DE102011006741A1

DE102011006741A1 - Vorausschauende Steuerung eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102011006741A1
Application number: DE102011006741A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schleicher; Victor Heffner; Wolfram Bohne; Andreas Müller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-04-05
Also published as: DE102011006741B4

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein vorausschauendes Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird eine vorausliegende Kurve basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke detektiert. Es wird eine Referenzgeschwindigkeit für die erkannte Kurve bestimmt. Die Referenzgeschwindigkeit ist beispielsweise eine Geschwindigkeit, mit der die Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit wird eine Differenzgeschwindigkeit ermittelt. Ein für die Kurvenfahrt einzulegender Gang des Automatikgetriebes wird dann in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung eines Automatikgetriebes basierend auf einer Streckenvorausschau, insbesondere für den Fall einer Kurvenfahrt.
Konventionelle Schaltstrategien für Automatikgetriebe basieren auf Größen, die die aktuelle Situation beschreiben, beispielsweise Abtriebsdrehzahl, Fahrpedalwinkel, Querbeschleunigung und Längsbeschleunigung.
Ferner sind vorausschauende Steuerungen für Automatikgetriebe bekannt, welche Steuerung basierend auf Information über die vorausliegende Strecke durchführen. Die Information über die vorausliegende Strecke wird typischerweise von einem satellitengestützten Navigationssystem geliefert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes und eine entsprechende Getriebesteuerung anzugeben, welches bzw. welche ein verbessertes Schaltverhalten für den Fall einer Kurvenfahrt liefert, insbesondere die Verzögerung zum Kurvenscheitelpunkt und das Herausbeschleunigen aus der Kurve unterstützt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein vorausschauendes Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes. Hierbei wird eine vorausliegende Kurve basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke detektiert; diese Information wird vorzugsweise von einem satellitengestützten Navigationssystem geliefert.
Im Fall der Detektion einer Kurve wird eine Referenzgeschwindigkeit für die erkannte Kurve bestimmt. Die Referenzgeschwindigkeit ist beispielsweise eine Geschwindigkeit, mit der die Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Die Referenzgeschwindigkeit ist typischerweise von einer Angabe über die Krümmung der erkannten Kurve abhängig, beispielsweise von dem minimalen Kurvenradius. Vorzugsweise wird die Referenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Krümmungsangabe und einer Referenzquerbeschleunigung berechnet. Diese Referenzquerbeschleunigung beschreibt beispielsweise eine Querbeschleunigung, mit der die Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Die Referenzquerbeschleunigung kann auch variabel sein und beispielsweise in Abhängigkeit des Fahrverhaltens (sportliche Fahrweise oder ruhige Fahrweise) oder in Abhängigkeit eines gewählten Fahrmodus (beispielsweise Sport-Modus oder Eco-Modus) festgelegt werden.
Aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit wird eine Differenzgeschwindigkeit ermittelt. Unter einer Überschussgeschwindigkeit v_Ü wird im Folgenden die Differenz der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit v_R verstanden (v_Ü = v – v_R).
Ein für die Kurvenfahrt einzulegender Gang des Automatikgetriebes wird dann in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit bestimmt. Dieser Gang ist typischerweise geringer als der aktuell eingelegte Gang, so dass die Steuerung eine Gangrückschaltung auslöst. Der Gang kann durch Einfach- und/oder Mehrfachschaltungen eingelegt werden. Vorzugsweise sind dabei zum Kurvenanfang oder eine bestimmte Zeit oder Strecke vor dem Scheitelpunkt der Kurve die notwendigen Schaltvorgänge zum Einlegen des Ganges abgeschlossen.
Die Bestimmung des Ganges in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit bietet den Vorteil, dass die Gangwahl von der Fahrweise abhängig gemacht werden kann. Dabei wird beispielsweise bei fester Fahrzeuggeschwindigkeit der Gang zum Durchfahren der Kurve je tiefer gewählt, je größer die Überschussgeschwindigkeit ist.
Bei einer hohen Überschussgeschwindigkeit (d. h. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist deutlich höher als die Reerenzgeschwindigkeit) kann beispielsweise vor der Kurve oder vor dem Kurvenscheitelpunkt in einen sehr tiefen Gang geschaltet werden (beispielsweise vom 6. Gang in den 3. Gang). Ein sehr tiefer Gang zum Durchfahren der Kurve entspricht einer hohen Motordrehzahl in der Kurve und damit einem hohen Schleppmoment (bei Nichtbetätigung des Gaspedals), so dass eine hohe Verzögerung durch die Motorbremse erzielt wird. Ein sehr tiefer Gang resultiert aber aufgrund der hohen Drehzahl auch in einer hohen Drehmomentenreserve (Zugkraftreserve), so dass das Herausbeschleunigen aus der Kurve (beispielsweise nach dem Kurvenscheitelpunkt) unterstützt wird.
Bei geringer Überschussgeschwindigkeit (beispielsweise aufgrund einer ruhigen Fahrweise) wird beispielsweise vor der Kurve in einen weniger tiefen Gang geschaltet (beispielsweise vom 6. Gang in den 5. Gang). Hieraus ergibt sich eine geringere Motordrehzahl als im Fall einer hohen Überschussgeschwindigkeit und damit eine geringeres Schleppmoment, so dass auch die Verzögerung durch die Motorbremse geringer ist. Die geringere Verzögerung passt zu der geringen Überschussgeschwindigkeit, da aufgrund der geringen Überschussgeschwindigkeit nur eine geringe Verzögerung notwendig ist. Zwar ist die Drehmomentenreserve in diesem Fall geringer, jedoch besteht aufgrund der ruhigen Fahrweise kein Bedarf für ein starkes Herausbeschleunigen aus der Kurve.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Bestimmen eines einzulegenden Ganges zunächst eine Drehzahl des Antriebs, insbesondere eine Motordrehzahl, in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit bestimmt. Darüber hinaus kann bei der Bestimmung der Drehzahl auch die Referenzgeschwindigkeit oder die aktuelle Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Der einzulegende Gang wird dann in Abhängigkeit der Drehzahl bestimmt.
Dabei ist die Drehzahl von der Differenzgeschwindigkeit vorzugsweise in der Weise abhängig, dass die Drehzahl mit Zunahme der Überschussgeschwindigkeit zunimmt (unter der Annahme einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit). Bei hoher Überschussgeschwindigkeit ergibt sich so aufgrund des hohen Schleppmoments eine hohe Verzögerung zum Kurvenscheitelpunkt hin und eine hohe Momentenreserve für das Herausbeschleunigen aus der Kurve. Bei geringerer Überschussgeschwindigkeit ergibt sich aufgrund des geringeren Schleppmoments eine geringere Verzögerung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird geprüft, ob der Fahrer eine Verzögerung anfordert, beispielsweise durch Rücknahme des Fahrpedals oder Betätigen des Bremspedals. Unter der Rücknahme des Fahrpedals kann beispielsweise eine vollständige Rücknahme des Fahrpedals oder auch nur eine Rücknahme auf eine Stellung mit einer geringen Fahrpedalauslenkung gegenüber der Ruhestellung verstanden werden. Beispielsweise kann geprüft werden, ob das Fahrpedal soweit zurückgenommen wird, dass Schubbetrieb einsetzt.
Vorzugsweise wird eine über der Fahrzeuggeschwindigkeit konstante Zeitdauer (beispielsweise 4 oder 5 Sekunden) vor dem angenommenen Erreichen eines bestimmten Referenzpunktes der Kurve (beispielsweise vor Erreichen des Kurvenanfangs oder des Kurvenscheitelpunktes) ein Beobachtungszustand ausgelöst, in den die Steuerung wechselt. In dem Beobachtungzustand wird geprüft, ob der Fahrer eine Fahreraktivität zur Verzögerung des Fahrzeugs durchführt, beispielsweise eine Rücknahme des Fahrpedals oder eine Betätigung des Bremspedals. Es wäre auch denkbar, eine definierte, feste Streckendistanz vor einem Kurvenreferenzpunkt in den Beobachtungzustand zu wechseln. Der Wechsel in den Beobachtungszustand eine von der Geschwindigkeit unabhängige Zeitdauer vor Erreichen des Kurvenreferenzpunktes bietet den Vorteil, dass auch bei hoher Geschwindigkeit genügend Zeit bleibt, den Gangwechsel für die Kurvenfahrt abzuschließen. Wenn nur auf die Streckendistanz abgestellt wird, würde bei hoher Geschwindigkeit nur wenig Zeit bleiben, für die Kurvenfahrt zurückzuschalten. Außerdem wird bei hoher Geschwindigkeit vorzugsweise tendenziell ohnehin um eine größere Anzahl von Gängen rückgeschaltet als bei einer geringeren Geschwindigkeit, so dass bei einer hohen Geschwindigkeit zum Durchführen der Rückschaltung genug Zeit vorgehalten werden sollte. Die Zeitdauer vor dem angenommenen Erreichen des Kurvenreferenzpunktes kann auch nur über einem Geschwindigkeitsteilbereich konstant sein. Es können unterschiedliche Zeitdauern für verschiedene Straßentypen vorgesehen sein, beispielsweise eine erste Zeitdauer für Autobahnen und eine zweite Zeitdauer für Landstraßen.
Da im Voraus noch nicht bekannt ist, wie der Fahrer genau verzögern wird, wird vorzugsweise angenommen, dass das Fahrzeug bis zum Kurvenreferenzpunkt mit konstanter Geschwindigkeit weiterfährt. Aus einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v und der festen Zeitdauer Δt kann die Distanz Δs zum Kurvenreferenzpunkt berechnet werden. Der Beobachtungszustand kann dann diese Distanz Δs vor dem Kurvenreferenzpunkt ausgelost werden, so dass unter der Annahme einer Weiterfahrt mit konstanter Geschwindigkeit v der Kurvenreferenzpunkt nach der Zeitdauer Δt erreicht würde.
Wenn der Fahrer im Beobachtungzustand also eine Verzögerung anfordert, so wird passend zur Krümmung der Kurve zurückgeschaltet. Wenn der Fahrer im Beobachtungzustand keine Verzögerung anfordert, erfolgt vorzugsweise keine vorausschauende Rückschaltung aufgrund der vorausliegenden Kurve, die konventionelle Getriebesteuerung bleibt aber aktiv.
Vorzugsweise wird zum Zeitpunkt, zu dem der Fahrer eine Verzögerung anfordert, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Aus dieser aktuellen Geschwindigkeit und der vorstehend beschriebenen Referenzgeschwindigkeit wird dann die Differenzgeschwindigkeit berechnet, beispielsweise durch Subtraktion der Referenzgeschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit oder umgekehrt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Kurvendetektion. Es werden vorzugsweise nur solche Kurven detektiert, die angesichts der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Verzögerung erforderlich machen, d. h. die Kurvensuche erfolgt vorzugsweise dynamisch in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Ausblenden nicht relevanter Kurven reduziert den Signalverarbeitungsaufwand. Außerdem wird – sofern nur die nächste Kurve bestimmt wird – eine relevante Kurve früher erkannt, da eine nicht relevante Kurve vor einer relevanten Kurve nicht berücksichtigt wird; die Reichweite wird so erhöht.
Durch die Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Kurvendetektion kann beispielsweise ein Radiusgrenzwert zur Kurvendetektion geschwindigkeitsabhängig angepasst werden. Somit können Parameter einer Kurve wie beispielsweise der Kurvenanfang oder das Kurvenende (im Vergleich zu einem Verfahren mit festem Radiusgrenzwert) viel genauer ermittelt werden.
Zum Detektieren einer Kurve auf der vorausliegenden Fahrtstrecke wird vorzugsweise geprüft, ob für die Kurve ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Kriterium für ein Verzögerungserfordernis erfüllt ist. Beispielsweise wird als Kriterium für ein Verzögerungserfordernis geprüft, ob sich in der Kurve eine Querbeschleunigung ergeben würde, die großer als ein gewisser Referenzquerbeschleunigungswert ist. Hierbei wird vorzugsweise angenommen, dass die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird. Wenn in der Kurve bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit eine größere Querbeschleunigung als die Referenzquerbeschleunigung auftreten würde, so wird angenommen, dass die Kurve eine Verzögerung erforderlich macht, das Kriterium für das Verzögungserfordernis also erfüllt ist. Als Referenzquerbeschleunigung wird beispielsweise ein Beschleunigungswert definiert, mit dem die Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Der Wert für die Referenzquerbeschleunigung kann in Abhängigkeit des Fahrverhaltens (sportliche Fahrweise oder ruhige Fahrweise) oder in Abhängigkeit eines gewählten Fahrmodus (Sport-Modus oder ECO-Modus) festgelegt wenden.
Vorzugsweise erfolgt die Kurvensuche durch Auswertung von Information über vorausliegende Streckensegmente. Die Information über ein Streckensegment umfasst vorzugsweise eine Angabe zur Krümmung des Streckensegments, beispielsweise eine Radiusangabe des jeweiligen Streckensegments.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nach einem Streckensegment auf der vorausliegenden Strecke gesucht, dessen Krümmungsangabe eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Bedingung erfüllt. Beispielsweise wird ein Streckensegment gesucht, dessen Radius kleiner (oder alternativ kleiner gleich) als ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger erster Radiusgrenzwert ist. Der erste Radiusgrenzwert wird vorzugsweise anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Referenzquerbeschleunigung berechnet. Für Streckensegmente unterhalb des ersten Radiusgrenzwerts würde eine höhere Querbeschleunigung als die Referenzquerbeschleunigung entstehen (bei der Annahme, dass die Geschwindigkeit beibehalten wird).
Vorzugsweise wird entlang der vorausliegenden Strecke nach dem nächstliegenden Streckensegment gesucht, das die Bedingung erfüllt. Die vorausliegende Strecke entspricht beispielsweise einem wahrscheinlichsten Pfad durch eine Ebene von Kennungen (Identifier) der Streckensegmente. Der wahrscheinlichste Pfad ist dabei ein Vektor von Streckensegment-Kennungen und gibt dabei die Richtung an, die ein Fahrer bei mehreren Richtungsalternativen (beispielsweise bei einer Kreuzung) wahrscheinlich wählen wird.
Das gefundene Segment bildet ein erstes Segment der detektierten Kurve.
Danach werden weitere Segmente derselben Kurve gesucht. Dazu wird die Kurve mit angrenzenden Segmenten erweitert, deren Radien kleiner als ein zweiter Radiusgrenzwert sind. Hierbei ist der zweite Radiusgrenzwert größer als der erste Radiusgrenzwert. Dieser größere zweite Radiusgrenzwert entspricht dabei einer kleineren zweiten Referenzquerbeschleunigung als die dem ersten Radiusgrenzwert zugeordnete Referenzquerbeschleunigung.
Beispielsweise werden ausgehend von dem gefundenen ersten Segment entlang der vorausliegenden Strecke (d. h. entlang des wahrscheinlichsten Pfades) Streckensegmente vor dem gefundenen ersten Streckensegment gesucht, deren Radius den größeren zweiten Radiusgrenzwert unterschreitet. Die Suche wird beispielsweise abgebrochen, wenn der Radius den größeren zweiten Radiusgrenzwert nicht mehr unterschreitet. Die gefundenen Streckensegmente werden zu den Segmenten der Kurve hinzugefügt. In gleicher Weise wenden ausgehend von dem gefundenen ersten Segment entlang der vorausliegenden Strecke (d. h. entlang des wahrscheinlichsten Pfades) Streckensegmente nach dem gefundenen ersten Streckensegment gesucht und an die Kurve angehängt, deren Radius den zweiten Radiusgrenzwert unterschreitet. Nach der Suche sind die Kurvensegmente identifiziert.
Anhand der Segmentlängen und der aktuellen Position kann beispielsweise die Entfernung zum Kurvenanfang, zum Kurvenscheitelpunkt (das Segment mit der größten Krümmung und dem kleinsten Radius) und zum Kurvenende ermittelt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Getriebesteuerung zur Steuerung eines Automatikgetriebes. Die Getriebesteuerung umfasst Mittel zum Erkennen einer vorausliegenden Kurve basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke. Ferner sind Mittel zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit für die erkannte Kurve vorgesehen. Die Getriebesteuerung umfasst Mittel zum Bestimmen einer Differenzgeschwindigkeit aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit. Ferner sind Mittel zum Bestimmen eines einzulegenden Ganges des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der Differenzgeschwindigkeit vorgesehen. Die einzelnen Mittel können in Software realisiert sein, die auf einem Mikroprozessor ausgeführt wird.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren und zu dessen vorteilhaften Ausführungsformen gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Getriebesteuerung.
Sämtliche der vorstehenden Ausführungen können analog auch auf Abbiegungen übertragen werden, an denen zwei Straßen aufeinandertreffen und der Fahrer einen Richtungswechsel durchführt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel zur Kurvendetektion;
2 ein Ausführungsbeispiel zur Getriebesteuerung; und
3 einen beispielhaften Kurvenverlauf.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel zur Kurvendetektion und zur vorausschauenden Getriebesteuerung basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke beschrieben.
Die Information über die vorausliegende Fahrtstrecke wird seitens eines Navigationssystems über ein geeignetes segmentbasiertes Protokoll, insbesondere über das ADAS-Protokoll, mitgeteilt. Über das Protokoll wird Information über den sogenannten elektronischen Horizont an das Steuergerät zur Getriebesteuerung übertragen. Dieser umfasst je nach Dichte des Straßennetzes beispielsweise eine Streckenvorausschau von 400 bis 3000 m. Hierbei wird die vorausliegende Strecke in Streckensegmente unterteilt, wobei die Streckensegmente gewisse Eigenschaften aufweisen, beispielsweise eine bestimmte Länge, einen bestimmten Radius und eine bestimmte Steigung. Die einzelnen Segmente weisen eine Kennung auf (Segment-Identifier). Die Segmente sind typischerweise in der Weise verknüpft, dass für jedes Segment der Segment-Identifier des vorausgehenden Segments bekannt ist.
Kurvendetektion
Basierend auf der Protokoll-Information über die vorausliegende Fahrtstrecke können vorausliegende Streckenprofile (beispielsweise eine Kurve) detektiert werden.
1 zeigt ein Beispiel für die Kurvendetektion, die der Rückschaltung des Automatikgetriebes bei einer detektierten Kurve vorausgeht. In 3 ist ein beispielhafter Kurvenverlauf dargestellt, anhand dessen die in 1 dargestellte Kurvendetektion beispielhaft erläutert wird.
In 3 sind Streckensegmente mit den Segment-Identifier 1–9 dargestellt, wobei jedes Segment 1–9 eine Segment-Länge l_n (hier mit n = 1...9) und einen Radius r_n des Segments aufweist. Bei dem Radius des Segments kann es sich beispielsweise näherungsweise um den Radius eines Kreisbogens handeln.
Bei geraden Streckensegmenten ist der Radius theoretisch unendlich und kann beispielsweise durch einen bestimmten Wert (beispielsweise den höchsten darstellbaren Wert) oder als leeres Feld beschrieben werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Kurven werden beispielsweise folgende Größen ermittelt:

– die Entfernung E von der aktuellen Position P zum Kurvenanfang KA,
– die Entfernung von der aktuellen Position P entlang der Kurve zum Kurvenscheitelpunkt KS,
– die Entfernung von der aktuellen Position P entlang der Kurve zum Kurvenende KE und
– der minimale Radius r_min im Kurvenscheitelpunkt KS.

Bei dem in 1 dargestellten Verfahren zur Kurvendetektion werden nur Kurven detektiert, die ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Kriterium für ein Verzögerungserfordernis erfüllen. Die Kurvensuche erfolgt somit dynamisch in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit werden dabei tendenziell mehr Kurven detektiert als bei geringer Geschwindigkeit.
Zur Detektion der Kurve wird vorzugsweise eine Referenzquerbeschleunigung a_quer_ref verwendet. Diese ist beispielsweise diejenige Querbeschleunigung, mit der die Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Die Referenzquerbeschleunigung kann auch variabel sein und beispielsweise von dem Fahrstil oder einem gewählten Fahrmodus abhängig sein. Wenn mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v eine größere Querbeschleunigung als die Referenzquerbeschleunigung in der Kurve auftritt, so wird angenommen, dass die Kurve aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit eine Verzögerung erforderlich macht und das Kriterium für das Verzögerungserfordernis erfüllt ist. Zur Kurvendetektion wird nach der nächstgelegenen Kurve entlang der Segmente der vorausliegenden Fahrtstrecke (beispielsweise entlang der Segmente des wahrscheinlichsten Pfades) gesucht, die aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit eine Verzögerung erforderlich macht.
Dazu wird gemäß 1 in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ und der Referenzquerbeschleunigung a_quer_ref ein Grenzradius r_grenz ermittelt, unterhalb dessen eine höhere Querbeschleunigung als die Referenzquerbeschleunigung a_quer_ref in der Kurve entstehen würde (s. Schritt 100 in 1). Hierbei wird angenommen, dass die Geschwindigkeit v₁, gleich bleibt.
Der Grenzradius r_grenz lässt sich beispielsweise gemäß folgender Gleichung ermitteln: r_grenz = v₁ ²/a_quer_ref
Zusätzlich wird vorzugsweise ein zweiter Grenzradius r_grenz_2 ermittelt, der bei gegebener Geschwindigkeit v₁ größer ist als der Grenzradius r_grenz. Beispielsweise kann der zweite Grenzradius r_grenz_2 gemäß der folgenden Beziehung berechnet werden: r_grenz_2 = v₁ ²/a_quer_ref_2 Hierbei beschreibt a_quer_ref_2 eine Querbeschleunigung, die geringer ist als die Referenzquerbeschleunigung a_quer_ref.
In Verfahrensschritt 110 wird entlang der vorausliegenden Strecke (insbesondere des Segmentvektors des wahrscheinlichsten Pfades) nach dem zur aktuellen Position P nächstgelegenen Segment gesucht, das den Grenzradius r_grenz unterschreitet. Dies ist im Fall der Kurve aus 3 beispielsweise das Segment 5 (siehe auch die nachfolgende Tabelle).
Danach werden in Schritt 120 ausgehend von dem gefundenen Segment (hier das Segment 5) entlang des wahrscheinlichsten Pfades Streckensegmente vor dem gefundenen ersten Streckensegment gesucht, deren Radius den größeren zweiten Radiusgrenzwert r_grenz_2 unterschreitet. Die Suche wird dabei abgebrochen, wenn der Radius des jeweiligen Segments den größeren zweiten Radiusgrenzwert r_grenz_2 nicht mehr unterschreitet. Es kann aber vorgesehen sein, dass ein kurzes ungültiges Segment zwischen zwei Streckensegmenten, die den zweiten Radiusgrenzwert r_grenz_2 unterschreiten, aber ignoriert wird (d. h. die Suche wird nicht abgebrochen), wobei die Länge des ungültigen Segments aber berücksichtigt wird.
Im vorliegenden Fall wird hierbei beispielsweise das Segment 4 gefunden (siehe auch die nachfolgende Tabelle). Die gefundenen Streckensegmente werden zu den Segmenten der Kurve hinzugefügt. In gleicher Weise werden in Schritt 120 ausgehend von dem zuerst gefundenen Segment (hier das Segment 5) entlang des wahrscheinlichsten Pfades Streckensegmente in Fahrtrichtung hinter dem gefundenen ersten Streckensegment gesucht und an die Kurve angehängt, deren Radius den zweiten Radiusgrenzwert r_grenz_2 unterschreitet. Im vorliegenden Fall werden hierbei beispielsweise die Segmente 6 und 7 gefunden (siehe auch die nachfolgende Tabelle).
Nach der Suche sind die Kurvensegmente identifiziert, im vorliegenden Fall die Segmente 4–7.

Segment Radius r_n

1 r₁ = ∞

2 r₂= ∞

3 r₃= ∞

4 r₄ < r_grenz_2

5 r₅ < r_grenz

6 r₆ < r_grenz_2

7 r₇ < r_grenz_2

8 r₇ > r_grenz_2

9 r₃ = ∞
Danach wird beispielsweise unter Verwendung der Segmentlängen die Entfernung von der aktuellen Position P zum Kurvenanfang KA (d. h. die Entfernung zum in Fahrtrichtung nächstliegende Kurvensegment) bestimmt (s. Schritt 130). Zur Bestimmung der Entfernung zum Kurvenscheitelpunkt KS wird unter den gefundenen Kurvensegmenten das Segment identifiziert, welches den geringsten Radius r_min aufweist. Die Entfernung zum Kurvenscheitelpunkt KS entspricht dabei beispielsweise der Entfernung zu diesem Segment mit r_min zuzüglich der halben Segmentlänge dieses Segments. Außerdem kann die Entfernung zum Kurvenende KE dadurch bestimmt werden, indem die Entfernung zum in Fahrtrichtung letzten Kurvensegment und die Länge dieses Segments addiert werden.
Steuerung des Automatikgetriebes
Nachfolgend wird anhand von 2 ein Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Automatikgetriebes basierend auf der vorstehend beschriebenen Kurvendetektion beschrieben. Die Getriebesteuerung nutzt das Ergebnis der Kurvendetektion, insbesondere die vorstehend beschriebenen Entfernungen und den minimalen Radius r_min, um die Schaltstrategie zu optimieren.
Bei der Getriebesteuerung werden in Abhängigkeit einer Fahreraktion zur Verzögerung vor dem minimalen Kurvenradius passende Rückschaltungen eingeleitet, sofern sich das Fahrzeug wert genug vor dem Kurvenanfang KA oder Kurvenscheitelpunkt KS (je nachdem, welcher Punkt der Bezugspunkt für das Auslösen der Fahrerbeobachtung ist) befindet. Hierdurch werden die Verzögerung zum Kurvenscheitelpunkt KS und das Herausbeschleunigen aus der Kurve unterstützt.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 erfolgt eine Zeit Δt vor dem angenommenen Erreichen eines Bezugspunkts (beispielsweise des Kurvenanfangs KA oder des Kurvenscheitelpunkts KS) der detektierten Kurve ein Wechsel in einen sogenannten Beobachtungszustand (s. Schritt 200). Die Zeitdauer Δt ist dabei geschwindigkeitsunabhängig. Die Zeitdauer Δt kann optional aber beispielsweise in Abhängigkeit des Straßentyps gewählt werden, beispielsweise ein erste Zeitdauer bei einer Autobahn und eine zweite Zeitdauer bei einer Landstraße.
Da im Voraus noch nicht bekannt ist, wie das Fahrzeug genau verzögern wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen, dass der Fahrer bis zum Kurvenreferenzpunkt mit konstanter Geschwindigkeit weiterfährt. Aus der aktuellen Geschwindigkeit und der geschwindigkeitsunabhängigen Zeitdauer Δt kann die geschwindigkeitsabhängige Distanz Δs zum Kurvenreferenzpunkt berechnet werden. Der Beobachtungszustand kann dann bei der Entfernung Δs vor dem Kurvenreferenzpunkt ausgelöst werden, so dass unter der Annahme einer Weiterfahrt mit konstanter Geschwindigkeit v der Kurvenreferenzpunkt nach der Zeitdauer Δt erreicht würde. In 3 ist ein Beispiel für die Distanz Δs und die Zeitdauer Δt eingezeichnet.
Sobald die Steuerung in den Beobachtungszustand wechselt, wird geprüft, ob der Fahrer eine Verzögerungsintention hat. Es wird durch Beobachtung des Fahrpedals und des Bremspedals geprüft, ob der Fahrer eine Verzögerung anfordert (s. Abfrage 210). Eine Verzögerung wird durch Betätigen des Bremspedals oder durch eine ausreichende Rücknahme des Fahrpedals angefordert. Beispielsweise kann geprüft werden, ob das Fahrpedal soweit zurückgenommen wird, dass Schubbetrieb einsetzt. Hierzu kann beispielsweise ein Signalbit, welches den Schubbetrieb anzeigt, ausgewertet wenden. Es kann vorgesehen werden, dass für den Fall, dass der Fahrer schon vor dem Wechseln in den Beobachtungszustand das Fahrpedal zurückgenommen hat, geprüft wird, ob der Fahrer das Bremspedals betätigt; dann wird die Bremspedalbetätigung als Verzögerungsanforderung gewertet.
Wenn der Fahrer im Beobachtungszustand eine Verzögerung anfordert, so wird passend zum minimalen Kurvenradius der detektierten Kurve zurückgeschaltet. Die Rückschaltung auf den optimalen Gang in Abhängigkeit der Fahreraktion ist dabei vorzugsweise bis zum Kurvenanfang oder eine gewisse Zeit (oder Entfernung) vor dem Kurvenanfang (oder dem Kurvenscheitelpunkt) abgeschlossen.
Hierzu wird in Schritt 220 eine Referenzgeschwindigkeit V_R zum Fahren in der Kurve ermittelt. Dies ist beispielsweise eine Geschwindigkeit, mit der diese Kurve von einem durchschnittlichen Fahrer mühelos und sicher durchfahren werden kann. Die Referenzgeschwindigkeit V_R kann in Abhängigkeit des minimalen Radius r_min der Kurve am Scheitelpunkt KS und der Referenzquerbeschleunigung a_quer_ref berechnet werden:
Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Fahrzeug im Beobachtungszustand befindet und der Fahrer eine Verzögerung (beispielsweise ein Schleppmoment) anfordert, wird die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v₂ ermittelt.
Aus dieser Geschwindigkeit v₂ und der Referenzgeschwindigkeit V_R ergibt sich eine Differenzgeschwindigkeit (s. Schritt 230), beispielsweise über die folgende Beziehung: v_Ü = v₂ – v_R.
Hier entspricht die Differenzgeschwindigkeit v_Ü einer Überschussgeschwindigkeit gegenüber der Referenzgeschwindigkeit v_R. Mit Hilfe der Differenzgeschwindigkeit v_Ü wird eine Motordrehzahl n_Mot ermittelt (s. Schritt 240). Vorzugsweise ist die Motordrehzahl n_Mot außerdem von der Referenzgeschwindigkeit v_R (oder der aktuellen Geschwindigkeit v₂) abhängig. Die Motordrehzahl n_Mot nimmt dabei vorzugsweise bei Zunahme der Überschussgeschwindigkeit (und unveränderter Referenzgeschwindigkeit v_R) sowie bei Zunahme der Referenzgeschwindigkeit v_R (und unveränderter Überschussgeschwindigkeit v_Ü) zu. Eine hohe Motordrehzahl bei einer hohen Überschussgeschwindigkeit bewirkt einerseits ein erhöhtes Schleppmoment bei der Fahrt in die Kurve und andererseits eine hohe Momentenreserve (Zugkraftreserve) beim Herausbeschleunigen aus der Kurve nach dem Kurvenscheitelpunkt KS.
Diese Motordrehzahl n_Mot ist beispielsweise eine Motordrehzahl, die sich im Kurvenscheitelpunkt KS mindestens einstellen sollte, sofern der Fahrer die Grenzgeschwindigkeit v_R nicht unterschreitet. Die Motordrehzahl n_Mot kann beispielsweise in einem Kennfeld abgelegt sein. In der nachfolgenden Tabelle sind beispielhafte Motordrehzahlen n_Mot (in Umdrehungen pro Minute) in Abhängigkeit der Überschussgeschwindigkeit v_Ü und der Referenzgeschwindigkeit v_R angegeben.

v_R [km/h]

20 40 60 80

V₀ [km/h] 10 1200 1400 1600 1800

20 1300 1600 1800 1900

40 1500 1800 2000 2400

60 1800 2000 2600 3000
Aus der Motordrehzahl n_Mot lässt sich ein einzulegender Gang bestimmen (s. Schritt 250). Hierzu wird beispielsweise aus der Referenzgeschwindigkeit v_R eine zur Referenzgeschwindigkeit v_R proportionale Drehzahl n_ab des Abtriebs des Automatikgetriebes berechnet. Aus der Motordrehzahl n_Mot und der Drehzahl n_ab des Abtriebs des Automatikgetriebes lässt sich eine Getriebeübersetzung i_G berechnen, beispielsweise über die folgende Gleichung: i_G = nMot/n_ab.
Aus der berechneten Getriebeübersetzung i_G wird ein passender Gang bestimmt, der eine bestimmte Getriebeübersetzung i_G* aufweist. Dabei wird vorzugsweise in Abhängigkeit der berechneten Getriebeübersetzung i_G der Gang ausgewählt, der die (im Vergleich zur Getriebeübersetzung i_G) nächstgröße Getriebeübersetzung i_G* aufweist oder bei dem die Übersetzung i_G* und die berechnete Übersetzung i_G identisch sind.
Wenn beispielsweise die berechnete Getriebeübersetzung i_G den Wert 1,9 hat, wird ein Gang mit einer Getriebeübersetzung i_G* von 2,1 statt eines höheren Gangs mit einer Getriebeübersetzung i_G* von 1,7 ausgewählt.
Der in Schritt 250 bestimmte Gang wird in Schritt 260 – soweit möglich – durch Einfach- und/oder Mehrfachschaltungen eingelegt, so dass zum Kurvenanfang KA oder eine bestimmte Zeit vor dem Kurvenscheitelpunkt KS alle Schaltungen abgeschlossen sind.
In der Kurve werden Hochschaltungen weitestgehend unterdrückt (beispielsweise ist in den unteren Gängen trotzdem eine Hochschaltung erlaubt). Danach werden, sofern ein naheliegendes Folgeereignis (beispielsweise eine weitere Kurve, eine Steigung oder eine Kreuzung) detektiert wurde, Hochschaltungen über den zum Folgeereignis passenden Gang hinaus unterdrückt. Vorzugsweise werden auch vor einem naheliegenden Erstereignis Hochschaltungen über den zum Erstereignis passenden Gang hinaus unterdrückt.
Das vorstehend beschriebene Konzept einer vorausschauenden Getriebesteuerung für die Kurvenfahrt erlaubt bei einer entsprechend hohen Überschussgeschwindigkeit v_Ü die Bereitstellung eines erhöhten Schleppmoments bei der Fahrt in die Kurve und einer erhöhten Zugkraftreserve beim Herausbeschleunigen aus der Kurve. Durch die hohe Zugkraftreserve reagiert das Fahrzeug auf eine Momentenanforderung bei Betätigen des Fahrpedals nach dem Kurvenscheitelpunkt KS mit kurzer Ansprechzeit.
Die Steuerung zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität aus, die je nach aktuellem Fahrverhalten, nämlich der Höhe der Überschussgeschwindigkeit v_Ü, mehr oder weniger ausgeprägt reagiert. Aufgrund der hohen Drehzahl bei hoher Überschussgeschwindigkeit v_Ü wird in diesem Fall tendenziell tiefer heruntergeschaltet als im Fall einer geringeren Überschussgeschwindigkeit.
Durch die Berücksichtigung von Folgeereignissen wird die Schalthäufigkeit reduziert.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, mit den Schritten: – Detektieren (100–130) einer vorausliegenden Kurve oder Abbiegung basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke; – Bestimmen (220) einer Referenzgeschwindigkeit für die erkannte Kurve bzw. Abbiegung; – Bestimmen (230) einer Differenzgeschwindigkeit aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit; – Bestimmen (240, 250) eines einzulegenden Ganges des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der Differenzgeschwindigkeit; und – Einlegen (260) des Ganges.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines einzulegenden Ganges umfasst: – Bestimmen (240) einer Drehzahl des Antriebs, insbesondere Motordrehzahl, in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit; und – Bestimmen (250) eines einzulegenden Ganges in Abhängigkeit der Motordrehzahl.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Referenzquerbeschleunigung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Angabe zur Krümmung der Kurve, insbesondere in Abhängigkeit eines minimalen Kurvenradius (r_min), bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: – Beobachten, ob der Fahrer eine Fahrzeugverzögerung anfordert, insbesondere durch Rücknahme des Fahrpedals oder Betätigen des Bremspedals.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei beobachtet wird, ob der Fahrer innerhalb einer Zeitdauer (Δt) vor dem angenommenen Erreichen eines bestimmten Referenzpunktes (KA) der Kurve bzw. Abbiegung eine Verzögerung anfordert, wobei die Zeitdauer (Δt) über der Fahrzeuggeschwindigkeit oder zumindest über einem Teilbereich der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: – eine Zeitdauer (Δt) vor dem angenommenen Erreichen eines bestimmten Referenzpunktes (KA) der Kurve bzw. Abbiegung, Auslösen eines Beobachtungszustands zum Beobachten einer Fahreraktivität zur Fahrzeugverzögerung, wobei die Zeitdauer (Δt) über der Fahrzeuggeschwindigkeit oder zumindest über einem Teilbereich der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Fall des Erkennens eines Folgeereignisses nach der Kurve bzw. Abbiegung ein Hochschalten über einen zu dem Folgeereignis passenden Gang hinaus unterdrückt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information über die vorausliegende Fahrtstrecke von einem satellitengestützten Navigationssystem bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kurve bzw. Abbiegung auf der vorausliegenden Fahrtstrecke durch Prüfen, ob für die Kurve bzw. Abbiegung ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Kriterium für ein Verzögerungserfordernis erfüllt ist, detektiert wird.
Verfahren zur geschwindigkeitsabhängigen Detektion von Kurven und/oder Abbiegungen in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: – Abrufen einer Angabe über die Fahrzeuggeschwindigkeit; – Abrufen von Information über die vorausliegende Fahrtstrecke; und – Detektieren einer Kurve oder Abbiegung auf der vorausliegenden Fahrtstrecke durch Prüfen, ob für die Kurve bzw. Abbiegung ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Kriterium für ein Verzögerungserfordernis erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Kriterium für ein Verzögerungserfordernis ist, dass sich in der Kurve bzw. Abbiegung eine Querbeschleunigung ergeben würde, die größer oder alternativ größer gleich als eine Referenzquerbeschleunigung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–12, wobei – die Information über die vorausliegende Fahrtstrecke Segment bezogene Angaben über die Krümmung des jeweiligen Streckensegments für Streckensegmente der vorausliegenden Fahrtstrecke umfasst, und – der Schritt des Prüfens umfasst: – Suchen (110) nach einem Streckensegment der vorausliegenden Strecke, dessen Krümmungsangabe eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Bedingung erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei – die Angabe zur Krümmung des jeweiligen Streckensegments eine Radiusangabe ist, und – nach einem Streckensegment (5) der vorausliegenden Strecke gesucht wird, dessen Radius kleiner oder alternativ kleiner gleich als ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit und insbesondere von einer Referenzquerbeschleunigung abhängiger Radiusgrenzwert ist.
Elektronische Getriebesteuerung zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, umfassend: – Mittel zum Erkennen einer vorausliegenden Kurve oder Abbiegung basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtstrecke, – Mittel zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit für die erkannte Kurve bzw. Abbiegung, – Mittel zum Bestimmen einer Differenzgeschwindigkeit aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenzgeschwindigkeit und – Mittel zum Bestimmen eines einzulegenden Ganges des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der Differenzgeschwindigkeit.