DE102007018733A1

DE102007018733A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007018733A1
Application number: DE102007018733A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Rieling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-10-23

Abstract

In einem Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs (1) wird eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs von einer Anfangsgeschwindigkeit (v<SUB>0</SUB>) zu einer Soll-Endgeschwindigkeit (v<SUB>1</SUB>) über einen Verzögerungsweg beschreibt, derart bestimmt, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs (1) unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion benötigt wird, maximal wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs sowie ein Verzögerungssystem für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, wobei ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs durch das Verfahren verringert wird.
Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor verfügen heutzutage üblicherweise über einen Mechanismus, welcher in dem Fall, in welchem das Fahrzeug mit eingelegtem Gang verzögert wird und somit der Antriebsmotor aufgrund der Trägheit des Fahrzeugs von dem Fahrzeug angetrieben wird, die Kraftstoffzufuhr vollständig abschaltet. Ein derartiger Mechanismus wird auch als „Schubabschaltung" bezeichnet und bewirkt, dass während einer Verzögerungszeit, in welcher der Antriebsmotor von dem Fahrzeug angetrieben wird, kein Kraftstoffverbrauch wird. Der Betrieb des Antriebsmotors während die Schubabschaltung aktiv ist, wird auch als „Schubbetrieb" bezeichnet.
Insbesondere im innerstädtischen Betrieb eines Fahrzeugs, in welchem häufig Verzögerungsphasen auftreten, kann ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs dadurch besonders reduziert werden, dass der Antriebsmotor für eine möglichst lange Zeit im Schubbetrieb betrieben wird. Ein Fahrzeug, welches beispielsweise von einer aktuellen Geschwindigkeit von 50 km/h über eine vorbestimmte Strecke aufgrund z. B. einer roten Ampel zu verzögern ist, kann derzeit von einem Fahrer des Fahrzeugs auf verschiedene Arten und Weisen verzögert werden, wobei die Zeiten des Schubbetriebs und somit die Kraftstoffersparnis unterschiedlich groß sind. Bremst der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeug beispielsweise zunächst nur leicht ab und steigert die Bremsverzögerung je näher er zu der Ampel kommt, so erreicht der Fahrer zwar, dass sich der Antriebsmotor während der gesamten Verzögerungszeit im Schubbetrieb befindet, in welchem kein Kraftstoff benötigt wird, erreicht jedoch den Anhaltepunkt bzw. die Ampel bereits nach sehr kurzer Zeit, wodurch der Antriebsmotor des Fahrzeugs an der Ampel für eine verhältnismäßig lange Zeit im Leerlaufbetrieb, in welchem Kraftstoff benötigt wird, betrieben werden muss. Verzögert der Fahrer das Fahrzeug dagegen zunächst sehr stark, um dann mit verringerter Geschwindigkeit langsam auf die Ampel zuzurollen und somit die Zeit des Schubbetriebs des Antriebsmotors zu erhöhen, kann es passieren, dass der Schwung des Fahrzeugs nicht ausreicht, um das Fahrzeug im Schubbetrieb bis zur Ampel zu bewegen. Der Fahrer ist daraufhin gezwungen wieder Gas zu geben, wodurch zusätzlicher Kraftstoff verbraucht wird. Ähnlich problematisch gestaltet sich ein Optimieren des Kraftstoffverbrauchs durch Verwenden des Schubbetriebs beim Verzögern des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug nicht bis zum Stillstand abgestoppt werden soll, sondern lediglich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert werden soll, wie es z. B. beim Erreichen eines Streckenabschnitts mit einem Tempolimit oder bei einem Annähern an ein Fahrzeug mit geringerer Geschwindigkeit erforderlich ist.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes System bereitzustellen, um einen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs beim Verzögern des Fahrzeugs zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und 2, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs nach Anspruch 11 und 12 und ein Verzögerungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 15 und 16 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs bereit, wobei ein Verzögerungsweg des Fahrzeugs, entlang dem das Fahrzeug verzögert werden soll, eine Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Anfang des Verzögerungswegs und eine Soll-Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Ende des Verzögerungswegs und daraus eine Geschwindigkeitsfunktion bestimmt wird, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs von der Anfangsgeschwindigkeit zu der Soll-Endgeschwindigkeit über dem Verzögerungsweg beschreibt. Die Geschwindigkeitsfunktion wird dabei derart bestimmt, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion von der Anfangsgeschwindigkeit auf die Soll-Endgeschwindigkeit benötigt wird, maximal wird.
Der Verzögerungsweg des Fahrzeugs, auf dem das Fahrzeug zu verzögern ist, kann beispielsweise von einem Fahrerassistenzsystem bestimmt werden, welches beispielsweise mit einem Abstandsradar und/oder einer Kamera eine aktuelle Verkehrssituation sowie Verkehrszeichen oder Verkehrslichtzeichenanlagen erfasst. Ein derartiges System kann ferner dazu ausgestaltet sein, die Soll-Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Ende des Verzögerungswegs zu bestimmen. Die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Anfang des Verzögerungswegs kann beispielsweise aus einem Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs ermittelt werden. Indem die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt wird, dass die Verzögerungszeit maximal wird, kann ein Antriebsmotor des Fahrzeugs für eine besonders lange Zeit im Schubbetrieb betrieben werden, wodurch eine große Kraftstoffersparnis während der Verzögerung des Fahrzeugs erreicht werden kann.
Alternativ wird die Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern des Fahrzeugs erfindungsgemäß derart bestimmt, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs bei der Verzögerung des Fahrzeugs im Schubbetrieb befindet, maximal wird. Indem Merkmale des Fahrzeugs, wie z. B. ein Verzögerungsmoment des Antriebsmotors des Fahrzeugs im Schubbetrieb, eine Mindestdrehzahl des Antriebsmotors im Schubbetrieb und ein Trägheitsmoment aufgrund der Masse des Fahrzeugs beim Bestimmen der Geschwindigkeitsfunktion berücksichtigt werden, kann die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt werden, dass die Schubzeit möglichst groß wird und somit eine möglichst große Kraftstoffersparnis erreicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die zuvor beschriebenen Verfahren insbesondere auch dann geeignet, wenn die Soll-Endgeschwindigkeit größer Null ist. Dadurch ist es möglich, die Verfahren auch besonders wirkungsvoll einzusetzen, wenn das Fahrzeug von einer hohen Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit zu verzögern ist, wie dies beispielsweise häufig bei dichtem Verkehr auf einer Autobahn erforderlich ist. Somit wird auch in diesem Fall eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt, dass eine Verzögerungsfunktion, die eine Verzögerung des Fahrzeugs über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine maximale Verzögerung nicht überschreitet. Dies bewirkt ein komfortables Verzögern des Fahrzeugs ohne unnötig hohe Verzögerungskräfte auf die Insassen des Fahrzeugs auszuüben.
Weiterhin kann die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt werden, dass die Verzögerungsfunktion eine vorbestimmte minimale Verzögerung nicht unterschreitet. Dies führt zu einer Erhöhung des Fahrkomforts, indem die Insassen des Fahrzeugs fortwährend eine minimale Verzögerung verspüren, während sich das Fahrzeug beispielsweise einem Hindernis oder einer Lichtzeichenanlage nähert. Darüber hinaus kann durch Beibehalten einer minimalen Verzögerung ein Schubbetrieb des Antriebsmotors des Fahrzeugs sichergestellt werden und somit eine Kraftstoffersparnis während der Verzögerung gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das zuvor genannte Verfahren während der Verzögerung des Fahrzeugs kontinuierlich durchgeführt. Dadurch ist es möglich, dass das Verfahren auf veränderte Verkehrssituationen schnellstmöglich reagieren kann und somit ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs weiter verringert werden kann. Wurde beispielsweise der Verzögerungsweg aufgrund eines langsamen vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt, so kann durch kontinuierliches Durchführen des Verfahrens die Geschwindigkeitsfunktion kontinuierlich angepasst werden, wenn sich die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ändert.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt, dass die Verzögerungsfunktion eine minimale Verzögerung nicht unterschreitet, wobei die minimale Verzögerung in Abhängigkeit von einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einem aktuell eingelegten Gang des Fahrzeugs, einer Fahrzeugbeladung oder einer Topologie der aktuell befahrenen Straße bestimmt wird. Die Informationen bezüglich der aktuellen Geschwindigkeit, dem eingelegten Gang und der Fahrzeugbeladung können beispielsweise durch Sensoren des Fahrzeugs bestimmt werden und die Topologie der aktuell befahrenen Straße kann beispielsweise mit Hilfe eines Navigationssystems des Fahrzeugs bestimmt werden. Indem die minimale Verzögerung in Abhängigkeit von einer oder mehrerer der zuvor genannten Informationen bestimmt wird und eine entsprechende Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern des Fahrzeugs darauf basierend bestimmt wird, ist eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs während einer Verzögerung des Fahrzeugs möglich. So kann beispielsweise bei einem entsprechenden Gefälle der befahrenen Straße oder einer entsprechend hohen Beladung des Fahrzeugs die minimale Verzögerung verringert werden, da in diesem Fall ein Schubbetrieb mit geringerer Verzögerung möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Fahrzeug gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion verzögert. Dies kann beispielsweise durch moduliertes Betätigen einer Bremse des Fahrzeugs und/oder Einlegen eines geeigneten Ganges zum Verbinden des Antriebsmotors des Fahrzeugs mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs erfolgen, wobei der Antriebsmotor dann in einem Schubbetrieb betrieben wird. Das Betätigen der Bremse bzw. das Einlegen des Ganges kann beispielsweise durch eine elektronische Steuerung des Fahrzeugs automatisch erfolgen, wie z. B. durch eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine sogenannte Adaptive Cruise Control (ACC) oder beispielsweise durch den Fahrer selbst, welcher mit Hilfe einer Anzeige, die beispielsweise in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist, zum Einlegen eines bestimmten Ganges aufgefordert wird oder zum Betätigen der Bremse mit einem bestimmten Bremsdruck aufgefordert wird.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs bereit, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in Abhängigkeit von einem Verzögerungsweg des Fahrzeugs, einer Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Soll-Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine Geschwindigkeitsfunktion bestimmt, welche das Fahrzeug von der Anfangsgeschwindigkeit auf die Soll-Endgeschwindigkeit verzögert. Die Geschwindigkeitsfunktion wird dabei derart bestimmt, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion benötigt wird, maximal wird. Alternativ wird die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs bei der Verzögerung des Fahrzeugs im Schubbetrieb befindet, maximal wird. Überdies kann die Vorrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahren geeignet ist. Somit weist die Vorrichtung die gleichen Vorteile wie die zuvor beschriebenen Verfahren auf.
Schließlich stellt die Erfindung ein Verzögerungssystem für ein Fahrzeug bereit, welches eine Verzögerungswegerfassungsvorrichtung, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion für das Fahrzeug und eine Verzögerungsvorrichtung umfasst. Die Verzögerungswegerfassungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie einen Verzögerungsweg für das Fahrzeug, entlang dem das Fahrzeug verzögert werden kann, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Anfang des Verzögerungswegs und eine Soll-Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Ende des Verzögerungswegs bestimmt. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Geschwindigkeitsfunktion für das Fahrzeug bestimmt die Geschwindigkeitsfunktion in Abhängigkeit von dem Verzögerungsweg, der Anfangsgeschwindigkeit und der Soll-Endgeschwindigkeit derart, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion benötigt wird, maximal wird. Die Verzögerungsvorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie das Fahrzeug gemäß der Geschwindigkeitsfunktion verzögert. Alternativ kann das Verzögerungssystem eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion für das Fahrzeug umfassen, welche die Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs bei der Verzögerung des Fahrzeugs gemäß der Geschwindigkeitsfunktion im Schubbetrieb befindet, maximal wird. Darüber hinaus kann das Verzögerungssystem zum Durchführen der oben genannten Verfahren ausgestaltet sein und weist somit ebenfalls die oben genannten Vorteile auf.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, welches über einem Verzögerungsweg verzögert wird.
2a zeigt eine Geschwindigkeitsfunktion über einem Verzögerungsweg.
2b zeigt eine Verzögerungsfunktion über einem Verzögerungsweg.
3 zeigt ein Fahrzeug und ein Verzögerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, welches zum Ansteuern der Bremsen, des Getriebes und des Motors des Fahrzeugs ausgestaltet ist.
4 zeigt ein Fahrzeug und eine Verzögerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, welches zum Ansteuern einer Anzeige in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs ausgestaltet ist.
5 zeigt eine anwendungsgemäße Anzeige für ein Fahrzeug, weiche von einem Verzögerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung angesteuert werden kann.
1a zeigt ein Fahrzeug 1, welches sich an einer Stelle s₀ der Fahrbahn 2 mit der Geschwindigkeit v₀ bewegt. Eine später beschriebene Verzögerungswegerfassungsvorrichtung ermittelt an dieser Stelle s₀, dass das Fahrzeug 1, wie in 1b gezeigt, an einer Stelle s₁ der Fahrbahn 2 eine Geschwindigkeit v₁ aufweisen soll. Die Geschwindigkeit v₁ hat einen geringeren Wert als die Geschwindigkeit v₀. Demzufolge ist das Fahrzeug 1 auf einem Verzögerungsweg, welcher durch den Abstand zwischen den Wegpunkten s₀ und s₁ definiert ist, von der Geschwindigkeit v₀ auf die Geschwindigkeit v₁ zu verzögern. Eine Verzögerungszeit t_v, welche benötig wird, um das Fahrzeug von der Geschwindigkeit v₀ auf die Geschwindigkeit v₁ über dem Verzögerungsweg von s₀ nach s₁ zu verzögern, hängt von einer Geschwindigkeitsfunktion v(s) ab, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 über der Strecke von s₀ nach s₁ beschreibt. Die Verzögerungszeit t_v ergibt sich zu
Während das Fahrzeug 1 verzögert wird, befindet sich, sofern ein Gang eingelegt ist, der Antriebsmotor des Fahrzeugs im Schubbetrieb und benötigt somit während der Verzögerungszeit t_v keinen Kraftstoff. Um diese Kraftstoffersparnis zu maximieren, ist die Geschwindigkeitsfunktion v(s) derart zu wählen, dass die Verzögerungszeit t_v maximal wird. Dabei sind jedoch verschiedene Randbedingungen zu berücksichtigen. Wie man sofort einsehen wird, wird, unter der Voraussetzung, dass das Fahrzeug zwischen s₀ und s₁ nur verzögert und nicht beschleunigt wird, die Verzögerungszeit t_v maximal, wenn an der Stelle s₀ das Fahrzeug abrupt von v₀ auf v₁ verzögert wird und anschließend mit der Geschwindigkeit v₁ bis zur Stelle s₁ weiterfährt. Dies hat jedoch zur Folge, dass zum einen durch das abrupte Reduzieren der Geschwindigkeit an der Stelle s₀ übermäßige Belastungen und eine unzumutbare Verschlechterung des Fahrkomforts auf die Insassen des Fahrzeugs einwirken und zum anderen ein Schubbetrieb mit der Geschwindigkeit v₁ nicht aufrechterhalten werden kann, da durch den Schubbetrieb das Fahrzeug weiter verlangsamt werden würde. Demzufolge ist die Geschwindigkeitsfunktion v(s) derart zu wählen, dass vorbestimmte maximale und minimale Verzögerungen des Fahrzeugs nicht über- bzw. unterschritten werden.
2a zeigt ein Beispiel einer Geschwindigkeitsfunktion v über der Wegstrecke zwischen einer Stelle s₀ und einer Stelle s₁, wobei ein Fahrzeug von der Geschwindigkeit v₀ an der Stelle s₀ auf die Geschwindigkeit v₁ an der Stelle s₁ verzögert wird. 2b zeigt eine sich daraus ergebende Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs über der Strecke darstellt, wenn das Fahrzeug die Geschwindigkeitsfunktion der 2a durchfährt.
Auf einem ersten Teil der Wegstrecke von s₀ bis s_x wird das Fahrzeug mit einer verhältnismäßig hohen Verzögerung a₀ verzögert, wodurch das Fahrzeug von der Geschwindigkeit v₀ auf die Geschwindigkeit v_x verzögert wird. Der Verzögerungswert a₀ ist dabei so gewählt, dass er einen für die Insassen des Fahrzeugs angenehmen und komfortablen Verzögerungswert nicht überschreitet. Von der Stelle s_x bis zur Stelle s₁ wird das Fahrzeug dann mit einer Verzögerung a₁ verzögert, wodurch das Fahrzeug von der Geschwindigkeit v_x an der Stelle s_x auf die Geschwindigkeit v₁ an der Stelle s₁ verzögert wird. Dieser Verzögerungswert a₁ ist ausreichend groß, um einen Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 über der Strecke s_x bis s₁ zu gewährleisten und somit wird durch diese Wahl der Geschwindigkeitsfunktion der 2a erreicht, dass das Fahrzeug auf der Strecke von s₀ nach s₁ durchwegs in einem Schubbetrieb betrieben wird und somit keinen Treibstoff verbraucht. Darüber hinaus ist durch das anfänglich starke Verzögern mit der Verzögerung a₀ und der nachfolgenden geringen Verzögerung mit der Verzögerung a₁ eine Verzögerungszeit t_v erreicht, welche erheblich größer ist, als wenn das Fahrzeug mit einer gleichmäßigen Verzögerung von der Geschwindigkeit v₀ auf die Geschwindigkeit v₁ über der Strecke von s₀ nach s₁ verzögert werden würde.
Der Maximalwert für eine Verzögerung des Fahrzeugs, welcher sich durch Verzögern des Fahrzeugs über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion ergibt, kann einerseits derart bestimmt werden, dass Anforderungen bezüglich eines Fahrkomforts für die Insassen des Fahrzeugs berücksichtigt werden, und andererseits derart, dass ein sicheres Verzögern des Fahrzeugs von einer Geschwindigkeit v₀ auf die Geschwindigkeit v₁ über dem Verzögerungsweg sichergestellt wird.
Eine minimale Verzögerung, welche gemäß der Geschwindigkeitsfunktion auf das Fahrzeug ausgeübt wird, kann in Abhängigkeit von einem in einem Getriebe des Fahrzeugs eingelegten Gang, einer Fahrzeugbeladung, einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer Topologie der aktuell befahrenen Straße oder einer Kombination davon festgelegt werden. So kann beispielsweise durch Einlegen eines größeren Gangs eine geringe Verzögerung des Fahrzeugs unter Aufrechterhaltung des Schubbetriebs erreicht werden als in einem kleineren Gang.
Eine so bestimmte Geschwindigkeitsfunktion kann beispielsweise auf eine der beiden nachfolgend beschriebenen Arten und Weisen umgesetzt werden, um das Fahrzeug gemäß der Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern.
3 zeigt eine erste Ausführungsform für ein derartiges Verzögerungssystem. Das Verzögerungssystem 3 für das Fahrzeug 1 umfasst eine Verzögerungswegerfassungsvorrichtung 4, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion 5 für das Fahrzeug 1 und eine Verzögerungsvorrichtung 6. Die Verzögerungswegerfassungsvorrichtung 4 ist z. B. mit einem Entfernungssensor 7 des Fahrzeugs verbunden, welcher beispielsweise mit Hilfe von Radarstrahlen einen Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen und deren Geschwindigkeit ermitteln kann und somit einen Verzögerungsweg und eine Soll-Endgeschwindigkeit bestimmen kann. Darüber hinaus kann die Verzögerungswegerfassungsvorrichtung auch mit einem (nicht gezeigten) Kameramodul zum Erfassen von Lichtzeichenanlagen (z. B. Ampeln) und Verkehrssymbolen (z. B. Geschwindigkeitsbegrenzungen) verbunden sein, um daraus einen Verzögerungsweg und eine Soll-Endgeschwindigkeit für das Fahrzeug 1 zu bestimmen. Schließlich kann die Verzögerungswegerfassungsvorrichtung 4 ferner mit einem Navigationssystem des Fahrzeugs verbunden sein, welches derart vorprogrammiert ist, dass es eine Soll-Endgeschwindigkeit aufgrund von Informationen über einen nachfolgenden Streckenabschnitt ermittelt, und mit einem Geschwindigkeitsgeber des Fahrzeugs 1 verbunden sein, um eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
Die Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion 5 erhält Informationen über einen Verzögerungsweg für das Fahrzeug, entlang dem das Fahrzeug zu verzögern ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Anfang des Verzögerungswegs und eine Soll-Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Ende des Verzögerungswegs von der Verzögerungswegerfassungsvorrichtung 4. Die Vorrichtung 5 bestimmt aus diesen Informationen eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 von der Anfangsgeschwindigkeit zu der Soll-Endgeschwindigkeit über dem Verzögerungsweg beschreibt. Dabei wird beispielsweise eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs 1 von der Anfangsgeschwindigkeit auf die Soll-Endgeschwindigkeit benötigt wird, maximiert oder eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs 1 bei der Verzögerung des Fahrzeugs 1 im Schubbetrieb befindet, maximiert. Die so bestimmte Geschwindigkeitsfunktion wird an eine Verzögerungsvorrichtung 6 ausgegeben, welche automatisch das Fahrzeug 1 verzögert, indem die Bremsen 8 des Fahrzeugs 1, eine Motorsteuerung 9 des Fahrzeugs 1 und/oder ein Getriebe 10 des Fahrzeugs 1 entsprechend angesteuert wird. Die Motorsteuerung 9 wird derart angesteuert, dass der Antriebsmotor des Fahrzeugs in einem Schubbetrieb betrieben wird. Ein Ansteuern des Getriebes 10, wobei zum Verzögern ein geeigneter Gang beispielsweise durch Herunterschalten eingelegt wird, und der Bremsen 8 eines modulierbaren Bremssystems kann wahlweise oder in Kombination erfolgen.
Das Verzögerungssystem 3 kann ferner eine Erfassungsvorrichtung 11 umfassen, welche z. B. Informationen über eine aktuelle Fahrzeugbeladung oder eine Topologie der aktuell befahrenen Straße erfasst und an die Vorrichtung 5 weitergibt. Die Vorrichtung 5 ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass sie eine Geschwindigkeitsfunktion derart bestimmt, dass eine Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine minimale Verzögerung nicht unterschreitet, und dass diese minimale Verzögerung in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung bzw. der Topologie der aktuell befahrenen Straße bestimmt wird.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verzögerungssystems 3 für ein Fahrzeug 1, welches im Wesentlichen zu dem in 3 gezeigten Verzögerungssystem 3 identisch ist, außer dass die Verzögerungsvorrichtung 6 nicht direkt auf die Motorsteuerung, die Bremsen und/oder das Getriebe des Fahrzeugs steuernd einwirkt. Stattdessen steuert die Verzögerungsvorrichtung 6 eine Anzeige 12 in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 1 derart an, dass sie einem Fahrer des Fahrzeugs vorschlägt, wie er das Fahrzeug zu verzögern hat, um das Fahrzeug gemäß der von der Vorrichtung 5 bestimmten Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern. Die Anzeige 12 kann z. B., wie in 5 gezeigt, eine Ganganzeige 13 umfassen, welche dem Fahrer des Fahrzeugs anzeigt, welchen Gang er einzulegen hat, um das Fahrzeug gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern. Die Soll-Gangwahlanzeige 13 kann darüber hinaus beispielsweise blinken, wenn der zum Verzögern des Fahrzeugs gemäß der Geschwindigkeitsfunktion erforderliche Gang derzeit nicht eingelegt ist. Darüber hinaus kann die Anzeige 12 eine Soll-Verzögerungsanzeige 14 umfassen, welche beispielsweise, wie in 5 dargestellt, zwei pfeilförmige 15, 16 und ein kreisförmiges Leuchtelement 17 umfasst, um dem Fahrer zu signalisieren, dass er die Verzögerung, z. B. durch Betätigen eines Bremspedals, erhöhen, erniedrigen oder beibehalten soll, um das Fahrzeug gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern. z. B. kann ein Aufleuchten des Pfeils 15 bedeuten, dass der Fahrer die Verzögerung erhöhen muss, um das Fahrzeug gemäß der Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern, wohingegen er bei einem Aufleuchten des Pfeils 16 die Verzögerung entsprechend zu verringern hat. Ein Aufleuchten des Kreises 17 bedeutet dem Fahrer, dass er die Verzögerung geeignet gewählt hat, um das Fahrzeug gemäß der Geschwindigkeitsfunktion, wie sie von der Vorrichtung 5 bestimmt wurde, zu verzögern.
Das zuvor beschriebene Verzögerungssystem kann beispielsweise mit einer Geschwindigkeitsregelanlage oder einem Abstandsregeltempomat oder einem vergleichbaren Fahrerassistenzsystem, z. B. ein sogenanntes adaptive cruise control system (ACC) des Fahrzeugs kombiniert werden, wodurch sich das System kostengünstig in einem Fahrzeug realisieren lässt. Dadurch ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs durch Maximieren des Schubbetriebs zu verringern. Dies ist sowohl im Stop-and-go-Betrieb im Stau oder im innerstädtischen Verkehr möglich, als auch bei einer Fahrt auf Autobahnen oder Landstraßen, wobei die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Verkehrsfluss oder von Geschwindigkeitsbegrenzungen zu verändern ist.
Obwohl in dem oben beschriebenen Verzögerungssystem das Fahrzeug sowohl über die Bremsanlage des Fahrzeugs als auch über eine geeignete Wahl eines eingelegten Gangs des Fahrzeugs verzögert wurde, ist es selbstverständlich, dass das Verzögerungssystem alternativ nur entweder die Bremsen oder das Getriebe zum Einlegen eines geeigneten Gangs ansteuern kann. Ebenso kann die Bremsanlage neben einer konventionellen Bremsanlage, welche mit Scheiben- oder Trommelbremsen oder dergleichen arbeitet, auch eine regenerative Bremsanlage umfassen, welche die bei der Verzögerung frei werdende Energie speichert, um sie in einem nachfolgenden Fahrbetrieb wieder abzugeben.

1: Fahrzeug
2: Fahrbahn
3: Verzögerungssystem
4: Verzögerungswegerfassungsvorrichtung
5: Vorrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion
6: Verzögerungsvorrichtung
7: Entfernungssensor
8: Bremse
9: Motorsteuerung
10: Getriebesteuerung
11: Erfassungsvorrichtung
12: Anzeige
13: Soll-Gangwahlanzeige
14: Soll-Verzögerungsanzeige
15: Pfeil
16: Pfeil
17: Kreis
s₀: Anfang des Verzögerungswegs
s₁: Ende des Verzögerungswegs
v₀: Anfangsgeschwindigkeit
v₁: Soll-Endgeschwindigkeit

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs (1), gekennzeichnet durch – Bestimmen eines Verzögerungswegs des Fahrzeugs (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, – Bestimmen einer Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs, – Bestimmen einer Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs am Ende (s₁) des Verzögerungswegs, und – Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs (1) unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) auf die Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) benötig wird, maximal wird.
Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeugs (1), gekennzeichnet durch – Bestimmen eines Verzögerungswegs des Fahrzeugs (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, – Bestimmen einer Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs, – Bestimmen einer Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs am Ende (s₁) des Verzögerungswegs und – Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bei der Verzögerung des Fahrzeugs (1) im Schubbetrieb befindet, maximal wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) größer Null ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsfunktion ferner derart bestimmt wird, dass eine Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs (1) über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine vorbestimmte maximale Verzögerung nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsfunktion ferner derart bestimmt wird, dass eine Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs (1) über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine vorbestimmte minimale Verzögerung nicht unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während der Verzögerung des Fahrzeugs (1) kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsfunktion ferner derart bestimmt wird, dass eine Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs (1) über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine minimale Verzögerung nicht unterschreitet, wobei die minimale Verzögerung in Abhängigkeit von einer aktuellen Geschwindigkeit, einem in einem Getriebe des Fahrzeugs eingelegten Gang, einer Fahrzeugbeladung und/oder einer Topologie der aktuell befahrenen Strasse bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion verzögert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion verzögert wird, indem eine Bremse (8) des Fahrzeugs (1) betätigt wird und/oder ein Gang in einem Getriebe (10) des Fahrzeugs (1) eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige (12) des Fahrzeugs anzeigt, wie stark eine Bremse (8) des Fahrzeugs (1) zu betätigen ist und/oder welcher Gang in einem Getriebe (10) des Fahrzeugs (1) einzulegen ist, um das Fahrzeug (1) gemäß der bestimmten Geschwindigkeitsfunktion zu verzögern.
Vorrichtung (5) zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) abhängig von einem Verzögerungsweg des Fahrzeugs (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, einer Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs und einer Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs (1) am Ende (s₁) des Verzögerungswegs eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart bestimmt, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs (1) unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) auf die Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) benötig wird, maximal wird.
Vorrichtung (5) zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion zum Verzögern eines Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) abhängig von einem Verzögerungsweg des Fahrzeugs (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, einer Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs und einer Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs (1) am Ende (s₁) des Verzögerungswegs eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart bestimmt, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bei der Verzögerung des Fahrzeugs im Schubbetrieb befindet, maximal wird.
Vorrichtung (5) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) ferner derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) die Geschwindigkeitsfunktion ferner derart bestimmt, dass eine Verzögerungsfunktion, welche eine Verzögerung des Fahrzeugs (1) über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine minimale Verzögerung nicht unterschreitet, und dass die Vorrichtung (5) derart ausgestaltet ist, dass sie die minimale Verzögerung abhängig von einer aktuellen Geschwindigkeit, einem in einem Getriebe (10) des Fahrzeugs (1) eingelegten Gang, einer Fahrzeugbeladung und/oder einer Topologie der aktuell befahrenen Strasse bestimmt.
Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–10 ausgestaltet ist.
Verzögerungssystem (3) für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch – eine Verzögerungswegerfassungsvorrichtung (4), die derart ausgestaltet ist, dass sie einen Verzögerungsweg für das Fahrzeug (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, eine Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (so) der Verzögerungswegs und eine Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs am Ende (s₁) des Verzögerungswegs bestimmt, – eine Vorrichtung (5) zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion für das Fahrzeug (1), welche derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) abhängig von dem Verzögerungsweg, der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs und der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs (1) am Ende (s₁) des Verzögerungswegs eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart bestimmt, dass eine Verzögerungszeit, welche zum Verzögern des Fahrzeugs (1) unter Verwendung der Geschwindigkeitsfunktion von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) auf die Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) benötig wird, maximal wird, und – eine Verzögerungsvorrichtung (6), welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Fahrzeug (1) gemäß der Geschwindigkeitsfunktion verzögert.
Verzögerungssystem (3) für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch – eine Verzögerungswegerfassungsvorrichtung (4), die derart ausgestaltet ist, dass sie einen Verzögerungsweg für das Fahrzeug (1), entlang dem das Fahrzeug (1) verzögert werden kann, eine Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (s₀) der Verzögerungswegs und eine Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs (1) am Ende (s₁) des Verzögerungswegs bestimmt, – eine Vorrichtung (5) zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion für das Fahrzeug (1), welche derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) abhängig von dem Verzögerungsweg, der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) des Fahrzeugs (1) am Anfang (s₀) des Verzögerungswegs und der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) des Fahrzeugs (1) am Ende (s₁) des Verzögerungswegs eine Geschwindigkeitsfunktion, welche eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) von der Anfangsgeschwindigkeit (v₀) zu der Soll-Endgeschwindigkeit (v₁) über dem Verzögerungsweg beschreibt, derart bestimmt, dass eine Schubzeit, während der sich ein Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bei der Verzögerung des Fahrzeugs (1) im Schubbetrieb befindet, maximal wird, und – eine Verzögerungsvorrichtung (6), welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Fahrzeug (1) gemäß der Geschwindigkeitsfunktion verzögert.
Verzögerungssystem (3) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das System (3) ferner eine Erfassungsvorrichtung (11) umfasst, welche derart ausgestaltet ist, dass sie Informationen bezüglich einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1), einem in einem Getriebe (10) des Fahrzeugs (1) eingelegten Gang, einer Fahrzeugbeladung und/oder einer Topologie der aktuell befahrenen Strasse erfasst, und dass die Vorrichtung (5) zum Bestimmen einer Geschwindigkeitsfunktion derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (5) die Geschwindigkeitsfunktion ferner derart bestimmt, dass eine Verzögerungsfunktion, weiche eine Verzögerung des Fahrzeugs (1) über dem Verzögerungsweg gemäß der Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, eine minimale Verzögerung nicht unterschreitet, und dass die Vorrichtung (5) derart ausgestaltet ist, dass sie die minimale Verzögerung abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit, dem in dem Getriebe (10) des Fahrzeugs (1) eingelegten Gang, der Fahrzeugbeladung und/oder der Topologie der aktuell befahrenen Strasse bestimmt.
Verzögerungssystem (3) nach einem der Ansprüche 15–17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungssystem (3) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–10 ausgestaltet ist.
Verzögerungssystem (3) nach einem der Ansprüche 15–18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungssystem (3) in ein Fahrerassistenzsystem, ein Abstandsregelungssystem oder ein Geschwindigkeitsregelungssystem des Fahrzeugs (1) integriert ist.