DE102010018097A1

DE102010018097A1 - Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs

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Publication number: DE102010018097A1
Application number: DE102010018097A
Authority: DE
Inventors: Mario Dipl.-Inform. Aleksic; Mike Lake Oswego Benowitz; Bernd Dipl.-Ing. Martin; Joseph Redford Twp. Michalek; Thomas Dipl.-Ing. Passegger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-04-24
Publication date: 2010-12-23
Also published as: US20100318273A1; US8346456B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mittels einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung der eine Setzgeschwindigkeit (5) als Fahrerwunsch eingebbar ist.
Es wird eine Führungsgröße (1) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung innerhalb einer vorgebbaren oder vorgegebenen Geschwindigkeitsumgebung der Setzgeschwindigkeit (5) in Abhängigkeit eines vor dem Fahrzeug liegenden Streckenabschnitts und einer Bewertung des Streckenabschnitts sowie eines Zustands des Fahrzeugs hinsichtlich eines minimalen Kraftstoffverbrauchs in einer ersten Betriebsweise (11) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung variiert.
Um ein verbessertes Regeln der Fahrgeschwindigkeit zu ermöglichen, sind folgende Schritte vorgesehen:
– Feststellen einer Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5),
– Wechseln von der ersten Betriebsweise (11) in eine zweite Betriebsweise (13) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung, falls die Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5) festgestellt ist,
– Ermitteln der Führungsgröße in der zweiten Betriebsweise in Abhängigkeit der Änderung (7) derart, dass auf eine bei der Änderung erfolgte Erhöhung der Setzgeschwindigkeit (5) ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer höheren Folgegeschwindigkeit und eine bei der Änderung erfolgte Erniedrigung der Setzgeschwindigkeit (5) ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit hin erfolgt,
– Zurückwechseln von der zweiten Betriebsweise (13) in die erste Betriebsweise (11), falls ein Abbruchkriterium (15) erfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mittels einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung der eine Setzgeschwindigkeit als Fahrerwunsch eingebbar ist, wobei eine Führungsgröße der Geschwindigkeitsregelvorrichtung innerhalb einer vorgebbaren oder vorgegebenen Geschwindigkeitsumgebung der Setzgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines vor dem Fahrzeug liegenden Streckenabschnitts und einer Bewertung des Streckenabschnitts sowie eines Zustands des Fahrzeugs hinsichtlich eines minimalen Kraftstoffverbrauchs in einer ersten Betriebsweise der Geschwindigkeitsregelvorrichtung variiert wird.
Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs sind bekannt. Die Geschwindigkeitsregelvorrichtung kann als Führungsregler ausgelegt sein, wobei ein über der Zeit veränderlicher Sollwert als Führungsgröße vorgebbar ist. Die Führungsgröße kann so innerhalb der Geschwindigkeitsumgebung der Setzgeschwindigkeit variiert werden, dass sich ein möglichst geringer Verbrauch des Fahrzeugs ergibt. Aus der DE 103 45 319 A1 ist eine voraussagende Geschwindigkeitssteuerung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Ein voraussagendes Tempomatsystem verwendet Informationen über die gegenwärtige Fahrzeugposition wie auch das bevorstehende Gelände, um Kraftstoff zu sparen und den Fahrkomfort zu erhöhen. Eine Fahrzeugbetriebskostenfunktion ist auf Basis mehrerer Umgebungsparameter, Fahrzeugparameter, Fahrzeugbetriebsparameter und Streckenparameter definiert. Es werden Fahrzeugsteuerparameter berechnet und gespeichert, die die Fahrzeugbetriebskostenfunktion minimieren. Ein gegenwärtiger Fahrzeugbetrieb wird auf Basis der optimierten Fahrzeugsteuerparameter gesteuert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Geschwindigkeitsregelvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere eine Bedienbarkeit einer solchen Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mittels einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung – auch bekannt als Tempomat oder Tempomatregler – der eine Setzgeschwindigkeit als Fahrerwunsch eingebbar ist, wobei eine Führungsgröße der Geschwindigkeitsregelvorrichtung in einer ersten Betriebsweise der Geschwindigkeitsregelvorrichtung innerhalb einer vorgebbaren oder vorgegebenen Geschwindigkeitsumgebung der Setzgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines vor dem Fahrzeug liegenden Streckenabschnitts und einer Bewertung des Streckenabschnitts sowie eines Zustands des Fahrzeugs hinsichtlich der Erzielung eines möglichst geringen, insbesondere minimalen, Kraftstoffverbrauchs variiert wird, durch folgende Schritte gelöst: Feststellen einer Änderung der Setzgeschwindigkeit, Wechseln von der ersten Betriebsweise in eine zweite Betriebsweise der Geschwindigkeitsregelvorrichtung, falls die Änderung der Setzgeschwindigkeit festgestellt ist, Ermitteln der Führungsgröße in der zweiten Betriebsweise in Abhängigkeit der Änderung derart, dass auf eine bei der Änderung erfolgte Erhöhung der Setzgeschwindigkeit ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer höheren Fahrgeschwindigkeit und eine bei der Änderung erfolgte Erniedrigung der Setzgeschwindigkeit ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit hin erfolgt und Zurückwechseln von der zweiten Betriebsweise in die erste Betriebsweise, falls ein Abbruchkriterium erfüllt ist.
Vorteilhaft kann der Einschwingvorgang hin zu der höheren Fahrgeschwindigkeit bzw. zu der niedrigeren Fahrgeschwindigkeit von dem Fahrer wahrgenommen werden, der die Setzgeschwindigkeit als Fahrerwunsch entweder erhöht oder erniedrigt hat. Vorteilhaft verhält sich die Geschwindigkeitsregelvorrichtung nach der Änderung der Setzgeschwindigkeit für den Fahrer des Fahrzeugs fühlbar genauso wie eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung bei der die Führungsgröße im Sinne einer Sollgröße stets auf die Setzgeschwindigkeit gesetzt wird oder zumindest ähnlich wie eine solche. Vorteilhaft kann mittels des Einschwingvorgangs dem Fahrer signalisiert werden, dass die Geschwindigkeitsregelvorrichtung die neue Setzgeschwindigkeit registriert hat. Vorteilhaft kann auf eine optische und/oder akustische Anzeigeeinheit zum symbolisieren der Setzgeschwindigkeit verzichtet werden. Vorteilhaft kann nach der Rückmeldung an den Fahrer mittels des Einschwingvorgangs wieder auf die verbrauchsoptimale erste Betriebsweise zurückgewechselt werden, bei der die Führungsgröße hinsichtlich der Erzielung eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs variiert wird. Hierzu kann vorteilhaft das Abbruchkriterium geprüft werden und, falls dieses erfüllt ist, wieder in die erste Betriebsweise zurückgewechselt werden. Mittels der Rückmeldung kann die Geschwindigkeitsregelvorrichtung einfacher und intuitiver bedient werden, wobei beispielsweise versehentliche Mehrfacheingaben aufgrund der Rückmeldung vermeidbar sind. Die Führungsgröße kann mittels einer geeigneten Vorrichtung generiert werden, hinsichtlich eines minimalen Verbrauchs und der Geschwindigkeitsregelvorrichtung im Sinne eines Führungsreglers vorgegeben werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte: Ermitteln eines Differenzwerts der Änderung der Setzgeschwindigkeit, Ermitteln eines Führungsgrößen-Istwerts bei der Änderung, Setzen der Führungsgröße auf eine Summe aus dem Führungsgrößen-Istwert und dem Differenzwert der Änderung vorgesehen. Der Differenzwert der Änderung der Setzgeschwindigkeit kann sowohl positive als auch negative Werte erhalten und ist bei einer Erhöhung der Setzgeschwindigkeit positiv und bei einer Erniedrigung der Setzgeschwindigkeit negativ. Vorteilhaft kann die aktuell vorherrschende Führungsgröße, also der Führungsgrößen-Istwert ermittelt werden. Der zum Zeitpunkt der Änderung ausgegebene Führungsgrößen-Istwert kann vorteilhaft genau um das Maß erhöht bzw. erniedrigt werden, das der Fahrer mittels einer Änderung der Setzgeschwindigkeit als Fahrerwunsch vorgibt. Vorteilhaft erfolgt dadurch in der zweiten Betriebsweise der Einschwingvorgang um genau dieses Maß, wie es der Fahrer von einer herkömmlichen Geschwindigkeitsregelvorrichtung bei einem Sollgrößensprung gewohnt ist. Mithin kann der Fahrer besonders prägnant die Rückmeldung erfahren, dass die Änderung der Setzgeschwindigkeit erfolgreich war.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Schritt: Setzen der Führungsgröße auf eine Summe eines bei der Änderung vorliegenden Fahrgeschwindigkeits-Istwerts und des Differenzwerts der Änderung vorgesehen. Aufgrund eines Führungsverhaltens der Geschwindigkeitsregelvorrichtung bzw. durch äußere Einflüsse (z. B. Wind) kann es zu einer Regelabweichung kommen. Vorteilhaft kann dem Fahrer ausgehend von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, also des Fahrgeschwindigkeits-Istwerts ein Einschwingvorgang als Rückmeldung bereitgestellt werden. Der Einschwingvorgang, den der Fahrer als Rückmeldung erlebt, ist also dem nach einer konstanten Fahrt, also einem Sollwertsprung bei einem eingeschwungenen Zustand der Geschwindigkeitsregelvorrichtung ähnlicher und kann deshalb vorteilhaft eine noch bessere und intuitivere Rückmeldung der Änderung der Setzgeschwindigkeit ermöglichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Zurückwechseln in die erste Betriebsweise, sobald eine Zeitspanne des Abbruchkriteriums verstrichen ist, vorgesehen. Die Zeitspanne kann vorteilhaft so gewählt werden, dass der Fahrer eine ausreichende Rückmeldung über seine Veränderung der Setzgeschwindigkeit erfährt. Es ist beispielsweise möglich, die Zeitspanne so zu wählen, dass der Einschwingvorgang, der dem Fahrer als solches von herkömmlichen Geschwindigkeitsregelvorrichtungen bekannt ist, zu einem überwiegenden Teil abgeschlossen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Schritt: Zurückwechseln in die erste Betriebsweise, sobald eine Regelabweichung des ersten Abbruchkriteriums einen Schwellwert unterschreitet vorgesehen. Vorteilhaft kann so mittels des Abbruchkriteriums bewertet werden, bis zu welchem Maß der Einschwingvorgang erfolgt ist. Vorteilhaft kann der Schwellwert für die Regelabweichung so gewählt werden, dass sichergestellt ist, dass der Einschwingvorgang beendet ist, also der Fahrer diesen sicherlich auch als Rückmeldung wahrgenommen hat.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte: Umschalten von der zweiten Betriebsweise in eine dritte Betriebsweise, sobald das Abbruchkriterium erfüllt ist, Berechnen eines Führungsgrößen-Sollwerts bei dem Abbruchkriterium der der ersten Betriebsweise entspricht, Ermitteln des Führungsgrößen-Istwerts, bei dem Abbruchkriterium und Heranführen der Führungsgröße von dem Führungsgrößen-Istwert an den Führungsgrößen-Sollwert bei der dritten Betriebsweise und Wechseln von der dritten Betriebsweise in die erste Betriebsweise nach dem Heranführen vorgesehen. Vorteilhaft kann eine sprunghafte Änderung der Führungsgröße – was der Fahrer irritierender Weise als weiteren Einschwingvorgang empfinden würde – beim Wechseln von der zweiten Betriebsweise in die erste Betriebsweise verhindert werden. Vorteilhaft kann die dritte Betriebsweise solange zwischengeschaltet werden, bis die Führungsgröße an den Führungsgrößen-Sollwert herangeführt ist. Der Führungsgrößen-Sollwert kann dabei von der entsprechenden Vorrichtung so berechnet werden, wie wenn die Geschwindigkeitsregelvorrichtung sich in der ersten Betriebsweise befinden würde. Tatsächlich wird an die Geschwindigkeitsregelvorrichtung jedoch eine andere Führungsgröße ausgegeben, die zwischen dem bei der Änderung ermittelten Führungsgrößen-Istwert und dem Führungsgrößen-Sollwert liegt. Unter Heranführen kann in diesem Zusammenhang ein stetiger Verlauf, beispielsweise ein monoton steigender oder monoton fallender, der tatsächlich während der dritten Betriebsweise an die Geschwindigkeitsregelvorrichtung weitergegebene Führungsgröße verstanden werden.
Bei einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung zur prädiktiven Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Setzgeschwindigkeit und in Abhängigkeit eines Streckenprofil eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts wird die Aufgabe weiterhin dadurch gelöst, dass die Geschwindigkeitsregelvorrichtung eingerichtet ist, die Fahrgeschwindigkeit in Antwort auf eine sprungartige Änderung der Setzgeschwindigkeit gleichgerichtet zur Änderung der Setzgeschwindigkeit zu modifizieren, vorzugsweise um den gleichen Änderungsbetrag, und vorübergehend auf ein konstantes Geschwindigkeitsniveau zu regeln. Durch die vorübergehende Regelung auf das konstante Geschwindigkeitsniveau wird die ansonsten vom Streckenprofil abhängige Variation der Fahrgeschwindigkeit vorübergehen unterbunden.
Vorzugsweise wird das Streckenprofil des dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts, insbesondere das Höhenprofil und/oder das Krümmungsprofil, mittels eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems und einer digitalen Karte vorausschauend ermittelt.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gelöst. Die Geschwindigkeitsregelvorrichtung ist ausgelegt, eingerichtet und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 einen Verlauf einer Setzgeschwindigkeit sowie einer innerhalb einer Geschwindigkeitsumgebung der Setzgeschwindigkeit variierten Führungsgröße einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung eines Fahrzeugs über der Zeit, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
2 Verläufe analog der in 1 dargestellten Verläufe einer erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsregelvorrichtung, wobei ein Fahrer des Fahrzeugs die Setzgeschwindigkeit erhöht hat;
3 ein Verlauf analog der 2, wobei eine Erniedrigung der Setzgeschwindigkeit erfolgt ist und die Führungsgröße bei einer Änderung der Setzgeschwindigkeit eine negative Steigung aufweist; und
4 den aus 3 resultierenden Verlauf der Führungsgröße.
1 zeigt ein Schaubild einer Führungsgröße 1 einer nicht näher dargestellten Geschwindigkeitsregelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Auf einer x-Achse 3 des in 1 dargestellten Schaubilds ist eine Zeit aufgetragen. Bei der Führungsgröße 1 handelt es sich um eine über der Zeit innerhalb von vorgebbaren Grenzen veränderliche Sollgröße der nicht näher dargestellten Geschwindigkeitsregelvorrichtung, wobei die Veränderung über der Zeit in Abhängigkeit eines Streckenprofil eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts, insbesondere in Abhängigkeit des Höhenprofils und/oder Krümmungsprofils des Streckenabschnitts, derart erfolgt, dass ein möglichst minimaler Kraftstoffverbrauchs erzielt wird. Das Streckenprofil lässt sich dabei mittels eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems, beispielsweise mit einem auf GPS (Global Positioning System) basierenden Navigationssystem, und anhand von digitalen Kartendaten bestimmen. Eine derartige Betriebsweise, bei der der Kraftstoffverbrauch durch eine gezielte Variation der Führungsgröße 1 möglichst gering gehalten wird, wird nachfolgend als erste oder verbrauchsoptimierte Betriebsweise bezeichnet.
In 1 ist ferner ein Verlauf einer Setzgeschwindigkeit 5 eingezeichnet, die zu einem Zeitpunkt t0 eine Änderung 7 in Form eines Sprungs aufweist. Die Setzgeschwindigkeit 5 entspricht dabei einer vom Fahrer über entsprechende Eingabemittel eingegebenen Wunschgeschwindigkeit. An der Änderung 7 erhöht sich die Setzgeschwindigkeit 5 aufgrund einer vom Fahrer zum Zeitpunkt t0 vorgenommenen Fahrereingabe.
Ferner ist in 1 eine Geschwindigkeitsumgebung 9 der Setzgeschwindigkeit 5 eingezeichnet. Unter Geschwindigkeitsumgebung kann die mathematische Definition von Umgebung, beispielsweise ein die Setzgeschwindigkeit 5 umgebendes Intervall, im Sinne eines Geschwindigkeitsbandes verstanden werden. Es ist denkbar, dass es sich um ein asymmetrisches Intervall handelt. Vorliegend ist ein nach oben und unten gleich großes Intervall für die Geschwindigkeitsumgebung vorgesehen, wobei die Geschwindigkeitsumgebung 9 ebenfalls die Änderung 7 erfährt, also bei der Änderung 7 sich sprunghaft um das selbe Maß wie die Setzgeschwindigkeit 5 erhöht. Es ist zu erkennen, dass die Führungsgröße 1 innerhalb der Geschwindigkeitsumgebung 9 variiert wird. Es ist ersichtlich, dass die Führungsgröße 1 trotz der Änderung 7, also der Erhöhung der Setzgeschwindigkeit 5 weiter abnimmt, also eine negative Steigung aufweist. Dies kann hinsichtlich der Erzielung eines minimalen Kraftstoffverbrauchs sinnvoll sein, führt jedoch dazu, dass der Fahrer des Fahrzeugs trotz seines Fahrerwunsches nach einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit, also der Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 nach oben, feststellt, dass sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die mittels der Geschwindigkeitsregelvorrichtung der Führungsgröße 1 nachgeführt wird, verringert. Die vom Fahrer wahrnehmbare Geschwindigkeitsänderung widerspricht damit seinem Änderungswunsch, so dass beim Fahrer fälschlicherweise der Eindruck erweckt werden kann, dass die Geschwindigkeitsregelvorrichtung die gewünschte Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 nicht übernommen hat. Um diesen falschen Eindruck zu verhindern, ist es erforderlich, dem Fahrer über eine im Fahrzeug vorgesehene Anzeigevorrichtung eine Rückmeldung über die Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 zu geben. Nachteilig ist hierbei zudem, dass der Fahrer seine Aufmerksamkeit kurzzeitig vom Verkehrsgeschehen abwenden und auf die Anzeigevorrichtung richten muss, wenn er sich vergewissern will, ob die Geschwindigkeitsregelvorrichtung die Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 übernommen hat.
Bei der erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsregelvorrichtung erhält der Fahrer die gewünschte Rückmeldung durch eine fühlbare Änderung der Betriebsweise der Geschwindigkeitsregelvorrichtung, wie dies anhand der nachfolgenden 2–4 im Detail näher erläutert wird. Damit wird eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Setzgeschwindigkeit 5 nicht mehr benötigt und der Fahrer muss seine Aufmerksamkeit auch nicht mehr auf eine derartige Anzeigevorrichtung richten, wenn er sich eine Rückmeldung über die Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 holen will.
2 zeigt die in 1 gezeigte Situation, wobei im Unterschied die Führungsgröße 1 von der erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsregelvorrichtung innerhalb der Geschwindigkeitsumgebung 9 der Setzgeschwindigkeit 5 als Reaktion auf die Änderung 7 merklich variiert wird. Es ist zu erkennen, dass die Führungsgröße 1 bei der Änderung 7 ebenfalls eine Änderung erfährt, die der Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 gleich gerichtet ist. Vorliegend erfolgt synchron oder zumindest quasi synchron mit der Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 ebenfalls eine sprunghafte Änderung, also vorliegend eine Erhöhung der Führungsgröße 1. Wie in 2 zu erkennen, wird die Führungsgröße 1 um das selbe Maß geändert wie die Setzgeschwindigkeit 5. Vorteilhaft erfolgt auf die Änderung der Führungsgröße 1 hin ein nicht näher dargestellter Einschwingvorgang der tatsächlich gefahrenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei vorteilhaft dieser Einschwingvorgang von dem Fahrer des Fahrzeugs als funktionsbedingte Rückmeldung auf seine Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 hin wahrgenommen werden kann.
Während des Einschwingvorgangs wird die Führungsgröße 1 konstant gehalten, wobei die Geschwindigkeitsregelvorrichtung in einer zweiten Betriebsweise 13 betrieben wird, die der Betriebsweise einer herkömmlichen Geschwindigkeitsregelvorrichtung entspricht, bei der die Führungsgröße 1 lediglich von der Setzgeschwindigkeit 5 abhängt, in der Regel dieser exakt entspricht. Wie in 2 ersichtlich, ist dies zwar nicht der Fall, es wird jedoch die Führungsgröße 1 ausgehend von ihrem aktuellen Niveau zum Zeitpunkt t0 sprunghaft geändert und dann bis zum Zeitpunkt t1 auf dem geänderten Niveau 17 konstant gehalten, so dass sich der vorteilhaft wahrnehmbare Einschwingvorgang auf diesem Geschwindigkeitsniveau einstellt. Rechts und links der konstant gehaltenen Führungsgröße 1, d. h. vor dem Zeitpunkt t0 und nach dem Zeitpunkt t1 wird die Führungsgröße 1 derart variiert, dass ein möglichst geringer Kraftstoffverbrauch erzielt wird, was der vorstehend erläuterten ersten Betriebsweise 11 der Geschwindigkeitsregelvorrichtung entspricht. Der Wechsel von der ersten Betriebsweise 11 in die zweite Betriebsweise 13 wird durch die Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 initiiert, so dass der Fahrer während der zweiten Betriebsweise 13, d. h. im Zeitraum zwischen den beiden Zeitpunkten t0, t1 die gewünschte Rückmeldung erhält.
Für einen Übergang von der zweiten Betriebsweise 13 in die erste Betriebsweise 11, also ein Zurückwechseln zu der ersten Betriebsweise 11 ist in 2 mittels einer geschwungenen Klammer schematisch ein Abbruchkriterium 15 für die zweite Betriebsweise 13 eingezeichnet. Vorliegend handelt es sich beim Abbruchkriterium 15 um ein auf die Änderung 7 bezogenes Zeitintervall Δt, d. h. das Abbruchkriterium 15 ist erfüllt, wenn eine dem Zeitintervall Δt entsprechende Zeit seit der Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 15 verstrichen ist. Dies ist vorliegend zum Zeitpunkt t1 der Fall. Zu diesem Zeitpunkt wird von der zweiten Betriebsweise 13 in die erste Betriebsweise 11 zurückgewechselt, so dass die Führungsgröße 1 anschließend wieder eine entsprechend Verbrauchskriterien vorgenommene Variation erfährt.
Das Abbruchkriterium 15 kann jedoch auch andere Parameter aufweisen, beispielsweise eine nicht näher dargestellte Regelabweichung bzw. ein Vergleich dieser Regelabweichung mit einem Schwellwert, wobei von der zweiten Betriebsweise 13 zur ersten Betriebsweise 11 zurückgewechselt wird, sobald die Regelabweichung den Schwellwert unterschreitet. Es ist auch möglich, gleichzeitig das Zeitintervall und die Regelabweichung als Abbruchkriterium 15 vorzusehen, wobei bei Vorliegen eines der Kriterien zurückgewechselt wird. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, beide Kriterien abzuprüfen und erst dann zurückzuwechseln, wenn beide erfüllt sind.
4 zeigt eine Darstellung analog der 2, wobei im Unterschied die Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 einen negativen Wert aufweist, also die Setzgeschwindigkeit 5 verringert wird. Es ist ersichtlich, dass auch hier die Führungsgröße 1 eine sprunghafte Änderung erfährt, die in ihrer Richtung und ihrem Betrag der Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 entspricht. Vorteilhaft erfolgt auch hier ein Einschwingvorgang hin zu einer geringeren Ist-Geschwindigkeit, die von dem Fahrer als gewohnt empfunden werden kann und eine funktionsbedingte Rückmeldung gibt.
In Übereinstimmung mit 2 erfolgt demnach auch hier zum Zeitpunkt t0 ein Wechsel von der ersten Betriebsweise 11 zur zweiten Betriebsweise 13, wobei die Führungsgröße 1 zu diesem Zeitpunkt ebenfalls eine negative Steigung aufweist. Im Unterschied zu 2 erfolgt der Wechsel zurück zur ersten Betriebsweise 11 jedoch nicht erst nach Verstreichen des Zeitintervalls Δt sondern bereits früher zu einem Zeitpunkt t2, der vor dem Zeitpunkt t1 liegt. Ab dem Zeitpunkt t2 wird die Führungsgröße 1 weiter reduziert, was dem Fahrerwunsch nach einer langsameren Fahrt nicht widerspricht. Der gegenüber 2 frühzeitigere Wechsel zurück zur verbrauchsoptimierten ersten Betriebsweise 11 steht damit nicht im Widerspruch zum Fahrerwunsch und führt aufgrund der Verkürzung der verbrauchsungünstigeren zweiten Betriebsweise 13 zu einer insgesamt verbrauchsgünstigeren Fahrweise, wobei der Fahrer gleichzeitig über die Abnahme der der Führungsgröße 1 nachgeregelten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine Rückmeldung über die Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 erhält.
3 soll verdeutlichen, wie der in 4 gezeigte Verlauf der Führungsgröße 1 bestimmt wird. 3 entspricht im Wesentlichen der Darstellung der 4, wobei die punktiert dargestellte Linie den Verlauf einer ersten Sollgröße zeigt, welche der Führungsgröße 1 entspricht, wenn diese fortlaufend im gesamten Zeitbereich, also auch nach der Änderung 7, entsprechend der verbrauchsoptimierten ersten Betriebsweise 11 variiert werden würde. Die stufenförmige Kurve mit dem konstanten Niveau 17 zeigt den Verlauf einer zweiten Sollgröße, die der Führungsgröße 1 entspricht, wenn diese analog zu 2 gemäß der zweiten Betriebsweise 13 bestimmt werden würde und damit als Reaktion auf die zum Zeitpunkt t0 vorgenommene Änderung 7 der Setzgeschwindigkeit 5 zunächst eine zur Änderung 7 gleichgerichtete betragsgleiche Änderung erfahren würde und anschließend bis zum Ablauf des Zeitintervalls Δt, d. h. bis zum Zeitpunkt t1, auf dem Niveau 14 konstant gehalten werden würde. Der Verlauf der in 4 punktiert dargestellten Führungsgröße 1 entspricht dann dem Minimum zwischen der ersten und zweiten Sollgröße. Das heißt, die Führungsgröße 1 entspricht bis zum Zeitpunkt t0 der ersten Sollgröße und wird damit bis zum Zeitpunkt t0 gemäß der ersten Betriebsweise 11 variiert. Zum Zeitpunkt t0 erfolgt ein Wechsel zur zweiten Betriebsweise 13, in der die Führungsgröße 1 entsprechend der zweiten Sollgröße zunächst um einen der Änderung 7 entsprechenden Betrag abgesenkt wird und dann auf diesem abgesenkten Niveau 17 konstant gehalten wird. Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet die im Hintergrund fortlaufend ermittelte erste Sollgröße die noch auf dem abgesenkten Niveau 17 konstant gehaltene Führungsgröße 1 und es findet daraufhin ein Wechsel zurück zur ersten Betriebsweise 11 statt, in der die Führungsgröße 1 wieder derart variiert wird, dass ein möglichst geringer Kraftstoffverbrauch erzielt wird.
Wie oben ausgeführt wird die Führungsgröße 1 in der zweiten Betriebsweise 13 durch Bildung des Minimums aus der ersten und zweiten Sollgröße generiert. Dies gilt jedoch nur für den Fall einer Abnahme der Setzgeschwindigkeit 5. Analog zu dieser Vorgehensweise wird die Führungsgröße 1 bei einer Zunahme der Setzgeschwindigkeit 5 vorteilhafterweise durch Bildung des Maximums zwischen der ersten Sollgröße und der nunmehr entsprechend der Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 sprungartig ansteigenden zweiten Sollgröße generiert.
Bei der Darstellung gemäß den 1 bis 4 kann es sich um eine Situation handeln, bei der die Geschwindigkeitsregelvorrichtung die Führungsgröße 1 absenkt und wieder anhebt um über eine Kuppe möglichst energiesparend hinweg zu fahren.
Der Zeitraum Δt als Abbruchkriterium 15 wird so gewählt, dass unter normalen Umständen, d. h. bei nicht zu starken Steigungen und/oder Wettereinflüssen, die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit in dem Zeitraum, also vor erreichen des Abbuchkriteriums 15, die Zielgeschwindigkeit 17 erreichen kann, um dem Fahrer die Höhe der Setzgeschwindigkeits-Änderung zu signalisieren.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird dem Rechnung getragen, dass dieser Prozess umso länger dauert, je größer die Änderung der Setzgeschwindigkeit ist. Deshalb wird der Zeitraum Δt entsprechend angepasst. Der Zeitraum Δt wird umso größer gewählt, je größer der Betrag der Änderung 7 ist. An Steigungen dauert eine Beschleunigung des Fahrzeugs länger als in der Ebene. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird daher nach einer Erhöhung der Setzgeschwindigkeit 5 der Zeitraum Δt umso größer gewählt, je größer die aktuelle Steigung der Fahrbahn ist. Eine Verringerung der Geschwindigkeit geht bei Steigungen entsprechend schneller als in der Ebene, so dass dann der Zeitraum Δt verringert wird. Bei Gefälle verhält es sich genau umgekehrt: Beschleunigen geht schneller, der Zeitraum Δt wird verringert, und Verzögern dauert länger, der Zeitraum Δt wird erhöht.
Bei ansteigender Fahrbahn wird nach einer Erhöhung der Setzgeschwindigkeit 5 der Zeitraum Δt umso größer gewählt, je größer die aktuelle Steigung der Fahrbahn ist. Bei ansteigender Fahrbahn wird nach einer Verringerung der Setzgeschwindigkeit 5 der Zeitraum Δt umso kleiner gewählt, je größer die aktuelle Steigung der Fahrbahn ist. Bei Gefälle wird nach einer Erhöhung der Setzgeschwindigkeit 5 der Zeitraum Δt umso kleiner gewählt, je größer das aktuelle Gefälle der Fahrbahn ist, bei Gefälle nach einer Verringerung der Setzgeschwindigkeit 5 wird der Zeitraum Δt umso größer gewählt, je größer das aktuelle Gefälle der Fahrbahn ist.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Zeitraum Δt umso größer gewählt wird, je größer die Fahrzeug-Masse ist, weil dadurch sowohl Beschleunigen als auch Verzögern länger dauert. Der Zeitraum wird der Zeitraum Δt umso größer gewählt, je größer die Fahrzeug-Masse ist.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Fahrgeschwindigkeit beim Wechsel von der ersten Betriebsweise 11 zur zweiten Betriebsweise 13 allmählich an das in der zweiten Betriebsweise 13 einzustellende konstante Geschwindigkeitsniveau 17 herangeführt, um plötzliches Beschleunigen bzw. Verzögern zu vermeiden. Nach Änderung der Setzgeschwindigkeit 5 um einen bestimmten Betrag wird das Fahrzeug mit einer vorgegebenen Beschleunigung/Verzögerung auf das Geschwindigkeitsniveau 17 gebracht. Eine bevorzugte Ausführungsform des allmählichen Heranführens an das Geschwindigkeitsniveau 17 ist ein Tiefpass-Filter.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt der Wechsel von der zweiten Betriebsweise 13 zur ersten Betriebsweise 11 über eine dritte Betriebweise. Dabei wird die Führungsgröße 1 bei Erfüllung des Abbruchkriteriums 13, insbesondere nach Verstreichen des Zeitintervalls Δt, in der dritten Betriebsweise allmählich von dem in der zweiten Betriebsweise 13 eingestellten konstanten Niveau 17 an denjenigen Verlauf der Führungsgröße 1 herangeführt, der gemäß der ersten Betriebsweise 11 zur Erzielung eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs einzustellen ist. Damit wird ein weicher Übergang von der in der zweiten Betriebweise 13 eingestellten konstanten Fahrgeschwindigkeit zu der in der ersten Betriebsweise 11 einzustellenden Fahrgeschwindigkeit geschaffen.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, ein Personenkraftwagen, bevorzugt einen Lastkraftwagen, einen Omnibus oder ein beliebiges anderes Fahrzeug handeln.

1: Führungsgröße
3: x-Achse
5: Setzgeschwindigkeit
7: Änderung
9: Geschwindigkeitsumgebung
11: erste Betriebsweise
13: zweite Betriebsweise
15: Abbruchkriterium
17: konstantes Geschwindigkeitsniveau

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10345319 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Regelung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mittels einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung der eine Setzgeschwindigkeit (5) als Fahrerwunsch eingebbar ist, mit den Schritten: – Variieren einer Führungsgröße (1) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Geschwindigkeitsumgebung (9) der Setzgeschwindigkeit (5) in Abhängigkeit eines vor dem Fahrer liegenden Streckenabschnitts und einer Bewertung des Streckenabschnitts sowie eines Zustands des Fahrzeugs hinsichtlich der Erzielung eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs in einer ersten Betriebsweise (11) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte: – Feststellen einer Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5), – Wechseln von der ersten Betriebsweise (11) in eine zweite Betriebsweise (13) der Geschwindigkeitsregelvorrichtung, falls die Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5) festgestellt ist, – Einstellen der Führungsgröße (1) in der zweiten Betriebsweise (13) in Abhängigkeit der Änderung (7) derart, dass auf eine bei der Änderung (7) erfolgte Erhöhung der Setzgeschwindigkeit (5) ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer höheren Folgegeschwindigkeit und auf eine bei der Änderung (7) erfolgte Erniedrigung der Setzgeschwindigkeit (5) ein Einschwingvorgang der Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit hin erfolgt, – Zurückwechseln von der zweiten Betriebsweise (13) in die erste Betriebsweise (11), falls ein Abbruchkriterium (15) erfüllt ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, mit den Schritten: – Ermitteln eines Differenzwerts der Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit, – Ermitteln eines Führungsgrößen-Istwerts bei der Änderung (7), – Setzen der Führungsgröße (1) auf eine Summe aus dem Führungsgrößen-Istwert und dem Differenzwert der Änderung (7).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: – Setzen der Führungsgröße (1) auf eine Summe aus einem bei der Änderung vorliegenden Fahrgeschwindigkeits-Istwert und dem Differenzwert der Änderung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: – Zurückwechseln in die erste Betriebsweise (11), sobald eine Zeitspanne des Abbruchkriteriums (15) verstrichen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: – Zurückwechseln in die erste Betriebsweise, sobald eine Regelabweichung des Abbruchkriteriums (15) einen Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Umschalten von der zweiten Betriebsweise (13) in eine dritte Betriebsweise, sobald das Abbruchkriterium erfüllt ist, – Berechnen eines Führungsgrößen-Sollwerts bei dem Abbruchkriterium (15) der der ersten Betriebsweise (11) entspricht, – Ermitteln des Führungsgrößen-Istwerts bei dem Abbruchkriterium (15), – Heranführen der Führungsgröße (1) von dem Führungsgrößen-Istwert an den Führungsgrößen-Sollwert bei der dritten Betriebsweise, – Wechseln von der dritten Betriebsweise in die erste Betriebsweise (11) nach dem Heranführen.
Geschwindigkeitsregelvorrichtung zur prädiktiven Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Setzgeschwindigkeit (5) und in Abhängigkeit eines Streckenprofil eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsregelvorrichtung eingerichtet ist, die Fahrgeschwindigkeit in Antwort auf eine sprungartige Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5) gleichgerichtet zur Änderung (7) der Setzgeschwindigkeit (5) zu modifizieren und vorübergehend auf ein konstantes Geschwindigkeitsniveau (17) zu regeln.
Geschwindigkeitsregelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckenprofil des dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts mittels eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems und einer digitalen Karte vorausschauend ermittelt wird.
Fahrzeug mit einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung zum Regeln einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, ausgelegt, eingerichtet und/oder konstruiert zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.