DE102011100944A1 - Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung - Google Patents

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Abstract

Offenbart wird hierin ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung zur Verbesserung eines Fahrverhaltens auf einer Neigung und eines Verhaltens beim Aufrechterhalten eines Stoppzustands auf einer Neigung. Während der adaptiven Geschwindigkeitsregelung wird ein Gradient einer Straße auf der Basis einer Fahrzeugbeschleunigung und einer Längsbeschleunigung geschätzt, um eine Kompensation eines Widerstandsmoments in Bezug auf den Gradienten der Straße zu ermöglichen, wodurch eine Verschlechterung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf einer Neigung verhindert wird. Auch eine Kompensation eines Bremsmoments zum Verhindern, dass das Fahrzeug rückwärts gedrückt wird, wenn das Fahrzeug auf einer Neigung angehalten ist/wird oder wenn es auf einer Neigung gestartet wird, um loszufahren, kann eine Verschlechterung des Verhaltens auf einer Neigung verhindern.

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Gebiet
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung (Gefälle bzw. Steigung), um das Fahrerhalten und das Verhalten beim Aufrechterhalten eines Stoppzustands auf einer Neigung zu verbessern.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Im Allgemeinen regelt ein System einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC-(Adaptive Cruise Control)-System; auch Abstandsregeltempomat-System genannt) automatisch ein Längsverhalten eines Fahrzeugs als ein Regelziel auf der Basis von Umfängen eines Objekts vor dem Fahrzeug unter Verwendung von Frontsensoren, die ein Radar, eine Kamera, etc., einschließen. Dieses System kann die Belastung für den Fahrer infolge von wiederholtem Beschleunigen, Abbremsen und Anhalten, die notwendig sind, um einen angemessenen Abstand zu einem Objekt vor dem Fahrzeug während des Fahrens aufrecht zu erhalten, reduzieren. Das automatisierte Fahren des Fahrzeugs bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit und das automatisierte Beschleunigen oder Abbremsen in Abhängigkeit von einer Bewegung eines Objekts vor dem Fahrzeug kann die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs verbessern und kann einen ruhigen Verkehrsfluss gewährleisten.
  • Das ACC-System führt eine adaptive Geschwindigkeitsregelung durch das Regeln der Beschleunigung des Fahrzeugs derart durch, dass einer Zielgeschwindigkeit gefolgt wird, die von dem Fahrer vorher eingestellt worden ist. Während der Implementierung der adaptiven Geschwindigkeitsregelung werden das Abbremsen und das Beschleunigen des Fahrzeugs so geregelt, dass ein angemessener Abstand zu einem Objekt vor dem Fahrzeug unter Verwendung von Frontsensoren aufrecht erhalten wird, die dahingehend funktionieren, Umfänge des Objekts zu erfassen. Dies wird in einer Art und Weise realisiert, dass Befehle an eine Beschleunigungsregelungsvorrichtung, eine Motorsteuerungsvorrichtung und eine Bremssteuerungsvorrichtung auf der Basis von Informationen von den Frontsensoren des Fahrzeugs ausgegeben werden, wie etwa ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt vor dem Fahrzeug, Relativgeschwindigkeiten, ein Lagewinkel des Fahrzeugs in Bezug auf eine Bewegungsrichtung, etc..
  • Aber bei dem ACC-System bleibt ein Gradient von Straßen unberücksichtigt, und so regelt das ACC-System das Fahrzeug einfach lediglich unter Verwendung einer Beschleunigung des Fahrzeugs, die aus einer Raddrehzahl berechnet worden ist. Deshalb wird dann, wenn das Fahrzeug vom flachen Land aus auf eine Steigung fährt, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine Zielgeschwindigkeit reduziert, was zu einer Verschlechterung des Fahrverhaltens führt. Außerdem kann es sein, dass dann, wenn eine Bremskraft, die für flaches Land geeignet ist, selbst auf einer Steigung aufrecht erhalten wird, weil ein Gradient der Steigung nicht bekannt ist, bewirkt wird, dass das Fahrzeug infolge einer unzureichenden Bremskraft rückwärts gedrückt wird. Im Gegensatz dazu kann dann, wenn eine Bremskraft, die für flaches Land geeignet Ist, selbst auf einem Gefälle aufrecht erhalten wird, eine unzureichende Bremskraft eine Verschlechterung des Verhaltens beim Aufrechterhalten des Stoppzustands bewirken.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Deshalb ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung zur Verbesserung des Fahrverhaltens und des Verhaltens beim Aufrechterhalten eines Stoppzustands auf einer Neigung über die Schätzung eines Gradienten der Neigung bereitzustellen.
  • Weitere Aspekte der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt werden und werden zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich werden oder können durch das Praktizieren der Erfindung erfahren werden.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung das Erfassen einer Raddrehzahl und einer Längsbeschleunigung während einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung, das Berechnen einer Fahrzeugbeschleunigung auf der Basis der erfassten Raddrehzahl, das Schätzen eines Gradienten einer Straße aus der berechneten Fahrzeugbeschleunigung und der Längsbeschleunigung, das Berechnen eines Widerstandsmoments auf der Basis des Gradienten der Straße, und das Regeln des Aufrechterhaltens eines Fahrzustands und eines Stoppzustands bzw. eines Anhaltens eines Fahrzeugs unter Verwendung des Widerstandsmoments.
  • Die Fahrtregelung des Fahrzeugs kann das Kompensieren eines Widerstandsmoments des Fahrzeugs, das auf einer Neigung fährt, die einen Gradienten aufweist, zur Verhinderung der. Verschlechterung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfassen.
  • Die Regelung des Aufrechterhaltuns des Stoppzustands des Fahrzeugs kann das Kompensieren eines Bremsmoments für die Aufrechterhaltung des Stoppzustands durch das Addieren des Widerstandsmoments des Fahrzeugs, das auf dem Gradienten der Neigung basiert, zu einem Bremsmoment auf flachem Land umfassen, wenn das Fahrzeug auf der Neigung angehalten bzw. gestoppt wird/ist oder auf der Neigung gestartet wird, um loszufahren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich und noch leichter verständlich, die in Verbindung mit dem beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 2 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung zum Kompensieren eines Verhaltens eines Fahrzeugs auf einer Neigung unter Verwendung des adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun wird ausführlich auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, wobei sich gleiche Bezugszeichen durchwegs auf gleiche Elemente beziehen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 umfasst das adaptive Geschwindigkeitsregelungssystem in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Sensoreinheit 10, ein elektronisches Steuergerät 20, ein Bremssteuergerät 30, ein Motorsteuergerät 40, ein Feststellbremsen-Steuergerät 50 und eine Fahrerschnittstelle 60.
  • Die Sensoreinheit 10 dient dazu, verschiedene Sensorinformationen eines Fahrzeugs zu sammeln, und umfasst einen Frontsensor 11, einen Raddrehzahlsensor 12, einen Lenkwinkelsensor 13, einen Längsbeschleunigungssensor 14 und einen Drucksensor 15.
  • Der Frontsensor 11 erfasst eine Relativgeschwindigkeit eines Objekts vor dem Fahrzeug und einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und überträgt die erfassten Signale zu dem elektronischen Steuergerät 20. Der Raddrehzahlsensor 12 ist an jedem der Räder VL, HR, HL und VR installiert, um eine Drehzahl des entsprechenden Rads zu erfassen, und überträgt das erfasste Signal zu dem elektronischen Steuergerät 20.
  • Der Lenkwinkelsensor 13 ist an einer Lenkradsäule bereitgestellt. Der Lenkwinkelsensor 13 erfasst einen Lenkwinkel und eine Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Manipulation eines Lenkrads und überträgt die erfassten Signale zu dem elektronischen Steuergerät 20.
  • Der Längsbeschleunigungssensor 14 erfasst eine Längsgeschwindigkeit B des Fahrzeugs und überträgt das erfasste Signal zu dem elektronischen Steuergerät 20. Der Drucksensor 15 erfasst einen Druck eines Hauptzylinders, der auf der Basis einer Bremsintention des Fahrers geändert wird, und überträgt das erfasste Signal zu dem elektronischen Steuergerät 20.
  • Das elektronische Steuergerät 20 ermittelt eine Bremskraft und eine Verhaltensstabilität des Fahrzeugs beim Empfangen der Signale, die von dem Frontsensor 11, dem Raddrehzahlsensor 12, dem Lenkwinkelsensor 13, dem Längsbeschleunigungssensor 14 und dem Drucksensor 15 übertragen werden, und gibt Signale zum Regeln des Bremsdrucks und des Motordrehmoments der jeweiligen Räder VR, HR, HL und VL an das Bremssteuergerät 30 und an das Motorsteuergerät 40 aus.
  • Außerdem berechnet das elektronische Steuergerät 20 eine Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Empfangen der Drehzahl jedes Rades VL, HR, HL oder VR von dem Raddrehzahlsensor 12 und berechnet eine Fahrzeugbeschleunigung A auf der Basis der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit. Danach schätzt das elektronische Steuergerät 20 einen Gradienten θ einer Straße auf der Basis einer Differenz zwischen der berechneten Fahrzeugbeschleunigung A und der Längsbeschleunigung B, die von dem Längsbeschleunigungssensor 14 übertragen worden ist. So berechnet das elektronische Steuergerät 20 ein Widerstandsmoment TWiderstand in Bezug auf den geschätzten Gradienten θ der Straße.
  • Somit funktioniert das elektronische Steuergerät 20 dahingehend, dass es ein Widerstandsmoment TWiderstand des Fahrzeugs auf einer Neigung, die den Gradienten θ aufweist, unter Verwendung des berechneten Widerstandsmoments TWiderstand kompensiert, was zu einem verbesserten Fahrverhalten des Fahrzeugs führt.
  • Außerdem ermittelt das elektronische Steuergerät 20 selbst dann, wenn versucht wird, auf einer Neigung automatisch anzuhalten und loszufahren, ein Bremsmoment für das Aufrechterhalten eines Stoppzustands bzw. Anhaltens, indem es das Widerstandsmoment TWiderstand, das auf dem Gradienten θ der Neigung basiert, zu einem Bremsmoment auf flachem Land addiert. Folglich kann das elektronische Steuergerät 20 das Bremsmoment zum Halten des Fahrzeugs in einem Stoppzustand auf der Neigung proportional zu dem Gradienten θ der Neigung ausgleichen und kann auch eine optimale Bremskraft für das Aufrechterhalten des Stoppzustands berechnen, was zu einem verbesserten Stopp/Start-Verhalten führt.
  • Das Bremssteuergerät 30 regelt einen Druck eines Bremsfluids, das in den Radzylinder zugeführt wird, in Reaktion auf ein Bremssignal, das von dem elektronischen Steuergerät 20 ausgegeben wird, wodurch ein Bremsdruck in Kooperation mit einem Antiblockiersystem-(ABS)-Steuerblock 31 erzeugt wird, um die Fahrzeugstabilität zu maximieren.
  • Das Motorsteuergerät 40 regelt das Motordrehmoment auf der Basis eines Motorsteuersignals, das von dem elektronischen Steuergerät 20 ausgegeben wird, wodurch eine Antriebskraft eines Motors in Kooperation mit einem Antriebsschlupfregelungs-(kurz ASR oder TCS vom englischen Begriff „Traction Control System”)-Steuerblock 41 geregelt wird, um die Fahrzeugstabilität zu maximieren.
  • Das Feststellbremsen-Steuergerät 50 legt zusätzlich eine konstante Bremskraft an die Hinterräder HR und HL auf der Basis eines Feststellbremsen-Steuersignals an, das von dem elektronischen Steuergerät 20 ausgegeben wird, wodurch eine Bremskraft in Kooperation mit einem elektronischen Feststellbremsen-(kurz EBP vom englischen Begriff „Electronic Parking Brake”)-Steuerblock 51 verteilt wird, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu optimieren.
  • Ein EPB-System, das es einem Elektromotor erlaubt, automatisch eine Feststellbremse auf der Basis von Betriebszuständen eines Fahrzeugs zu betätigen, funktioniert dahingehend, die Feststellbremse in Kooperation mit dem elektronischen Steuergerät 20 automatisch zu betätigen oder zu lösen, wodurch in einem Notfall eine Bremsstabilität erzielt wird. Das EPB-System empfängt zusätzliche Bremskraft-Betriebsinformationen der Hinterräder HR und HL von dem elektronischen Steuergerät 20 über eine CAN-Kommunikation, wodurch zusätzlich eine konstante Bremskraft an die Hinterräder HR und HL angelegt wird, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu optimieren.
  • Die Fahrerschnittstelle 60 dient als eine Kommunikationsschnittstelle mit einem Fahrer in Bezug auf das Beginnen einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung, auf Modi der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und auf Regelzustände der adaptiven Geschwindigkeitsregelung.
  • Im Folgenden wird eine Betätigung und Auswirkungen eines Verfahrens für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung unter Verwendung des oben beschriebenen adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems beschrieben werden.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung zum Kompensieren des Verhaltens eines Fahrzeugs auf einer Neigung unter Verwendung des adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • In 2 erfasst während der Implementierung der adaptiven Geschwindigkeitsregelung, in der das Längsverhalten des Fahrzeugs auf der Basis eines Objekts vor dem Fahrzeug geregelt wird, das von dem Frontsensor 11, wie etwa einem Radar, einer Kamera oder dergleichen, erfasst wird, und die Beschleunigung des Fahrzeugs geregelt wird, um einer Zielgeschwindigkeit zu folgen, während automatisch ein angemessener Abstand zu dem Objekt aufrecht erhalten wird, der Raddrehzahlsensor 12 die Drehzahl jedes Rades VL, HR, HL oder VR und überträgt das erfasste Signal zu dem elektronischen Steuergerät 20 (100).
  • Somit berechnet das elektronische Steuergerät 20 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der Drehzahl jedes Rades VL, HR, HL oder VR, die von dem Raddrehzahlsensor 12 übertragen wird, und berechnet dann die Fahrzeugbeschleunigung A auf der Basis der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit (102).
  • Außerdem erfasst der Längsbeschleunigungssensor 14 die Längsbeschleunigung B des Fahrzeugs und sendet das erfasste Signal zu dem elektronischen Steuergerät 20 (104).
  • Somit schätzt das elektronische Steuergerät 20 einen Gradienten θ einer Straße auf der Basis einer Differenz zwischen der berechneten Fahrzeugbeschleunigung A und der Längsbeschleunigung B, die von dem Längsbeschleunigungssensor 14 übertragen wird (106). Dann berechnet das elektronische Steuergerät 20 ein Widerstandsmoment TWiderstand in Bezug auf den geschätzten Gradienten θ der Straße durch die folgende Gleichung 1 (108). TWiderstand = [fRollen + k1·sinθ·Mg + fLuftV2]·R Gleichung 1
  • In der Gleichung 1 ist „TWiderstand” das Widerstandsmoment, „fRollen” ist der Reibungswiderstand zwischen der Straße und einem Reifen, „k1” ist ein Abstimmkoeffizient, „Mg” ist ein Gewicht des Fahrzeugs, „fLuft” ist ein Luftwiderstandskoeffizient des Fahrzeugs, „V” ist eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und „R” ist ein dynamischer Radius des Reifens.
  • Danach stellt das elektronische Steuergerät 20 fest, ob das Fahrzeug gerade fährt oder nicht (110). Wenn das Fahrzeug gerade fährt, dann regelt das elektronische Steuergerät 20 das Fahren des Fahrzeugs, indem es ein Widerstandsmoment TWiderstand des Fahrzeugs auf einer Neigung, die den Gradienten θ aufweist, unter Verwendung des berechneten Widerstandsmoments TWiderstand ausgleicht, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird (112).
  • Wenn aus der Operation 110 festgestellt wird, dass das Fahrzeug gerade nicht fährt, dann stellt das elektronische Steuergerät 20 fest, ob das Fahrzeug angehalten ist bzw. sich in einem Stoppzustand befindet oder ob es gerade gestartet wird, um loszufahren (114). Wenn das Fahrzeug angehalten ist oder gerade gestartet wird, um loszufahren, dann ermittelt das elektronische Steuergerät 20 das Bremsmoment, um das Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand bzw. Stoppzustand zu halten, indem es das Widerstandsmoment TWiderstand, das auf dem Gradienten θ der Neigung basiert, zu einem Bremsmoment auf flachem Land addiert, wie dies in der folgenden Gleichung 2 beschrieben ist. Stoppzustand_Bremsmoment = Stoppzustand_Bremsmoment_flaches Land + Stoppzustand_Bremsmoment_Neigung Gleichung 2
  • In Gleichung 2 ist „Stoppzustand_Bremsmoment_flaches Land” das Bremsmoment, das einem Leerlaufdrehmoment des Motors widersteht und das Fahrzeug auf flachem Land in einem angehaltenen Zustand bzw. Stoppzustand hält, und „Stoppzustand_Bremsmoment_Neigung” ist k2 × absoluter Wert (sinθ) × Mg × R (k2: ein Abstimmkoeffizient).
  • Auf diese Weise kann das Bremsmoment zum Halten des Fahrzeugs in einem angehaltenen Zustand auf einer Neigung automatisch proportional zu dem absoluten Wert der Neigung ausgeglichen werden. Somit kann die optimale Bremskraft zum Halten des Fahrzeugs in einem angehaltenen Zustand bzw. Stoppzustand auf einer Neigung berechnet werden, was zu einem verbesserten Stopp/Start-Verhalten führt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, wird selbst dann, wenn ein Fahrzeug auf einer Neigung fährt, ein Widerstandsmoment des Fahrzeugs automatisch ausgeglichen, wodurch eine Verschlechterung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Neigung verhindert wird. Außerdem verhindert die automatische Kompensation des Bremsmoments, dass das Fahrzeug rückwärts gedrückt wird, wenn das Fahrzeug auf einer Neigung angehalten ist/wird oder auf einer Neigung gestartet wird, um loszufahren, wodurch eine Verschlechterung des Verhaltens auf einer Neigung verhindert wird.
  • Obwohl ein paar Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass Änderungen bei diesen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne dass von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung abgewichen wird, deren Schutzumfang in den Ansprüche und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims (3)

  1. Verfahren für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung auf einer Neigung, das Folgendes umfasst: Erfassen einer Raddrehzahl und einer Längsbeschleunigung während einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung; Berechnen einer Fahrzeugbeschleunigung auf der Basis der erfassten Raddrehzahl; Schätzen eines Gradienten einer Straße aus der berechneten Fahrzeugbeschleunigung und der Längsbeschleunigung; Berechnen eines Widerstandsmoments auf der Basis des Gradienten der Straße; und Regeln eines Aufrechterhaltens eines Fahrzustands und eines Stoppzustands eines Fahrzeugs unter Verwendung des Widerstandsmoments.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrregelung des Fahrzeugs ein Kompensieren eines Widerstandsmoments des Fahrzeugs, das auf einer Neigung fährt, die einen Gradienten aufweist, umfasst, um eine Verschlechterung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu verhindern.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Regelung des Aufrechterhaltens des Stoppzustands des Fahrzeugs ein Kompensieren eines Bremsmoments für das Aufrechterhalten eines Stoppzustands durch das Addieren des Widerstandsmoments des Fahrzeugs, das auf dem Gradienten der Neigung basiert, zu einem Bremsmoment auf flachem Land umfasst, wenn das Fahrzeug auf der Neigung angehalten ist/wird oder auf der Neigung gestartet wird, um loszufahren.
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