DE102011121853A1

DE102011121853A1 - Integrated predictive powertrain control device for controlling longitudinal dynamics of i.e. commercial vehicle, according to preceding guide vehicle, has powertrain control unit for prioritizing consumption-optimized position requests

Info

Publication number: DE102011121853A1
Application number: DE102011121853A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Gehring Ottmar; Felix Kauffmann; Christof Bunz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-06-28

Abstract

The device has a powertrain control unit (3) for controlling and coordinating control operations at a powertrain of a vehicle based on position requests (26) of a distance control unit (2) and a driving strategy determination unit (1). The powertrain control unit prioritizes consumption-optimized position requests (21, 22, 23) of the driving strategy determining unit with respect to the position requests of the distance control unit based on the selected control variants as long as pre-determined safety requirements are not violated. An independent claim is also included for a method for controlling longitudinal dynamics of a vehicle under consideration of a preceding guide vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.The invention relates to a device for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle according to the preamble of patent claim 3.

Auf dem Markt sind bereits Vorrichtungen zur Regelung der Längsdynamik von Fahrzeugen verfügbar, die die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf eine vom Fahrer als Wunschgeschwindigkeit vorgebbare Setzgeschwindigkeit regeln, sofern hierdurch ein vorgebbarer Sollabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, nachfolgend Frontfahrzeug genannt, nicht unterschritten wird. Wenn die Geschwindigkeitsregelung ohne Unterschreitung des Sollabstands nicht möglich ist, wird eine Abstandsregelung durchgeführt, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug und Frontfahrzeug auf den Sollabstand zu regeln. Der Sollabstand wird üblicherweise als Zeitabstand, auch Zeitlücke genannt, vorgegeben. Eine derartige Vorrichtung wird üblicherweise auch als Abstandsregeltempomat oder ACC-System (ACC = adaptive cruise control) bezeichnet.Devices for regulating the longitudinal dynamics of vehicles are already available on the market, which regulate the driving speed of a vehicle to a set speed by the driver as desired speed, provided that a predefinable setpoint distance to a preceding vehicle, referred to below as the front vehicle, is not undershot. If the speed control is not possible without falling below the target distance, a distance control is performed to regulate the distance between the vehicle and front vehicle to the target distance. The nominal distance is usually specified as a time interval, also called the time gap. Such a device is commonly referred to as Adaptive Cruise Control (ACC).

Aus der DE 4209147 C1 ist ein Verfahren zur Regelung des Abstands zwischen einem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Frontfahrzeug bekannt, bei dem eine Klassifizierung der Fahrsituation vorgenommen wird und bei dem in Abhängigkeit des Klassifizierungsergebnisses ein der jeweiligen Fahrsituationsklasse zugeordnetes Regelgesetz aus einer Menge von vorgegebenen Regelgesetzen ausgewählt wird und der Regelung der Antriebskraft des Fahrzeugs zugrunde gelegt wird. Die Klassifizierung erfolgt hier ohne Berücksichtigung der Topologie der vorausliegenden Fahrstrecke.From the DE 4209147 C1 a method for controlling the distance between a vehicle and a preceding vehicle in front is known in which a classification of the driving situation is made and in which depending on the classification result of the respective driving situation class associated control law is selected from a set of predetermined control laws and the control of the driving force of the vehicle is used. The classification takes place here without consideration of the topology of the route ahead.

Aus der DE 103 45 319 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, wobei Informationen über die gegenwärtige Fahrzeugposition sowie über das bevorstehende Gelände verwendet werden, um einen kraftstoffsparenden Regelbetrieb zu erzielen. Die gegenwärtige Fahrzeugposition wird durch ein Signal bestimmt, das von einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) empfangen wird. Eine derartige Geschwindigkeitsregeleinheit wird üblicherweise auch als IPPC-System (IPPC = Integrated Predictive Powertrain Control) bezeichnet.From the DE 103 45 319 A1 For example, a method of controlling the speed of a vehicle is known using information about the current vehicle position as well as the upcoming terrain to achieve fuel efficient control operation. The current vehicle position is determined by a signal received from a Global Positioning System (GPS). Such a cruise control unit is commonly referred to as IPPC (Integrated Predictive Powertrain Control) system.

Aus der DE 10 2008 019 174 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs bekannt, bei dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von Informationen über die gegenwärtige Fahrzeugposition und über das Höhenprofil der vorausliegende Strecke gesteuert oder geregelt wird. Dieses Verfahren basiert auf dem Gedanken, dass bei einer Steuerung der Geschwindigkeit im Sinne einer Abstandsregelung eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs dadurch erzielt werden kann, dass der Sollabstand zu einem vorausfahrenden Frontfahrzeug ortsabhängig derart bestimmt wird, dass er unmittelbar vor einer Kuppe vergrößert wird und nach dem Passieren der Kuppe wieder reduziert wird. Hierdurch wird die Geschwindigkeit vor der Kuppe reduziert, was zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs führt, und nach dem Passieren der Kuppe wird der Abstandsüberschuss durch Ausnutzung der Hangabtriebskraft wieder abgebaut. Analog dazu wird beim Bergabfahren der Sollabstand erhöht, um den so aufgebauten Sollabstandsüberschuss bei einer anschließenden Bergauffahrt oder anschließenden Fahrt in einer Ebene durch Ausnutzung des Fahrzeugschwungs abzubauen.From the DE 10 2008 019 174 A1 A method for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle is known in which the speed of the vehicle is controlled or regulated on the basis of information about the current vehicle position and the height profile of the route ahead. This method is based on the idea that when controlling the speed in terms of a distance control, a reduction in fuel consumption can be achieved by the target distance to a leading vehicle front is determined location-dependent such that it is increased immediately before a dome and after passing the dome is reduced again. As a result, the speed is reduced before the dome, resulting in a reduction in fuel consumption, and after passing the dome of the excess distance is reduced by taking advantage of the slope force again. Similarly, the target distance is increased when driving downhill to reduce the so established target distance surplus in a subsequent uphill or subsequent ride in a plane by utilizing the vehicle's swing.

Aus der DE 10 2009 040 682 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs bekannt, bei dem eine charakteristische Fahrzeugsituation anhand von Fahrzeugparametern und anhand von Streckenparametern, die zumindest Steigungsdaten der vorausliegenden Strecke beinhalten, ermittelt wird, und bei dem in Abhängigkeit der ermittelten Fahrzeugsituation eine von mehreren Steuerungsvarianten (Fahrstrategien) ausgewählt wird, gemäß der die Geschwindigkeit eingestellt werden soll. Die Auswahl erfolgt dabei unter Berücksichtigung des Einflusses der jeweiligen Strategie auf den Verlauf der Geschwindigkeit mit dem Ziel, einen verbrauchsgünstigen Regelbetrieb zu erzielen. Bei diesem Verfahren bleiben vorausfahrende Fahrzeuge und die hierdurch bedingten Geschwindigkeitsbegrenzungen unberücksichtigt.From the DE 10 2009 040 682 A1 a method for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle is known, in which a characteristic vehicle situation is determined on the basis of vehicle parameters and on the basis of route parameters which contain at least gradient data of the route ahead, and in which, depending on the determined vehicle situation, one of several control variants (driving strategies) is selected according to which the speed is to be set. The selection is made taking into account the influence of the respective strategy on the course of the speed with the aim of achieving a low-consumption control operation. This procedure does not take into account vehicles in front and the resulting speed limits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung anzugeben, die bzw. das einen verbrauchsgünstigen Regelbetrieb beim Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs ermöglicht.The invention has for its object a device for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle, in particular a commercial vehicle, and to provide a method for operating such a device, which allows a low-consumption control operation when following a preceding vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs eine Abstandsregeleinheit, eine Fahrstrategiebestimmungseinheit und eine Antriebsstrangsteuerungseinheit. Die Abstandsregeleinheit ist zur Detektion eines vorausfahrenden Frontfahrzeugs und zur Erzeugung von Stellanforderungen für die Regelung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Frontfahrzeug vorgesehen. die Fahrstrategiebestimmungseinheit ist zur Erzeugung von verbrauchsoptimierten Stellanforderungen für eine verbrauchsoptimierte Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs vorgesehen, wobei die verbrauchsoptimierten Stellanforderung nach einer situationsabhängig ausgewählten anzuwendenden Fahrstrategie erzeugt werden. Die Antriebsstrangsteuerungseinheit ist zur Regelung und Koordination von Stelleingriffen an einem Antriebsstrang des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Stellanforderungen der Abstandsregeleinheit und der Fahrstrategiebestimmungseinheit vorgesehen. Die Antriebsstrangsteuerungseinheit ist dabei eingerichtet, die Stellanforderungen der Fahrstrategiebestimmungseinheit gegenüber den Stellanforderungen der Abstandsregeleinheit bei der Regelung und Koordination der Stelleingriffe zu priorisieren, sofern vorgegebene Sicherheitsanforderungen, insbesondere bezüglich der Einhaltung von Sicherheitsabständen, nicht verletzt werden.According to the invention, an apparatus for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle comprises a distance control unit, a driving strategy determination unit and a drive train control unit. The distance control unit is provided for detecting a preceding vehicle in front and for generating parking requests for the regulation of the distance between the vehicle and the front vehicle. the driving strategy determining unit is for generating consumption-optimized setting requests for a consumption-optimized control of the longitudinal dynamics of the vehicle provided, wherein the consumption-optimized parking request to be generated according to a situationally selected driving strategy to be used. The powertrain control unit is provided for controlling and coordinating control actions on a drive train of the vehicle in dependence on the setting requests of the distance control unit and the driving strategy determination unit. The drive train control unit is set up to prioritize the setting requests of the driving strategy determination unit with respect to the setting requests of the distance control unit in the regulation and coordination of the setting interventions, provided that predetermined safety requirements, in particular with regard to the observance of safety distances, are not violated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Fahrstrategiebestimmungseinheit ein Vorausschaumodul zur Ermittlung eines Vorausschauhorizonts in Abhängigkeit der aktuellen Position des Fahrzeugs, ein Prädiktionsmodul zur Prädiktion von Fahrzuständen des Fahrzeugs und des Frontfahrzeugs sowie ein Fahrstrategiemodul zur Auswahl der anzuwendenden Fahrstrategie in Abhängigkeit von einem aus einer Menge von vorgegebenen Anwendungsfällen auswählbarem Anwendungsfall und zur Erzeugung der weiteren Stellanforderungen in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrstrategie.In an advantageous embodiment of the device, the driving strategy determination unit comprises a look-ahead module for determining a look-ahead horizon as a function of the current position of the vehicle, a prediction module for predicting driving conditions of the vehicle and the front vehicle, and a driving strategy module for selecting the driving strategy to be used as a function of one of a set of predetermined application cases selectable application case and for generating the other adjustment requirements depending on the selected driving strategy.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung eines vorausfahrenden Führungsfahrzeugs werden in einem Abstandsregelschritt Stellanforderungen für abstandsregelnde Stelleingriffe an einem Antriebsstrang des Fahrzeugs erzeugt, in einem Prädiktionsregelschritt prädiktive Stellanforderungen für verbrauchsoptimierte Stelleingriffe an dem Antriebsstrang des Fahrzeugs erzeugt, falls eine Prädiktion ergibt, dass einer von mehreren vorgegebenen Anwendungsfällen vorliegt, und in einem Koordinationsschritt werden die prädiktiven Stellanforderungen gegenüber den im Abstandsregelschritt erzeugten Stellanforderungen priorisiert, sofern vorgegebene Sicherheitsanforderungen nicht verletzt werden.In a method according to the invention for controlling the longitudinal dynamics of a vehicle taking into account a preceding leading vehicle, in a distance control step, setting requests for distance-regulating actuating interventions on a drive train of the vehicle are generated, predictive setting requests for consumption-optimized actuating interventions on the drive train of the vehicle are generated in a prediction control step, if a prediction results, that one of a plurality of predetermined application cases exists, and in a coordination step, the predictive adjustment requirements are prioritized over the adjustment requests generated in the distance control step, provided that given security requirements are not violated.

Die vorgegebenen Sicherheitsanforderungen beinhalten vorzugsweise zumindest Anforderungen bezügliche der Einhaltung eines vorgebbaren Sicherheitsabstandes zum Frontfahrzeug.The predetermined safety requirements preferably include at least requirements relating to compliance with a predefinable safety distance to the front vehicle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird im Prädiktionsregelschritt geprüft wird, ob einer der vorgegebenen Anwendungsfälle vorliegt. Wenn erkannt wird, dass einer der vorgegebenen Anwendungsfälle vorliegt wird aus einer Menge von vorgegebenen Steuerungsvarianten eine dem vorliegenden Anwendungsfall zugeordnete Steuerungsvariante als anzuwendende Fahrstrategie ausgewählt und die prädiktiven Stellanforderungen werden dann gemäß der anzuwendenden Fahrstrategie erzeugt.In an advantageous embodiment of the method, it is checked in the prediction control step whether one of the predefined application cases exists. If it is detected that one of the predetermined applications exists, a control variant assigned to the present application is selected from a set of predetermined control variants as the driving strategy to be used, and the predictive setting requests are then generated according to the driving strategy to be used.

Vorteilhafterweises beziehen sich die vorgegebenen Anwendungsfälle sich auf Fahrten in einem Gelände mit Steigungen und/oder Gefällen und zumindest eine der Steuerungsvarianten sieht vor, dass der Abstand zum Frontfahrzeug in Abhängigkeit des Geländeprofils vorausschauend durch eine Absenkung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vergrößert wird, um anschließend ausreichend Platz für eine Geschwindigkeitsanhebung durch Ausnutzung eines im Gelände entstandenen oder entstehenden Schwungs zu haben.Advantageously, the given applications relate to driving in a terrain with gradients and / or gradients, and at least one of the control variants provides that the distance to the front vehicle depending on the terrain profile is anticipated increased by lowering the speed of the vehicle to then sufficient space to increase the speed by taking advantage of an off-road or swinging momentum.

Die Absenkung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgt vorzugsweise um eine Geschwindigkeitsdifferenz, die in Abhängigkeit der Verkehrsdichte vorgegeben wird.The lowering of the speed of the vehicle is preferably carried out by a speed difference which is predetermined as a function of the traffic density.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:The invention will be described in more detail with reference to figures. Showing:

1: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur prädiktiven Abstandsregelung, 1 FIG. 2 is a block diagram of a predictive distance control device according to the invention;

2a–2c: eine Steuerungsvariante für eine Abstandsregelung beim Passieren einer Kuppe, 2a - 2c a control variant for a distance control when passing a dome,

3a–3c: eine Steuerungsvariante für eine Abstandsregelung beim Passieren einer Senke, 3a - 3c a control variant for a distance control when passing a sink,

4a–4c: eine Steuerungsvariante für eine Abstandsregelung beim Bergauffahren mit Volllast, 4a - 4c : a control variant for a distance control when driving uphill at full load,

5a–5c: eine Steuerungsvariante für eine Abstandsregelung beim Ausfahren aus einem steilen Berg, 5a - 5c : a control variant for a distance control when driving out of a steep mountain,

6a–6c: eine Steuerungsvariante für die Abstandsregelung durch „Segeln”. 6a - 6c : a control variant for the distance control by "sailing".

Gemäß 1 umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung, nachfolgend auch IPPC-System genannt, eine Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 zur Bestimmung einer für die Regelung der Längsdynamik anzuwendenden Steuerungsvariante, nachfolgend auch anzuwendende Fahrstrategie genannt, eine Abstandsregeleinheit 2 zur Regelung des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug sowie eine Antriebsstrangsteuerungseinheit 3 zur Regelung und Koordination von Stelleingriffen an einem Antriebsstrang eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs.According to 1 The device according to the invention, also referred to below as the IPPC system, comprises a driving strategy determination unit 1 for determining a control variant to be used for controlling the longitudinal dynamics, also referred to below as the driving strategy, a distance control unit 2 for controlling the distance to a preceding vehicle and a drive train control unit 3 for the regulation and coordination of control actions on a drive train of a vehicle equipped with the device according to the invention.

Die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 umfasst ein Vorausschaumodul 6, das mithilfe einer Positionsbestimmungseinrichtung 4, insbesondere mittels einer GPS-Empfangseinrichtung, anhand von gespeicherten Kartendaten und anhand einer mittels einer Navigationsfunktion geplanten Route oder geschätzten wahrscheinlichen Route des Fahrzeugs einen Vorausschauhorizont der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrstrecke ermittelt. Der Vorausschauhorizont entspricht dabei einem Ausschnitt einer digitalen Karte aus der unmittelbaren und bis zu einer vorgegebenen Vorausschauentfernung reichenden Umgebung des Fahrzeugs und beinhaltet neben Daten über vorhandene Straßen auch zugehörige Geländeinformationen, insbesondere zugehörige Steigungs- und Krümmungsdaten. The driving strategy determination unit 1 includes a lookahead module 6 using a position-determining device 4 , in particular by means of a GPS receiving device, based on stored map data and based on a planned route by means of a navigation function or estimated probable route of the vehicle determines a forecast horizon of lying ahead of the vehicle route. The forecast horizon corresponds to a section of a digital map from the immediate and up to a predetermined distance range-reaching environment of the vehicle and includes data on existing roads and associated terrain information, in particular associated slope and curvature data.

Die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 umfasst weiterhin ein Prädiktionsmodul 7, das den Fahrzustand des eigenen Fahrzeugs und, falls ein vorausfahrendes Frontfahrzeug detektiert worden ist, auch den Fahrzustand des Frontfahrzeugs im Vorausschauhorizont prädiziert.The driving strategy determination unit 1 also includes a prediction module 7 that predicts the driving state of the own vehicle and, if a preceding vehicle in front has been detected, also the driving state of the front vehicle in the forecast horizon.

Die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 umfasst zudem ein Fahrstrategiemodul 8, das mithilfe der prädizierten Fahrzustände des eigenen und des ggf. detektierten vorausfahrenden Fahrzeugs eine von mehreren vorgegebenen Steuerungsvarianten als die anzuwendende prädiktive Fahrstrategie auswählt. Gemäß der ausgewählten prädiktiven Fahrstrategie werden Stellanforderungen 23 für die Gangwahl eines unterlagerten Schaltgetriebes 19 generiert und an eine Gangschaltesteuereinheit 12 abgegeben, Stellanforderungen 22 für eine Sollgeschwindigkeitsvorgabe in Form von einer oberen Geschwindigkeitsgrenze v_max und unteren Geschwindigkeitsgrenze v_min generiert und an einen Konstantgeschwindigkeitsregler 11 abgegeben, sowie eine Stellanforderung 21 für einen Abstandsregler 10 generiert, die im Falle eines abstandsgeregelten Fahrbetriebs eine Eingriffsinformation über ein gewünschte vorübergehende Korrektur des Sollabstands zwischen dem Fahrzeug und vorausfahrenden Frontfahrzeug beinhaltet.The driving strategy determination unit 1 also includes a driving strategy module 8th which selects one of a plurality of predetermined control variants as the predictive driving strategy to be used with the aid of the predicted driving states of the own and possibly detected preceding vehicle. According to the selected predictive driving strategy, parking requirements become 23 for the gear selection of a subordinate gearbox 19 generated and to a gear shift control unit 12 delivered, setting requirements 22 for a target speed command in the form of an upper speed limit v_max and lower speed limit v_min generated and to a constant speed controller 11 delivered, as well as an Stellanforderung 21 for a distance controller 10 generated in the case of a distance-controlled driving operation includes engagement information about a desired temporary correction of the target distance between the vehicle and the front vehicle in front.

Die Abstandsregeleinheit 2 umfasst einen Abstandsensor 5, vorzugsweise einen Radarsensor oder/und einem kamerabasierter Bildverarbeitungssensor, den oben bereits erwähnten Abstandsregler 10 und eine zum Abstandssensor 5 zugehörige Sensorauswerteeinheit 9, die die aktuellen vorausfahrenden Fahrzeuge erkennt und verfolgt und zugehörige Messwerte 20 über Abstände, Spurinformation, Relativgeschwindigkeit an den Abstandsregler 10 sowie an die Prädiktionseinheit 7 weiterleitet.The distance control unit 2 includes a distance sensor 5 , preferably a radar sensor and / or a camera-based image processing sensor, the distance controller already mentioned above 10 and one to the distance sensor 5 associated sensor evaluation unit 9 which recognizes and tracks the current vehicles ahead and associated measurements 20 about distances, lane information, relative speed to the distance controller 10 as well as to the prediction unit 7 forwards.

Der Abstandsregler 10 erzeugt Stellanforderungen 26 für beschleunigende oder verzögernde Stelleingriffe und übermittelt diese zu einem Antriebsstrangmomentenkoordinator 13.The distance controller 10 generates setting requirements 26 for accelerating or decelerating interventions and transmits them to a drivetrain torque coordinator 13 ,

Die Antriebsstrangsteuerungseinheit 3 umfasst den oben bereits erwähnten Konstantgeschwindigkeitssensor 11, auch Tempomatregler genannt, die bereits erwähnte Gangschaltesteuereinheit 12 zum Schalten des Schaltgetriebes 19 und den ebenfalls erwähnten Antriebsstrangmomentenkoordinator 13.The powertrain control unit 3 includes the above-mentioned constant velocity sensor 11 , also called cruise control, the aforementioned gear shift control unit 12 for switching the gearbox 19 and the also mentioned powertrain torque coordinator 13 ,

Der Kanstantgeschwindigkeitsregler 11 erzeugt ebenso wie der Abstandsregler 10 Stellanforderungen für beschleunigende oder verzögernde Stelleingriffe und übermittelt diese zum Antriebsstrangmomentenkoordinator 13. Die Stellanforderungen des Konstantgeschwindigkeitsreglers 11 werden derart erzeugt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die zugehörigen Stelleingriffe auf eine vorgebbare Setzgeschwindigkeit geregelt wird. Die Setzgeschwindigkeit wird dabei vom Fahrer als Wunschgeschwindigkeit vorgegeben und kann vom Fahrstrategiemodul 8 über die Stellanforderungen 22 begrenzt werden.The canter speed controller 11 generates as well as the distance controller 10 Setting requests for accelerating or decelerating call interventions and transmits them to the powertrain torque coordinator 13 , The setting requirements of the constant velocity controller 11 are generated in such a way, the speed of the vehicle is controlled by the associated control actions to a predetermined setting speed. The setting speed is set by the driver as the desired speed and can from the driving strategy module 8th about the setting requirements 22 be limited.

Der Antriebsstrangmomentenkoordinator 13 entscheidet dann, welches der Stellanforderungen Vorrang erhält und steuert entsprechend einen Verbrennungsmotor 18, evtl. vorhandene Elektromotoren 17, Dauerbremsen 16, Betriebsbremsen 15 und Motorbremsen 14 an.The driveline torque coordinator 13 then decides which of the setting requests takes precedence and accordingly controls an internal combustion engine 18 , possibly existing electric motors 17 , Continuous brakes 16 , Service brakes 15 and engine brakes 14 at.

Die Abstandsreglereinheit 2 und die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 erhalten permanent Zustandssignale 24, 25 des Antriebsstrangmomentenkoordinators 13, insbesondere Signale über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und das aktuelle Antriebs- oder Bremsmoment.The distance control unit 2 and the driving strategy determination unit 1 receive permanent status signals 24 . 25 of powertrain torque coordinator 13 , in particular signals about the current driving speed and the current drive or braking torque.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn vor dem eigenen Fahrzeug ein langsameres vorausfahrendes Fahrzeug, nachfolgend Frontfahrzeug genannt, von der Sensorauswerteeinheit 9 erkannt wird, wird diese Information 20 an das Prädiktionsmodul 7 weitergegeben. Das Prädiktionsmodul 7 ermittelt dann die Fahrtrajektorien des eigenen und des vorausfahrenden Fahrzeugs. Diese Fahrtrajektorien repräsentieren die für den Vorausschauhorizont prädizierten Fahrzustände des eigenen und des vorausfahrenden Fahrzeugs. Es handelt sich hierbei um Größen, die Informationen über den örtlichen Verlauf der Fahrgeschwindigkeit, der Antriebs- und Bremsmomente, der Gangübersetzungen und Fahrzeugzwischenabstände im gesamten Vorausschauhorizont beinhalten. Diese Informationen benutzt das Fahrstrategiemodul 8, um daraus eine der vorgegebenen Steuerungsvarianten als die anzuwendende prädiktive Fahrstrategie auszuwählen und um die entsprechenden Signale 21, 22, 23 zu generieren.The device according to the invention operates as follows: If in front of the own vehicle a slower preceding vehicle, hereinafter referred to as front vehicle, of the sensor evaluation unit 9 is detected, this information 20 to the prediction module 7 passed. The prediction module 7 then determines the Fahrtrajektorien the own and the preceding vehicle. These driving trajectories represent the driving states of the own and the preceding vehicle predicted for the forecast horizon. These are quantities that contain information about the local course of the driving speed, the driving and braking torques, the gear ratios and inter-vehicle distances in the entire forecast horizon. This information uses the driving strategy module 8th to select one of the predetermined control variants as the predictive driving strategy to be used and the corresponding signals 21 . 22 . 23 to generate.

Die verschiedenen Steuerungsvarianten sind jeweils einer von mehreren vorgegebenen Fahrsituationen zugeordnet. Diese vorgegebenen Fahrsituationen, nachfolgend auch Anwendungsfälle (englisch: use cases) genannt, werden weiter unten im Detail beschrieben. The various control variants are each assigned to one of several predefined driving situations. These predefined driving situations, also referred to below as use cases, will be described in detail below.

Wenn nun im abstandsgeregelten Fahrbetrieb erkannt wird, dass eine der vorgegebenen Fahrsituationen vorliegt, wird die der Fahrsituation zugeordnete Steuerungsvariante als die in der aktuellen Fahrsituation anzuwendende prädiktive Fahrstrategie ausgewählt und es wird der Zeitpunkt oder Ort bestimmt, ab dem der Wechsel zur ausgewählten Fahrstrategie erfolgen soll. Danach werden die Signale 21, 22, 23 werden gemäß der ausgewählten Fahrstrategie erzeugt und an die Abstandsregeleinheit 2 und den Antriebsstrangmomentenkoordinator 3 übermittelt.If it is detected in the distance-controlled driving operation that one of the predefined driving situations is present, the control variant assigned to the driving situation is selected as the predictive driving strategy to be used in the current driving situation and the time or location is determined at which the change to the selected driving strategy should take place. After that, the signals become 21 . 22 . 23 are generated according to the selected driving strategy and to the distance control unit 2 and the driveline torque coordinator 3 transmitted.

Wenn festgestellt wird, dass vorgegebene Sicherheitsanforderungen, insbesondere Anforderungen bezüglich der Einhaltung von vorgegebenen Sicherheitsabständen zu vorausfahrenden Fahrzeugen, nicht verletzt werden, wird den von der Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 über die Signale 21, 22, 23 geforderten Eingriffen vorübergehend Vorrang gegenüber dem von der Abstandsregeleinheit 2 über das Stellsignal 26 geforderten Eingriff eingeräumt. Andernfalls, d. h. wenn die vorgegebenen Sicherheitsanforderungen verletzt werden, wird dem Stellsignal 26 der Abstandsregeleinheit Priorität eingeräumt, d. h. es wird eine herkömmliche Abstandsregelung ohne vorausschauende Berücksichtigung des Geländeprofils durchgeführt. Das Gleiche gilt auch für den Fall, dass die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 keine prädiktive Fahrstrategie auswählen konnte, weil keine der vorgegebenen Fahrsituationen vorliegt, oder für den Fall, dass eine zunächst ausgewählte prädiktive Fahrstrategie beendet wird, weil die zugehörige Fahrsituation nicht mehr vorliegt.If it is determined that predetermined safety requirements, in particular requirements for compliance with given safety margins for vehicles in front, are not violated, this will be determined by the driving strategy determination unit 1 about the signals 21 . 22 . 23 required interventions temporarily take precedence over that of the distance control unit 2 via the control signal 26 required intervention granted. Otherwise, ie if the specified safety requirements are violated, the control signal is 26 priority is given to the distance control unit, ie a conventional distance control is performed without anticipatory consideration of the terrain profile. The same applies to the case that the driving strategy determination unit 1 could not select a predictive driving strategy because none of the predetermined driving situations exist, or in the event that an initially selected predictive driving strategy is terminated because the associated driving situation is no longer present.

Bei einem Verlust des Zielfahrzeugs oder wenn dieses soweit beschleunigt, dass die Abstandsregelung eine Überschreitung der Setzgeschwindigkeit zur Folge hätte, wird den Stellanforderungen des Konstantgeschwindigkeitsreglers 11 Vorrang gegenüber den Stellanforderungen des Abstandsreglers 10 gewährt, d. h. es findet ein Wechsel von einem Abstandsregelbetrieb zu einem Konstantgeschwindigkeitsregelbetrieb statt.In the event of a loss of the target vehicle or if it accelerates to such an extent that the distance control would result in exceeding the setting speed, the setting requirements of the constant-velocity controller become 11 Priority over the setting requirements of the distance controller 10 granted, that is, there is a change from a distance control operation to a constant speed control operation.

Die vom Fahrstrategiemodul 8 bei der Auswahl der jeweiligen Steuerungsvariante berücksichtigten Fahrsituationen werden nachfolgend anhand der 2a bis 6c näher beschrieben.The from the driving strategy module 8th In the selection of the respective control variant considered driving situations are described below with reference to 2a to 6c described in more detail.

In allen Figuren ist das eigene Fahrzeug mit dem Bezugszeichen F1 bezeichnet, das vorausfahrende Frontfahrzeug mit dem Bezugszeichen F2 bezeichnet, die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs mit dem Bezugszeichen v1 bezeichnet und die Geschwindigkeit des Frontfahrzeugs mit dem Bezugszeichen v2 bezeichnet. Die Figuren zeigen die Fahrzeuge F1 und F2 beim Durchfahren von Strecken mit bestimmtem Höhenprofil sowie die zugehörigen Geschwindigkeitstrajektorien v(s) der Geschwindigkeiten v1, v2 über der Strecke s.In all figures, the own vehicle is designated by the reference character F1, the preceding vehicle in front by the reference character F2, the speed of the own vehicle by the reference symbol v1, and the speed of the vehicle ahead by the reference symbol v2. The figures show the vehicles F1 and F2 when driving through routes with a certain height profile and the associated speed trajectories v (s) of the speeds v1, v2 over the distance s.

Folgende Fahrsituationen, in denen durch eine situationsabhängige prädiktive Fahrstrategie Kraftstoff eingespart werden kann, werden vom Fahrstrategiemodul 8 als Anwendungsfälle berücksichtigt:
A1: Abstandsregelung beim Passieren einer Kuppe,
A2: Abstandsregelung beim Passieren einer Senke,
A3: Abstandsregelung beim Bergauffahren mit Volllast,
A4: Abstandsregelung beim Ausfahren aus steilem Berg,
A5: Abstandsregelung durch Segeln.The following driving situations, in which fuel can be saved by a situation-dependent predictive driving strategy, are used by the driving strategy module 8th considered as use cases:
A1: distance control when passing a dome,
A2: distance control when passing a sink,
A3: distance control when driving uphill at full load,
A4: distance control when driving out of steep mountain,
A5: Distance control by sailing.

Jedem dieser Anwendungsfälle A1 bis A6 ist eine eigene Steuerungsvariante S1 bis S6 zugeordnet, die entsprechen dem jeweils vorliegenden Anwendungsfall als anzuwendende prädiktive Fahrstrategie, nach der die Längsdynamik des Fahrzeugs F1 geregelt werden soll, ausgewählt wird.Each of these applications A1 to A6 is assigned its own control variant S1 to S6, which are selected in accordance with the application in each case as the applicable predictive driving strategy according to which the longitudinal dynamics of the vehicle F1 is to be controlled.

Anwendungsfall A1: Abstandsregelung beim Passieren einer KuppeApplication A1: Distance control when passing a dome

Der Anwendungsfall A1 ist in den 2a bis 2c dargestellt. Die diesem Anwendungsfall zugeordnete Steuerungsvariante S1 umfasst 3 Phasen, nämlich eine Andockphase als Phase 1 (2a), eine Phase „Kuppe Überrollen” als Phase 2 (2b) und eine Phase „Lücke schließen im Gefälle” als Phase 3 (2c). Die Phase 1 kann auch entfallen, wenn das Fahrzeug F1 dem Frontfahrzeug F2 bereits in dem durch die Abstandsregeleinheit 2 einzuregelnden Sollabstand folgt.The application A1 is in the 2a to 2c shown. The control variant S1 assigned to this application comprises 3 phases, namely a docking phase as phase 1 (FIG. 2a ), a phase "dome roll over" as phase 2 ( 2 B ) and a phase "Gap in the fall" as Phase 3 ( 2c ). Phase 1 may also be omitted if the vehicle F1 is already in front of the vehicle F2 in the vehicle by the distance control unit 2 The nominal distance to be regulated follows.

In Phase 1 (2a) erkennt die Abstandsregeleinheit 2 das langsamer fahrende Frontfahrzeug F2 und passt seine Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 an die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 langsam an. Die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 kann über den Abstandssensor 5 und die daraus ermittelte Relativgeschwindigkeit ermittelt werden und wird für die Regelung der Längsdynamik als Sollgeschwindigkeit vsoll = v2 übernommen anstelle einer vom Fahrer vorab als Wunschgeschwindigkeit vorgegebenen Setzgeschwindigkeit.In phase 1 ( 2a ) recognizes the distance control unit 2 the slower moving front vehicle F2 and slowly adjusts its speed v1 of the vehicle F1 to the speed v2 of the front vehicle F2. The speed v2 of the front vehicle F2 can via the distance sensor 5 and the relative speed determined therefrom is determined and is taken over as the desired speed vsoll = v2 for the regulation of the longitudinal dynamics instead of a set speed predetermined by the driver in advance as the desired speed.

Während der Phase 1 oder während des abstandsgeregelten Fahrbetriebs erkennt die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 im Vorausschauhorizont eine Geländekuppe (oder auch ein Gefälle) und erkennt somit, dass eine Fahrsituation gemäß dem Anwendungsfall A1 vorliegt. Die Fahrbestimmungseinheit 1 wählt dann die dem Anwendungsfall A1 zugeordnete Steuerungsvariante S1 als anzuwendende vorausschauende Fahrstrategie aus und ermittelt gemäß der ausgewählten Fahrstrategie einen Ort oder Zeitpunkt, an dem bzw. zu dem eine Schubphase oder Rollphase (Betriebphase mit Schleppmoment oder im Leerlauf) eingeleitet werden muss, um die Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 bis zum Erreichen des Scheitels der Kuppe um eine vorgegebene Geschwindigkeitsdifferenz Δv zu reduzieren. Beim Erreichen des ermittelten Ortes bzw. zu dem ermittelten Zeitpunkt wird die Phase 2 der ausgewählten Fahrstrategie gestartet. In dieser Phase wird, wie in der DE 10 2009 040 682 A1 beschrieben, vor der Kuppe (bzw. vor dem Gefälle) frühzeitig die Schubphase oder Rollphase eingeleitet. Dadurch wird die Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1, wie in 2b gezeigt, um die vorgegebene Geschwindigkeitsdifferenz Δv reduziert. Diese Geschwindigkeitsabsenkung um die Geschwindigkeitsdifferenz Δv kann aber kurz darauf in Phase 3 beim Bergabfahren ohne Einsatz von Kraftstoff wieder ausgeglichen werden. Durch die frühzeitige Aktivierung der Phase 2 kann so Kraftstoff eingespart werden ohne die Fahrleistung zu sehr zu verringern.During phase 1 or during the distance-controlled driving operation, the driving strategy determination unit detects 1 in Vorschauhorizont a terrain crest (or a slope) and thus recognizes that a driving situation according to the application A1 exists. The Running deciding unit 1 then selects the control variant S1 assigned to the application case A1 as the anticipatory driving strategy to be used and, according to the selected driving strategy, determines a location or time at which a thrust phase or rolling phase (operating phase with drag torque or idling) has to be initiated by the speed v1 of the vehicle F1 until reaching the top of the dome to reduce by a predetermined speed difference .DELTA.v. Upon reaching the determined location or at the time determined, the phase 2 of the selected driving strategy is started. At this stage, as in the DE 10 2009 040 682 A1 described before the dome (or before the slope) early on the push phase or roll phase initiated. Thereby, the speed v1 of the vehicle F1 becomes, as in FIG 2 B shown reduced by the predetermined speed difference .DELTA.v. However, this speed reduction by the speed difference Δv can be compensated shortly afterwards in phase 3 when driving downhill without the use of fuel. The early activation of Phase 2 can thus save fuel without reducing the driving performance too much.

Um diese Steuerungsvariante S1 im abstandsgeregelten Fahrbetrieb umsetzen zu können, müssen die von der Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 geforderten Stelleingriffe Priorität gegenüber den von der Abstandsregeleinheit 2 geforderten Stelleingriffen erhalten, um die Schub- bzw. Rollphase durchzusetzen. Diese verursacht eine vorübergehende Vergrößerung des Abstandes zum vorausfahrenden Frontfahrzeug F2.In order to be able to implement this control variant S1 in the distance-controlled driving mode, those required by the driving strategy determination unit 1 Requested control intervention priority over that of the distance control unit 2 required actuating interventions received to enforce the push or roll phase. This causes a temporary increase in the distance to the vehicle in front F2.

Um den Abstand nicht zu groß werden zu lassen, sollte die vorgegebene Geschwindigkeitsdifferenz Δv an die momentanen Verkehrsverhältnisse angepasst werden. Registriert beispielsweise der Abstandssensor 5 viel umgebenden Verkehr und damit eine hohe Verkehrsdichte oder wird eine entsprechende Information über eine Kommunikationseinrichtung empfangen, so kann die Ausprägung der für diesen Anwendungsfall A1 maßgeblichen Steuerungsvariante S1 über den Parameter Geschwindigkeitsdifferenz Δv oder über eine die einstellbare maximale Zeitdauer der Geschwindigkeitsabsenkung verringert oder ganz abgeschaltet werden. Hierdurch werden Situationen mit häufigem Einscheren von überholenden Fahrzeugen oder Beeinträchtigung des nachfolgenden Verkehrs vermieden.In order not to let the distance become too large, the predefined speed difference Δv should be adapted to the current traffic conditions. For example, registers the distance sensor 5 a lot of surrounding traffic and thus a high traffic density or information is received via a communication device, the expression of the relevant for this application A1 control variant S1 via the parameter speed difference .DELTA.v or over the adjustable maximum time duration of the speed reduction can be reduced or switched off completely. As a result, situations are avoided with frequent Einscheren overtaking vehicles or impairment of subsequent traffic.

Nach dem Passieren des Scheitels der Kuppe wird Phase 3 eingeleitet. Gemäß 2c wird das Fahrzeug in dieser Phase die Geschwindigkeitsdifferenz Δv wieder abbauen und danach noch weiter Geschwindigkeit aufbauen, um die durch die vorausschauende Geschwindigkeitabsenkung aufgebaute zusätzliche Abstandslücke zum vorausfahrenden Frontfahrzeug F2 wieder zu schließen. Dies geschieht ohne Einsatz von Kraftstoff durch die Hangabtriebskraft im Gefälle. Die Phase 3 wird beendet, wenn das Fahrzeug wieder den für die übliche Abstandsregelung geltenden Sollabstand zum Frontfahrzeug F2 erreicht hat. Nach Beendigung der Phase 3 erfolgt ein Wechsel von der ausgewählten prädiktiven Fahrstrategie zu der üblichen Abstandsregelung, d. h. die Längsregelung wird durch die Abstandsregeleinheit 2 übernommen. Aufgrund der prädiktiven Fahrstrategie konnte durch die vorübergehende Geschwindigkeitsabsenkung vor der Kuppe und der damit verbundenen Vergrößerung des Fahrzeugzwischenabstandes Kraftstoff eingespart werden, ohne Fahrleistung zu verlieren.After passing the top of the dome, phase 3 is initiated. According to 2c During this phase, the vehicle will again reduce the speed difference Δv and then continue to build up speed in order to close the additional distance gap built up by the anticipatory speed reduction to the preceding vehicle in front F2. This is done without the use of fuel by the slope force in the fall. Phase 3 is terminated when the vehicle has again reached the standard distance control distance to the front vehicle F2. After completion of the phase 3, a change from the selected predictive driving strategy to the usual distance control, ie the longitudinal control is performed by the distance control unit 2 accepted. Due to the predictive driving strategy, fuel could be saved by the temporary lowering of the speed in front of the summit and the associated increase in the distance between the vehicles without losing any driving performance.

Anwendungsfall A2: Abstandsregelung beim Passieren einer SenkeApplication A2: Distance control when passing a sink

Der Anwendungsfall A2 ist in den 3a bis 3c dargestellt. Die diesem Anwendungsfall A2 zugeordnete Steuerungsvariante S2 umfasst ebenfalls 3 Phasen, nämlich eine Andockphase als Phase 1 (3a), eine Phase „Vergrößerung des Abstands” als Phase 2 (3b) und eine Phase „Schwungspitze in der Senke” als Phase 3 (3c). Die Phase 1 kann auch hier entfallen, wenn das Fahrzeug F1 dem Frontfahrzeug F2 bereits in dem durch die Abstandsregeleinheit 2 einzuregelnden Sollabstand folgt.The application case A2 is in the 3a to 3c shown. The control variant S2 assigned to this application case A2 likewise comprises 3 phases, namely a docking phase as phase 1 (FIG. 3a ), a phase "increasing the distance" as phase 2 ( 3b ) and a phase "turning point in the sink" as phase 3 ( 3c ). Phase 1 can also be omitted here if the vehicle F1 is already in front of the vehicle F2 by the distance control unit 2 The nominal distance to be regulated follows.

Die in 3a gezeigte Andockphase des Anwendungsfalls A2 ist identisch zur Phase 1 der Steuerungsvariante S1. Die Abstandsregeleinheit 2 ermittelt die Fahrgeschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 und übernimmt diese als Sollgeschwindigkeit vsoll = v2 anstelle der vom Fahrer des Fahrzeugs F1 vorgegebenen Setzgeschwindigkeit.In the 3a shown docking phase of the application A2 is identical to the phase 1 of the control variant S1. The distance control unit 2 determines the driving speed v2 of the front vehicle F2 and accepts it as the target speed vsoll = v2 instead of the set speed specified by the driver of the vehicle F1.

Während der Phase 1 oder während des abstandsgeregelten Fahrbetriebs registriert die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 eine Geländesenke oder ein eine Ebene auslaufendes Gefälle und wählt die dem Anwendungsfall A2 zugeordneter Steuerungsvariante S2 als anzuwendende prädiktive Fahrstrategie aus. Das Prädiktionsmodul 8 ermittelt, an welchem Ort und wie stark im Gefälle vor der Senke bzw. der Ebene gebremst werden muss, um den Abstand zum Frontfahrzeug F1 derart zu vergrößern, dass eine vordefinierte Schwungspitze (kinetische Energie) in der Senke bzw. in der Ebene möglich wird. Beim Erreichen des ermittelten Ortes wird die in 3b gezeigte Phase 2 der Steuerungsvariante S2 eingeleitet. In Phase 2 löst das Fahrstrategiemodul 8 über eine leichte Verstärkung eines Bremseingriffs oder Absenkung der dem Konstantgeschwindigkeitsregler 11 zugeführten oberen Geschwindigkeitsgrenze v_max eine Vergrößerung des Abstandes zum Frontfahrzeug F2 aus, so dass eine zusätzliche Abstandslücke zum Frontfahrzeug F2 entsteht. Sofern keine Verletzung der vorgegebenen Sicherheitsanforderungen von der Abstandsregeleinheit 2 und der Antriebsstrangsteuerungseinheit 3 festgestellt wurde, wird dieser Vorgabe vorübergehend Priorität gewährt.During the phase 1 or during the distance-controlled driving operation, the driving strategy determination unit 1 registers a terrain depression or a gradient that runs down a plane and selects the control variant S2 assigned to the application case A2 as the predictive driving strategy to be used. The prediction module 8th Determines at what location and how much in the slope before the sink or the plane must be braked to increase the distance to the front vehicle F1 such that a predefined flywheel (kinetic energy) in the sink or in the plane is possible. Upon reaching the determined location, the in 3b shown phase 2 of the control variant S2 initiated. In phase 2, the driving strategy module triggers 8th via a slight increase in a braking intervention or lowering of the constant velocity regulator 11 supplied upper speed limit v_max an increase in the distance to the front of the vehicle F2, so that an additional gap gap to the front vehicle F2 arises. Unless there is a violation of the given Safety requirements from the distance control unit 2 and the powertrain control unit 3 has been identified, priority is temporarily given to this requirement.

Gemäß 3c werden in der Phase 3 rechtzeitig vor dem Erreichen des Scheitelpunktes der Senke bzw. dem Ende des Gefälles die Bremsen gelöst indem die obere Geschwindigkeitsgrenze v_max oder die Geschwindigkeitsvorgabe des Fahrstrategiemoduls 8 angehoben wird, so dass des Fahrzeug F1 daraufhin durch die Hangabtriebskraft Schwung aufnimmt und seine Geschwindigkeit v1 bis zum Erreichen des Scheitelpunktes der Senke oder dem Ende des Gefälles auf einen Wert aufbaut, der um eine vorgegebene Geschwindigkeitsdifferenz höher ist als die in Phase 1 bestimmte Sollgeschwindigkeit vsoll. Hierdurch wird die zuvor aufgebaute Abstandslücke wieder abgebaut. Die Kraftstoffeinsparung wird dadurch erreicht, der Abstand zum Frontfahrzeug F2 vorausschauend vergrößert wird, um dem Fahrzeug F1 die Möglichkeit zu geben vor dem Scheitelpunktes der Senke oder vor dem Ende des Gefälles Schwung zu nehmen, d. h. zusätzliche kinetische Energie aufzubauen, die dann in der anschließenden Steigung bzw. Ebene zum Antreiben des Fahrzeugs mitbenutzt wird.According to 3c In phase 3, in time before reaching the vertex of the dip or the end of the gradient, the brakes are released by the upper speed limit v_max or the speed specification of the driving strategy module 8th is raised so that the vehicle F1 then absorbs momentum by the downhill force and builds its speed v1 until reaching the vertex of the dip or the end of the dip to a value which is higher by a predetermined speed difference than the target speed vsoll determined in phase 1 , As a result, the previously established distance gap is reduced again. The fuel economy is achieved by anticipating the distance to the front vehicle F2 to give the vehicle F1 the opportunity to swing ahead of the vertex of the dip or before the end of the dip, ie to build up additional kinetic energy, which then in the subsequent climb or plane for driving the vehicle is shared.

Die Phase 3 wird nach dem Verlassen des Gefälles in der anschließenden Steigung bzw. Ebene beendet. Vorteilhafterweise wird die Phase 3 nach dem Abbau des Geschwindigkeitsüberschusses, d. h. nach dem Angleichen der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 an die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2. Nach Beendigung der Phase 3 übernimmt die Abstandsregeleinheit 2 wieder die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeuges F1, d. h. es findet ein Wechsel von der ausgewählten prädiktiven Fahrstrategie zu einer herkömmlichen Abstandsregelung statt.Phase 3 is terminated after leaving the gradient in the subsequent grade or level. Advantageously, the phase 3 after the reduction of the excess speed, ie after the adjustment of the speed v1 of the vehicle F1 to the speed v2 of the front vehicle F2. After completion of phase 3, the distance control unit takes over 2 Again, the control of the longitudinal dynamics of the vehicle F1, ie there is a change from the selected predictive driving strategy to a conventional distance control instead.

Anwendungsfall A3: Abstandsregelung beim Bergauffahren mit VolllastApplication A3: Distance control when driving uphill at full load

Der Anwendungsfall A3 ist in den 4a bis 4c dargestellt. Die diesem Anwendungsfall A3 zugeordnete Steuerungsvariante S3 umfasst ebenfalls 3 Phasen, nämlich eine Andockphase als Phase 1 (4a), eine Phase „Vergrößerung des Abstands” als Phase 2 (4b) und eine Phase „Schwungmitnahme in die Steigung” als Phase 3 (4c).The application case A3 is in the 4a to 4c shown. The control variant S3 assigned to this application case A3 likewise comprises 3 phases, namely a docking phase as phase 1 (FIG. 4a ), a phase "increasing the distance" as phase 2 ( 4b ) and a phase "swing in the slope" as phase 3 ( 4c ).

In Phase 1 (4a) befindet sich das Fahrzeug F1 im abstandsgeregelten Zustand, d. h. die Fahrstrategiebestimmungseinheit 1 benutzt die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 als neue Sollgeschwindigkeit vsoll = v2 anstelle der von Fahrer vorgegebenen Setzgeschwindigkeit. Das Prädiktionsmodul 7 erkennt einen mit Volllast zu befahrenen steilen Berg und einen einem deutlichen Abfall der Geschwindigkeit am Berg. Das Fahrstrategiemodul 8 erkennt daran dass der Anwendungsfall A3 vorliegt und wählt dementsprechend die zugehörige Steuerungsvariante S3 als anzuwendende prädiktive Fahrstrategie aus.In phase 1 ( 4a ), the vehicle F1 is in the distance-controlled state, that is, the driving strategy determination unit 1 uses the speed v2 of the front vehicle F2 as the new target speed vsoll = v2 instead of the set speed set by the driver. The prediction module 7 recognizes a full-load steep mountain and a significant drop in speed on the mountain. The driving strategy module 8th recognizes that the application case A3 is present and accordingly selects the associated control variant S3 as the predictive driving strategy to be used.

In Phase 2 (4b) beginnt das IPPC-System vorausschauend die Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 leicht abzusenken, um hierdurch den Abstand zum Frontfahrzeug F2 zu vergrößern. Der Abstand wird derart vergrößert, dass anschließend noch vor der Steigung durch zusätzlichen Kraftstoffeinsatz Schwung geholt werden kann, der dann in der Steigung abgebaut werden kann, ohne das das Frontfahrzeug F2 eine Bremsung erzwingt. Hierfür wird im Prädiktionsmodul 7 eine Leistungsabschätzung des Frontfahrzeugs F2 durchgeführt. Falls das Leistungsvermögen des Frontfahrzeugs F2 deutlich unter dem des eigenen Fahrzeugs F1 liegt oder beispielsweise nach einem Zielobjektwechsel noch nicht abschätzbar ist, wird das Leistungsvermögen des Frontfahrzeugs F2 entweder als gering vorausgesetzt oder die Steuerungsvariante S3 wird als eine nicht anwendbare Option verworfen.In phase 2 ( 4b ), the IPPC system begins to anticipate the speed v1 of the vehicle F1 slightly lower, thereby increasing the distance to the front vehicle F2. The distance is increased so that subsequently can be brought before the slope by additional fuel use momentum, which can then be reduced in the slope without the front vehicle F2 forces a brake. This is done in the prediction module 7 performed a performance estimate of the front vehicle F2. If the performance of the head-on vehicle F2 is significantly lower than that of the subject vehicle F1 or, for example, can not yet be estimated after a target change, the performance of the front-end vehicle F2 is either assumed to be low or the control variant S3 is discarded as a non-applicable option.

Nachdem ein ausreichend großer Abstand zum Frontfahrzeug F2 aufgebaut worden ist, wird das Fahrzeug F1 in Phase 3 (4c) unmittelbar vor der Steigung durch ein zusätzliches Antriebsmoment beschleunigt, um mit einer Schwungspitze in die Steigung zu fahren. Dadurch kann eine Gangrückschaltung auf der Steigung verzögert oder sogar verhindert werden, wodurch sich ein Verbrauchsvorteil ergibt. Idealerweise wird die Phase 3 beendet, wenn die Schwungspitze aufgebraucht ist, d. h. wenn der Abstand zum Frontfahrzeug F2 wieder dem von der Abstandsregeleinheit 2 einzuregelndem Sollabstand entspricht.After a sufficiently large distance to the front vehicle F2 has been established, the vehicle F1 is in phase 3 ( 4c ) accelerated immediately before the slope by an additional drive torque to drive with a flywheel in the slope. As a result, a gear shift on the slope can be delayed or even prevented, resulting in a consumption advantage. Ideally, phase 3 is terminated when the flywheel tip is exhausted, ie when the distance to the front vehicle F2 is again equal to that of the distance control unit 2 corresponds to the nominal distance to be regulated.

Wie in den vorherigen Anwendungsfällen A1, A2 übernimmt die Abstandsregeleinheit 2 nach Beendigung der Phase 3 wieder die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeuges F1.As in the previous applications A1, A2 takes over the distance control unit 2 after completion of phase 3 again the control of the longitudinal dynamics of the vehicle F1.

Anwendungsfall A4: Abstandsregelung beim Ausfahren aus steilem BergApplication A4: Distance control when driving out of a steep mountain

Der Anwendungsfall A4 ist in den 5a bis 5c dargestellt. Die diesem Anwendungsfall A4 zugeordnete Steuerungsvariante 54 umfasst ebenfalls 3 Phasen, nämlich eine Andockphase als Phase 1 (5a), eine Phase „Verzögerte Beschleunigung” als Phase 2 (5b) und eine Phase Schließen der Lücke im günstigen Gelände” als Phase 3 (5c).The application case A4 is in the 5a to 5c shown. The control variant assigned to this use case A4 54 also includes 3 phases, namely a docking phase as Phase 1 ( 5a ), a phase "Delayed acceleration" as phase 2 ( 5b ) and a phase closing the gap in favorable terrain "as Phase 3 ( 5c ).

In Phase 1 (5a) befindet sich das Fahrzeug F1 im abstandsgeregelten Zustand. Die Abstandsregeleinheit 2 ermittelt die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 und benutzt diese als neue Sollgeschwindigkeit vsoll = v2 für die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs F1.In phase 1 ( 5a ), the vehicle F1 is in the distance-controlled state. The distance control unit 2 determines the speed v2 of the front vehicle F2 and uses this as new Target speed vsoll = v2 for the control of the longitudinal dynamics of the vehicle F1.

Das Vorausschaumodul 6 erkennt das herannahende Ende der Steigung und die dann folgende Topografie mit deutlich geringerer Steigung bzw. Gefälle und erkennt daher, dass der Anwendungsfall A4 vorliegt. Das Fahrstrategiemodul 8 wählt daher die dem Anwendungsfall A4 zugeordnete Steuerungsvariante 52 als anzuwendende prädiktive Fahrstrategie aus.The lookahead module 6 recognizes the approaching end of the slope and then the following topography with significantly lower slope or gradient and therefore recognizes that the application case A4 is present. The driving strategy module 8th therefore chooses the control variant assigned to the use case A4 52 as the predictive driving strategy to be used.

Die herkömmliche Abstands- und Geschwindigkeitsregelung versucht unter Beibehaltung der Volllast die Sollgeschwindigkeit vsoll bzw. die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 so schnell wie möglich wieder zu erreichen, wenn das Frontfahrzeug F2 im flacher werdenden Gelände beschleunigt. Dies ist in aller Regel nicht die energieoptimale Lösung, Gemäß der ausgewählten Fahrstrategie wird daher in Phase 2 (5b) mit dem Beschleunigen gewartet, bis ein flacheres Gelände erreicht wird, um dann in Phase 3 mit geringerem Energieeinsatz als auf der Steigung erforderlich wäre zum Frontfahrzeug F2 wieder aufzuschließen. Durch diese zeitlich verzögerte Einleitung der Beschleunigung geht keine Fahrleistung verloren.The conventional distance and speed control tries to maintain the target speed vsoll or the speed v2 of the front vehicle F2 as fast as possible while maintaining the full load when the front vehicle accelerates F2 in flatter terrain. This is not usually the most energy-efficient solution, so according to the chosen driving strategy, in Phase 2 ( 5b ) with accelerating until a flatter terrain is achieved, then in Phase 3 with less energy input than on the slope would be required to reopen the front vehicle F2. Due to this time-delayed initiation of acceleration, no mileage is lost.

Die Phase 3 ist beendet, wenn das Fahrzeug F1 sich dem Frontfahrzeug F2 soweit genähert hat, dass der Abstand zum Frontfahrzeug F2 wieder dem von der Abstandsregeleinheit 2 einzuregelndem Sollabstand entspricht.Phase 3 is ended when the vehicle F1 has approached the front vehicle F2 so far that the distance to the front vehicle F2 again corresponds to the desired distance to be adjusted by the distance control unit 2.

Anwendungsfall A5: Abstandsregelung durch SegelnApplication A5: Distance control by sailing

Der Anwendungsfall A5 ist in den 6a bis 6c dargestellt. Die diesem Anwendungsfall A5 zugeordnete Steuerungsvariante S5 umfasst ebenfalls 3 Phasen, nämlich eine Andockphase als Phase 1 (6a), eine Phase „Abstandsvergrößerung vor dem Rollen” als Phase 2 (6b) und eine Phase „EcoRoll und Schließen der Lücke” als Phase 3 (6c).The use case A5 is in the 6a to 6c shown. The control variant S5 assigned to this application case A5 likewise comprises 3 phases, namely a docking phase as phase 1 (FIG. 6a ), a phase "distance increase before rolling" as phase 2 ( 6b ) and a Phase "EcoRoll and closing the gap" as Phase 3 ( 6c ).

In Phase 1 (6a) befindet sich das Fahrzeug F1 im abstandsgeregelten Zustand. Die Abstandsregeleinheit 2 ermittelt die Geschwindigkeit v2 des Frontfahrzeugs F2 und benutzt diese als neue Sollgeschwindigkeit vsoll = v2 für die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs F1.In phase 1 ( 6a ), the vehicle F1 is in the distance-controlled state. The distance control unit 2 determines the speed v2 of the front vehicle F2 and uses this as a new target speed vsoll = v2 for the control of the longitudinal dynamics of the vehicle F1.

Das Vorausschaumodul 6 erkennt ein leicht abschüssiges Gelände, das sich gut zum Rollen, auch als „Segeln” bezeichnet; eignet. Das Fahrstrategiemodul 8 erkennt daran, dass der Anwendungsfall A5 vorliegt und wählt daher die zugehörige Steuerungsvariante S5 als anzuwendende Fahrstrategie aus.The lookahead module 6 recognizes a slightly sloping terrain, which is good for rolling, also called "sailing"; suitable. The driving strategy module 8th recognizes that the application case A5 is present and therefore selects the associated control variant S5 as the driving strategy to be used.

Das Prädiktionsmodul 7 prüft, ob eine Überhöhung der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 gegenüber der aktuellen Sollgeschwindigkeit vsoll erzielbar ist, wenn in dem erkannten abschüssigen Gelände eine Rollphase eingeleitet wird, bei der das Fahrzeug F1 mit Schleppmoment oder im Leerlauf betrieben wird. Wenn das der Fall ist, ermittelt das Fahrstrategiemodul 8 den Zeitpunkt oder Ort, an dem vorsorglich eine Reduzierung der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs F1 eingeleitet werden muss, um den Abstand zum Frontfahrzeug F2 vor Beginn der Rollphase soweit zu vergrößern, dass dieser zusätzliche Abstand in der anschließenden Rollphase durch prädizierte Überhöhung der Geschwindigkeit v1 wieder kompensiert wird. In Phase 2 (6b) werden dann rechtzeitig zu dem ermittelten Zeitpunkt oder an dem ermittelten Ort die Stelleingriffe eingeleitet, die zur Geschwindigkeitsreduzierung oder Abstandsvergrößerung erforderlichen sind.The prediction module 7 checks whether an increase of the speed v1 of the vehicle F1 relative to the current desired speed vsoll can be achieved if a roll phase is initiated in the detected sloping terrain, in which the vehicle F1 is operated with drag torque or idle. If that is the case, the driving strategy module determines 8th the point in time or place at which, as a precaution, a reduction in the speed v1 of the vehicle F1 has to be initiated in order to increase the distance to the front vehicle F2 before the start of the taxiing phase so that this additional distance compensates again in the subsequent taxiing phase by a predicted increase in the speed v1 becomes. In phase 2 ( 6b ) are then initiated in time for the determined time or at the determined location, the control actions that are required for speed reduction or increase in distance.

In Phase 3 (5c) wird die Rollphase eingeleitet und der dabei aufgebaute Schwung ausgenutzt, um Kraftstoff zu sparen und um die den vorsorglich aufgebauten zusätzlichen Abstand zum Frontfahrzeug F2 wieder abzubauen.In phase 3 ( 5c ), the rolling phase is initiated and exploited the built-up momentum to save fuel and to reduce the precautionary built additional distance to the front vehicle F2 again.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: FahrstrategiebestimmungseinheitDriving strategy determination unit
22: AbstandsregeleinheitDistance control unit
33: AntriebsstrangsteuerungseinheitPowertrain control unit
44: Positionsbestimmungseinrichtung (GPS-Empangseinrichtung)Position determining device (GPS receiving device)
55: Abstandssensordistance sensor
66: VorausschaumodulPredictive module
77: Prädiktionsmodulprediction
88th: FahrstrategiemodulDriving strategy module
99: Sensorauswerteeinheitsensor evaluation
1010: AbstandsreglerAdaptive Cruise Control
1111: Konstantgeschwindigkeitsregler (Tempomatregler)Constant speed controller (cruise control)
1212: GangschaltesteuereinheitGang Switch control unit
1313: AntriebsstrangmomentenkoordinatorPowertrain torque coordinator
1414: Motorbremseengine brake
1515: Betriebsbremseservice brake
1616: DauerbremseMountain brake
1717: Elektromotorelectric motor
1818: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
2020: Information über vorausfahrende FahrzeugeInformation about vehicles in front
2121: Eingriffsinformationintervention information
2222: Stellanforderungen für SollgeschwindigkeitsvorgabeSetting requirements for setpoint velocity
2323: Stellanforderungen für GangwahlSetting requirements for gear selection
24 24: Zustandssignalestate signals
2525: Zustandssignalestate signals
2626: Stellanforderungen für AbstandsregelungSetting requirements for distance control
F1F1: eigenes FahrzeugOwn vehicle
F2F2: vorausfahrendes Fahrzeug (Frontfahrzeug)preceding vehicle (front vehicle)
vv: Geschwindigkeitspeed
vsollvsoll: Sollgeschwindigkeittarget speed
ss: Entfernungdistance
v1v1: Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs F1Speed of own vehicle F1
v2v2: Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs F2Speed of the preceding vehicle F2
Δv.DELTA.v: Geschwindigkeitsdifferenzspeed difference

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4209147 C1 [0003]
DE 10345319 A1 [0004]
DE 102008019174 A1 [0005]
DE 102009040682 A1 [0006, 0044]

Claims

Device for controlling the longitudinal dynamics (v1) of a vehicle (F1), with a distance control unit ( 2 ) for detecting a preceding vehicle in front (F2) and for generating parking requests ( 26 ) for the regulation of the distance between the vehicle (F1) and the front vehicle (F2), characterized in that - a driving strategy determination unit ( 1 ) for the generation of consumption-optimized setting requirements ( 21 . 22 . 23 ) is provided for a consumption-optimized control of the longitudinal dynamics (v1) of the vehicle (F1), the consumption-optimized setting request ( 21 . 22 . 23 ) are generated according to a situation-dependent selected driving strategy to be used, - that a drive train control unit ( 3 ) for the regulation and coordination of control actions on a drive train ( 14 - 19 ) of the vehicle (F1) as a function of the setting requirements ( 26 ) of the pitch control unit ( 2 ) and the driving strategy determination unit ( 1 ), and - that the drive train control unit ( 3 ), the parking request ( 21 . 22 . 23 ) of the driving strategy determination unit ( 1 ) compared to the setting requirements ( 26 ) of the pitch control unit ( 2 ) prioritize depending on the selected control variants, provided that given safety requirements are not violated.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the driving strategy determination unit ( 1 ) - a lookahead module ( 6 ) for determining a look-ahead horizon as a function of the current position of the vehicle (F1), - a prediction module ( 7 ) for predicting driving conditions of the vehicle (F1) and the front vehicle (F2), and - a driving strategy module ( 8th ) for selecting the driving strategy to be used as a function of a use case that can be selected from a set of predefined application cases (A1-A6) and for generating the further setting requests ( 21 . 22 . 23 ) depending on the selected driving strategy.

Method for controlling the longitudinal dynamics (v1) of a vehicle (F1) taking into account a preceding leading vehicle (F2), in which, in a distance control step, setting requests (V1) 26 ) for distance-regulating control interventions on a drive train ( 14 - 19 ) of the vehicle (F1), characterized in that - in a prediction control step, predictive adjustment requirements ( 21 . 22 . 23 ) for consumption-optimized control inputs on the drive train ( 14 - 19 ) of the vehicle (F1) are generated if a prediction reveals that one of a plurality of predefined applications (A1-A6) is present, and - in a coordination step, the predictive setting requirements ( 21 . 22 . 23 ) with respect to the setting requirements generated in the distance control step ( 26 ), provided that given security requirements are not violated.

A method according to claim 3, characterized in that the safety requirements relate at least to the observance of a predefinable safety distance to the front vehicle (F2).

Method according to Claim 3 or 4, characterized in that - in the prediction control step it is checked whether one of the predefined application cases exists (A1-A6), - if one of the predefined application cases (A1-A6) consists of a set of predetermined control variants (S1 -S6) a control variant assigned to the present application is selected as the driving strategy to be used, and - that the predictive setting requirements ( 21 . 22 . 23 ) are generated according to the driving strategy to be used.

A method according to claim 5, characterized in that the predetermined applications (A1-A6) relate to driving in a terrain with gradients and / or gradients and that at least one of the control variants (S1-S6) provides that the distance to the front vehicle (F2 ) as a function of the terrain profile is anticipated by lowering the speed (v1) of the vehicle (F1) is increased to then have sufficient space for a speed increase by exploiting an existing or resulting in the field swing.

A method according to claim 6, characterized in that the reduction of the speed (v1) of the vehicle (F1) corresponds to a speed difference (Δv), which is predetermined as a function of the traffic density.