbesondere dann zu einem unruhigen Fahrgefühl führen, wenn ein
Kraftfahrzeugführer
diese schnellen Änderungen akustisch
wahrnehmen kann. Durch ein Einschränken der Änderungsgeschwindigkeit des
Leistungsanforderungssignals kann daher ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs
beruhigt werden, und ein komfortabler Betrieb des Kraftfahrzeugs
in dem Betriebsmodus mit geregelter Fahrgeschwindigkeit, insbesondere
in einem Tempomatmodus, kann erreicht werden.
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Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
Die Beschränkung
der Änderungsgeschwindigkeit
kann in der zeitabhängigen
Funktion oder aber im Frequenzraum stattfinden, beispielsweise durch
eine Tiefpassfilterung des Frequenzanforderungssignals. Dabei geht
es in erster Linie um eine Vermeidung von unkomfortablen Regelschwingungen.
Weitere Beschränkungsfilter,
etwa zur Vermeidung von Schäden
während
einer Fehlfunktion, sind denkbar. Eine Art und Weise der Beschränkung kann dabei
vorteilhaft von einer Stabilität eines
Regelzustands abhängig
sein, die beispielsweise durch eine Drehzahlabhängigkeit oder durch eine Motorlastabhängigkeit
modellierbar sein kann.
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Ein
besonders deutlicher Komfortgewinn durch ein Vermeiden von Regelschwingungen
kann erreicht werden, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, ein
stufenlos verstellbares Kraftfahrzeuggetriebe abhängig von
dem Leistungsanforderungssignal zu betätigen. Dabei werden stufenlos
verstellbare Kraftfahrzeuggetriebe häufig abhängig von einem als Fahrpedalwinkel
ausgebildeten Leistungsanforderungssignal betätigt, wobei in einem Tempomatmodus
mit geregelter Fahrgeschwindigkeit ein realer, von einem Fahrer
am Fahrpedal erzeugter Fahrpedalwinkel durch einen virtuellen, d.h.
durch den Regelmechanismus erzeugten Fahrpedalwinkel ersetzt wird.
Abhängig
vom virtuellen oder realen Fahrpedalwinkel bestimmt die Einheit
dann aus einem Variogramm, d.h. aus einer verallgemeinerten Kennlinie bzw.
einem Kennfeld, das von weiteren Kenngrößen abhängen kann, eine am stufenlos
verstellbaren Kraftfahrzeuggetriebe einzustellende Übersetzung, wobei
die Übersetzung
auch indirekt, beispielsweise über
eine Motordrehzahl bei vorgegebener Geschwindigkeit, durch das Variogramm
bestimmt sein kann.
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Eine
unmittelbare und unkomfortable Rückkopplung
schneller Änderungen
des Leistungsanforderungssignals über eine Drehzahl am stufenlos
verstellbaren Kraftfahrzeuggetriebe kann insbesondere in solchen
Ausgestaltungen der Erfindung vorteilhaft vermieden werden, in denen
eine Übersetzung
am stufenlos einstellbaren Kraftfahrzeuggetriebe durch das Leistungsanforderungssignal
bestimmt ist.
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Zudem
geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes.
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Es
wird vorgeschlagen, dass eine maximale Verstellgeschwindigkeit des
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes beschränkt wird. Dadurch kann eine komfortable
Regelung einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
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Weiterhin
geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit,
die zumindest in einem Betriebsmodus zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs durch eine Betätigung eines stufenlos verstellbaren
Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen ist, insbesondere von einer Vorrichtung nach
Anspruch 2.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, bei einer
Annäherung
an eine Motorleistungsgrenze eine Kickdown-Schaltung auszulösen. Es
kann vermieden werden, dass durch einen längeren Betrieb des Kraftfahrzeugs
im Bereich einer Motorleistungsgrenze ein unkomfortables Gefühl von Kraftlosigkeit
des Kraftfahrzeugs bzw. Machtlosigkeit des Kraftfahrzeugführers während eines
Betriebs mit geregelter Fahrgeschwindigkeit entsteht.
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Ist
die Einheit dazu vorgesehen, die Kickdown-Schaltung auszulösen, wenn
ein Leistungsanforderungssignal eine Schwelle überschreitet, kann ein besonders
einfaches und sicheres Erkennen einer Annäherung an eine Motorleistungsgrenze
erreicht werden.
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Ist
die Einheit dazu vorgesehen, die Kickdown-Schaltung auszulösen, wenn
wenigstens eine Schaltbedingung zumindest über eine vorbestimmte Dauer
erfüllt
ist, kann ein unruhiges Schaltverhalten vorteilhaft vermieden werden.
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Betätigt die
Einheit das stufenlos verstellbare Kraftfahrzeuggetriebe in einem
Kickdown-Modus abhängig
von einem leistungsorientierten Variogramm und in einem Normalmodus
abhängig
von einem verbrauchsorientierten Variogramm, kann ein besonders einfach
realisierbarer Umschaltvorgang erreicht werden. Insbesondere wenn
die Einheit dazu vorgesehen ist, das stufenlos verstellbare Kraftfahrzeuggetriebe
abhängig
von einem Interpolationsvariogramm zu betätigen, das aus einer von einer
Kenngröße, beispielsweise
einer Beschleunigungsreserve, abhängigen Interpolation zwischen
einem leistungsoptimierten und einem verbrauchsoptimierten Variogramm
hervorgeht, kann der Umschaltvorgang durch eine bloße Änderung
der interpolierenden Kenngröße realisierbar
sein.
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Ferner
geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes
und abhängig
von einer Kenngröße für eine Motorlast.
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Es
wird vorgeschlagen, dass ein Kickdown-Modus eingeschaltet wird,
wenn die Kenngröße einen
Schwellenwert erreicht. Dadurch kann ein unkomfortables Gefühl von Kraft-
und Machtlosigkeit vermieden werden, und ein komfortabler Betrieb
des Kraftfahrzeugs in einem Betriebsmodus mit geregelter Fahrgeschwindigkeit
ist erreichbar.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Figurenbeschreibung. Die Zeichnung
stellt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. Die Ansprüche,
die Figuren und die Beschreibung enthalten mehrere Merkmale in Kombination.
Der Fachmann wird diese auch einzeln betrachten und zu zweckmäßigen weiteren
Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes mittels
eines Leistungsanforderungssignals,
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2 ein
Ablaufdiagramm zur Betätigung des
stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes aus 1,
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3 ein
Ablaufdiagramm einer Funktion zur Beschränkung einer Änderungsgeschwindigkeit des
Leistungsanforderungssignals,
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4 ein
Ablaufdiagramm zum Auslösen
eines Kickdown-Schaltvorgangs
und
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5 den
zeitlichen Verlauf eines Leistungsanforderungssignals, einer Fahrgeschwindigkeit
und einer Beschleunigungsreserve der Vorrichtung aus 1.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung umfasst eine als Steuer-
und Regeleinheit ausgebildete Einheit 10, die ihrerseits
eine Recheneinheit 23 umfasst. Die Einheit 10 ist über eine
Kommunikationsleitung 24 mit einem nicht dargestellten
CAN-Bus eines die Vorrichtung und das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 15 umfassenden
Kraftfahrzeugs verbunden. Über
die Kommunikationsleitung 24 kann die Einheit 10 auf
alle im Kraftfahrzeug erfassten Größen, insbesondere eine Fahrgeschwindigkeit 12 (5)
und eine Beschleunigung a, zugreifen. Das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 15 dient
zur Kraftübertragung zwischen
einem Motor 25 und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs. Über eine
zweite Kommunikationsleitung 26 kann die Einheit 10 Signale
an den Motor 25 senden und Signale, insbesondere eine Drehzahl des
Motors 25 betreffend, vom Motor 25 empfangen. Über eine
Steuerleitung 27 kann die Einheit 10 eine Pumpe 28 betätigen, über die
ein Steuerdruck in einer Druckkammer 29 zum Einstellen
einer Übersetzung
und eines Anpressdrucks am als Umschlingungsgetriebe mit Schubgliederkette
ausgebildeten Kraftfahrzeuggetriebe 15 erzeugt werden kann.
Mit einer weiteren, nicht dargestellten Pumpe kann die Einheit 10 einen
Druck in einer zweiten Druckkammer 30 ansteuern.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines in die Einheit 10 implementierbaren
Programms, das zyklisch durchlaufen wird. In einem Abfrageschritt 31 fragt
die Einheit 10 über
die Kommunikationsleitung 24 aus dem CAN-Bus einen Wert
eines Tempomat-Regelt-Bits c ab, das durch Betätigen eines Tempomat-Schalters
des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer auf eins gesetzt werden kann,
um einen Tempomatmodus einzuschalten, in dem eine Fahrgeschwindigkeit 12 des
Kraftfahrzeugs von der Einheit 10 auf eine konstante Wunschgeschwindigkeit
v0 geregelt wird. Beträgt der Wert des Tempomat-Regelt-Bits
c = 1, schaltet die Einheit 10 in einen Tempomat-Betriebsmodus 11,
sonst in einen Normalmodus 32.
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Im
Normalmodus 32 fragt die Einheit 10 in einem Schritt 33 ein
durch einen realen Fahrpedalwinkel pr gegebenes
Leistungsanforderungssignal aus dem CAN-Bus ab, das einen Grad einer
Betätigung eines
Gaspedals des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer wiedergibt. In einem
Schritt 43 wird ermittelt, ob der Fahrer ein Kickdown-Signal
gegeben hat. Schließlich
bestimmt die Einheit 10 in einem Interpolationsschritt 34 eine
am Kraftfahrzeuggetriebe 15 anzulegende Übersetzung.
Dazu liest die Einheit 10 abhängig von einer Motordrehzahl
und vom realen Fahrpedalwinkel pr jeweils
einen Wert aus einem verbrauchsoptimalen Variogramm 22 und
aus einem leistungsoptimalen Variogramm 21 aus. Die Variogramme 21, 22 sind
zweidimensionale Listen, die in einer Speichereinheit der Recheneinheit 23 der
Einheit 10 gespei chert sind. Anschließend interpoliert die Einheit 10 zwischen
den beiden Werten, und zwar abhängig
von einer von einem Fahrstil des Fahrers abhängigen Beschleunigungsreserve
A, die Werte zwischen 0% und 100% annehmen kann. Dabei wird die
Beschleunigungsreserve A mit einem Offset δA beaufschlagt, wenn der Fahrer
ein Kickdown-Signal gegeben hat. Die Einheit 10 nutzt in
einem Ansteuerschritt 35 den interpolierten Wert, um über die
Steuerleitung 27 und die Pumpe 28 einen zur Einstellung der
ermittelten, dem Wert zugeordneten Übersetzung geeigneten Druck
in der Druckkammer 29 bzw. in der Druckkammer 30 zu
erzeugen.
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Im
Tempomat-Betriebsmodus 11 ermittelt die Einheit 10 in
einem Schritt 36 ein durch einen virtuellen Fahrpedalwinkel
pv gegebenes Leistungsanforderungssignal 13.
Dabei berechnet die Recheneinheit 23 der Einheit 10 zur
Regelung der Fahrgeschwindigkeit 12, welcher reale Fahrpedalwinkel
pr notwendig wäre, um die Wunschgeschwindigkeit
v0 des Fahrers beizubehalten. Dabei wird
ein aus einem vorhergehenden Durchlauf gespeicherter Wert des virtuellen oder
realen Fahrpedalwinkels pv, pr um
einen Betrag dp vergrößert, wenn
die Fahrgeschwindigkeit 12 kleiner ist als die Wunschgeschwindigkeit
v0, und verkleinert, wenn die Fahrgeschwindigkeit 12 größer ist
als die Wunschgeschwindigkeit v0. Da das
Programm zyklisch durchlaufen wird, ist der Betrag dp proportional zu
einer Änderungsgeschwindigkeit 14 des
Leistungsanforderungssignals 13. Die Beschleunigungsreserve
A ist im Tempomat-Betriebsmodus 11 auf einen minimalen
Wert von 0% eingestellt, so dass das Kraftfahrzeug im Tempomat-Betriebsmodus 11 abhängig vom
verbrauchsoptimalen Variogramm 21 betätigt wird.
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In
einem in 3 näher dargestellten Beschränkungsschritt 37 beschränkt die
Einheit 10 die Änderungsgeschwindigkeit 14,
und zwar indirekt durch eine Beschränkung des Betrags dp. Ist der
Betrag dp größer als
ein in der Speichereinheit der Einheit 10 gespeicherter
Maximalwert dpmax oder aber kleiner als
ein Minimalwert dpmin, wird der Betrag auf den
Maximalwert dpmax bzw. den Minimalwert dpmin gesetzt und das Leistungsanforderungssignal 13 entsprechend
korrigiert. Dies führt
im Tempomat-Betriebsmodus 11 zu einer Beschränkung der Änderungsgeschwindigkeit 14 des
Leistungsanforderungssignals 13 auf ein Intervall 40 (5).
Da eine Verstellgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuggetriebes 15 durch
die Änderungsgeschwindigkeit 14 bestimmt ist,
führt die
Beschränkung
der Änderungsgeschwindigkeit 14 unmittelbar
zu einer Beschränkung
einer maximalen Verstellgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuggetriebes 15.
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In
einem nächsten
Schritt 38 (4) wird überprüft, ob ein virtuelles Kickdown-Bit
KD gesetzt werden muss. Dazu muss das Tempomat-Regelt-Bit c auf
eins gesetzt sein, und das als virtueller Fahrpedalwinkel pv ausgebildete Leistungsanforderungssignal 13 muss
eine gespeicherte Schwelle 18 überschritten haben, die unterhalb
einer von einer Drehzahl abhängigen
Motorleistungsgrenze 16 liegt. Beide der oben genannten
Bedingungen müssen
mindestens über
eine Dauer 19 von 5 Sekunden erfüllt sein. Ferner muss die Fahrgeschwindigkeit 12 außerhalb
eines die Wunschgeschwindigkeit v0 umfassenden
Zielbereichs 20 liegen, und eine Beschleunigung a des Fahrzeugs
muss unterhalb eines kritischen Werts a0 liegen.
Sind alle diese Bedingungen erfüllt, wird
das virtuelle Kickdown-Bit KD auf eins gesetzt. In einem Interpolationsschritt 39 bestimmt
die Einheit 10 eine am Kraftfahrzeuggetriebe 15 anzulegende Übersetzung
analog zum Interpolationsschritt 34 aus den Variogrammen 21 und 22,
wobei die Einheit 10 als Eingangsgrößen das als virtueller Fahrpedalwinkel
pv ausgebildete Leistungsanforderungssignal 13 und
das virtuelle Kickdown-Bit KD an Stelle des realen Fahrpedalwinkels
pr und des Kickdown-Signals des Fahrers
verwendet. Der im Interpolationsschritt 39 ermittelte Wert
wird nun wie auch im Normalmodus 32 im Ansteuerschritt 35 zur
Einstellung des Kraftfahrzeuggetriebes 15 verwendet.
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Das
Kickdown-Bit KD wird von der Einheit 10 wieder auf null
gesetzt, wenn das Leistungsanforderungssignal 13 eine zweite
Schwelle 44 unterschreitet
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5 zeigt
einen zeitlichen Verlauf des Leistungsanforderungssignals 13,
der Änderungsgeschwindigkeit 14,
der Fahrgeschwindigkeit 12 und einer Beschleunigungsreserve
A während
eines Betriebs des Kraftfahrzeugs im Tempomat-Betriebsmodus 11. In einem
ersten Zeitpunkt t1 erreicht die im Schritt 36 ermittelte Änderungsgeschwindigkeit 14 eine
obere Grenze des Intervalls 40 und wird beschränkt, wodurch
eine Steigung des Graphen des Leistungsanforderungssignals 13 in
einer durch eine Tangente 41 angedeuteten Weise beschränkt bleibt. Als
gestrichelte Linie 42 ist ein zeitlicher Verlauf des Leistungsanforderungssignals 13 angedeutet,
wie es sich ohne den Beschränkungsschritt 37 darstellen würde. In
einem zweiten Zeitpunkt t2 fällt die Änderungsgeschwindigkeit 14 wieder
in das Intervall 40 und durchläuft den Beschränkungsschritt 37 bis
zu einem dritten Zeitpunkt t3 unverändert, in
dem die Änderungsgeschwindigkeit 14 einen
unteren Rand des Intervalls 40 erreicht und bis zu einem
vierten Zeitpunkt t4 im Beschränkungsschritt 37 von
der Einheit 10 beschränkt
wird.
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In
einem Zeitpunkt t5 erreicht das Leistungsanforderungssignal 13 eine
Schwelle 18, und ein Zeitzähler beginnt zu zählen, bis
er in einem Zeitpunkt t6 einen kritischen
Wert erreicht und dadurch anzeigt, dass das Leistungsanforderungssignal 13 über die
Dauer 19 oberhalb der Schwelle 18 lag. In diesem
Zeitpunkt t6 liegt zudem die Fahrgeschwindigkeit 12 außerhalb
des Zielbereichs 20, und die nicht dargestellte Beschleunigung
a liegt unterhalb des kritischen Werts a0.
Dadurch sind alle Bedingungen zum Setzen des Kickdown-Bits KD erfüllt, und die
Einheit 10 löst
eine Kickdown-Schaltung 17 aus, indem sie die Beschleunigungsreserve
A im Interpolationsschritt 39 mit dem Offset δA beaufschlagt.
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- 10
- Einheit
- 11
- Betriebsmodus
- 12
- Fahrgeschwindigkeit
- 13
- Leistungsanforderungssignal
- 14
- Änderungsgeschwindigkeit
- 15
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 16
- Motorleistungsgrenze
- 17
- Kickdown-Schaltung
- 18
- Schwelle
- 19
- Dauer
- 20
- Zielbereich
- 21
- Variogramm
- 22
- Variogramm
- 23
- Recheneinheit
- 24
- Kommunikationsleitung
- 25
- Motor
- 26
- Kommunikationsleitung
- 27
- Steuerleitung
- 28
- Pumpe
- 29
- Druckkammer
- 30
- Druckkammer
- 31
- Abfrageschritt
- 32
- Normalmodus
- 33
- Schritt
- 34
- Interpolationsschritt
- 35
- Ansteuerschritt
- 36
- Schritt
- 37
- Beschränkungsschritt
- 38
- Schritt
- 39
- Interpolationsschritt
- 40
- Intervall
- 41
- Tangente
- 42
- Linie
- 43
- Schritt
- 44
- Schwelle
- A
- Beschleunigungsreserve
- A
- Beschleunigung
- a0
- Wert
- C
- Tempomat-Regelt-Bit
- Dp
- Betrag
- Dpmax
- Maximalwert
- Dpmin
- Minimalwert
- pv
- Fahrpedalwinkel
- Pr
- Fahrpedalwinkel
- δA
- Offset
- KD
- Kickdown-Bit
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
- t4
- Zeitpunkt
- t5
- Zeitpunkt
- t6
- Zeitpunkt
- v0
- Wunschgeschwindigkeit