DE102012200085A1

DE102012200085A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012200085A1
Application number: DE102012200085A
Authority: DE
Inventors: Martin Johannaber; Stefan Otterbein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2013-07-04
Also published as: CN103192835B; FR2985237B1; ITMI20122166A1; FR2985237A1; CN103192835A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, der eine aktuelle Zeitkonstante (T) verwendet, wobei der Ausrollalgorithmus ausgebildet ist, um einen Startpunkt zu ermitteln, an dem ein Ausrollvorgang des Fahrzeuges initiiert und/oder angepasst wird. Das Verfahren (100) weist einen Schritt (120) des Bestimmens einer adaptierten Zeitkonstanten (Tad) unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstante (T) und/oder einer Positionsinformation (140) und/oder einer Geschwindigkeitsinformation (140) des Fahrzeuges auf. Ferner weist das Verfahren (100) einen Schritt (130) des Ersetzens der aktuellen Zeitkonstante (T) im Ausrollalgorithmus durch die adaptierte Zeitkonstante (Tad) auf.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus in einem Fahrzeug auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Bei der Verwendung von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr sind häufig Änderungen der Fahrgeschwindigkeit erforderlich, welche durch externe Vorgaben initiiert werden, beispielsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen. Hierbei werden Bremsvorgänge eingeleitet, bei welchen Energie dem System „Kraftfahrzeug“ entzogen wird, bzw. die kinetische Energie bzw. der Schwung des Fahrzeuges wird nicht optimal ausgenutzt. Verfahren zum Ausrollen und zur Massen- bzw. Parameterschätzung gehören zum Stand der Technik. Die hierbei verwendete Fahrwiderstandsgleichung selbst und das zugrunde liegende mathematische Modell zur Berechnung des Ausroll-Startzeitpunkts gehören zum Stand der Technik.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 054 327 A1 beschreibt ein Verfahren zur Schwungnutzung eines Kraftfahrzeuges.
Die Patentschrift DE 197 24 092 B4 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrzeugmasse.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
In Kraftfahrzeugen wird eine Kraftstoff sparende Fahrweise gewünscht. Dazu wird beispielsweise ein Ausrollassistent implementiert, der den Fahrer oder ein entsprechendes Assistenzsystem rechtzeitig vor einer Geschwindigkeitsbeschränkung zum Ausrollen lassen des Fahrzeugs veranlasst, wobei im Ausrollen die Kraftstoffzufuhr zum Motor unterbrochen sein und der Verbrennungsmotor im Schubbetrieb arbeiten kann oder der Motor vom Antriebsstrang abgekoppelt („Segel“-Betrieb) sein kann. Zur Realisierung der Funktionalität des Ausrollassistenten ist es von Vorteil, für jede Ausrollsituation eine Ausrollkurve zu bestimmen, über die wiederum der Zeitpunkt und/oder die Position bestimmt werden kann, ab wann der Ausrollvorgang beginnen soll. Vorteilhafterweise kann die Funktionalität der Ausrollfunktion ohne Aufwand für unterschiedliche Werte der Fahrzeugparameter bzw. Fahrzeuge und Umgebungsbedingungen sichergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, der eine aktuelle Zeitkonstante verwendet, wobei der Parameter ausgebildet ist, das Ausrollverhalten eines Fahrzeugs mit angekoppeltem oder vom Antriebsstrang abgekoppeltem Motor zu charakterisieren, wobei der Ausrollalgorithmus ausgebildet ist, einen Startpunkt zu ermitteln, an dem ein Ausrollvorgang des Fahrzeuges initiiert und/oder angepasst wird, wobei das Verfahren die folgende Schritte aufweist:
Bestimmen einer adaptierten Zeitkonstante unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstante und/oder einer Positionsinformation und/oder einer Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeuges;
Ersetzen der aktuellen Zeitkonstante im Ausrollalgorithmus durch die adaptierte Zeitkonstante.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug handeln. Unter einem Ausrollalgorithmus kann ein Verfahren verstanden werden, welches einen Zeitpunkt und gleichzeitig oder alternativ eine Position des Fahrzeuges ermittelt, ab welchem das Fahrzeug ausrollen kann, um an einer definierten Position eine neue Sollgeschwindigkeit zu erreichen. Unter einer Positionsinformation kann eine Start-Position, eine Ziel-Position und gleichzeitig oder alternativ eine tatsächlich erreichte Ankunftsposition verstanden werden. Unter einer Geschwindigkeitsinformation kann eine Start-Geschwindigkeit, eine Ziel-Geschwindigkeit und gleichzeitig oder alternativ eine tatsächlich erreichte Ankunftsgeschwindigkeit verstanden werden. Vorteilhaft ist die einfache Parameteradaption anhand der Abweichung des vorausberechneten und des realen Ausrollvorgangs. Auch für eine Parameteridentifikation während des realen Ausrollens ist eine vereinfache Gleichung vorteilhafter.
Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Verwendens eine aktuelle Zeitkonstante verwendet werden, die einen Parameter zur Vorhersage des Ausrollverhaltens des Fahrzeugs insbesondere mittels einer linearen Gleichung, darstellt, wobei die Gleichung insbesondere den Parameter ähnlich zu einem PT1-Glied in der Regelungstechnik als Zeitkonstante enthält. Die Berechnung des Ausrollverhaltens mit einer Funktion, in der die Zeitkonstante viele Faktoren zusammenfasst, erlaubt eine effiziente Berechnung des Ausrollverhaltens.
Günstigerweise wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schritt des Bestimmens die adaptierte Zeitkonstante unter Verwendung von positionsbasierten Ausrollgrößen, insbesondere einer Start-Position, einer Ziel-Position und einer tatsächlich erreichten Ankunftsposition und gleichzeitig oder alternativ unter Verwendung von geschwindigkeitsbasierten Ausrollgrößen, insbesondere wie einer Start-Geschwindigkeit, einer Ziel-Geschwindigkeit und einer tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit, angepasst. Diese Parameter sind einfach zu bestimmen.
Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Bestimmens die aktuelle Zeitkonstante mit einer, insbesondere in Abhängigkeit der tatsächlichen Ankunftsgeschwindigkeit oder in Abhängigkeit der Position, an der das Fahrzeug die Zielgeschwindigkeit erreicht, monoton steigenden Funktion multipliziert werden, um die adaptierte Zeitkonstante (T_ad) zu bestimmen. Das heißt, bei einer gegenüber einer gewünschten Ankunftsgeschwindigkeit erhöhten tatsächlichen Ankunftsgeschwindigkeit wird die aktuelle Zeitkonstante mit einem Faktor größer eins multipliziert. Diese Steigerung stellt eine Veränderung "in die richtige Richtung“ sicher, sodass die gewünschte Ankunftsgeschwindigkeit und die tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit sich annähern oder zusammenfallen. Ist die (tatsächliche) Ankunftsgeschwindigkeit zu groß, wird also die aktuelle Zeitkonstante vergrößert, ist die tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit zu klein, wird die aktuelle Zeitkonstante verkleinert.
Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Bestimmens eine Division unter Verwendung der Start-Geschwindigkeit, der Ziel-Geschwindigkeit und der tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit und/oder eine Division unter Verwendung der Startposition (s₀), der Zielposition (s₁) und der Position s(v_Fz = v₁), an der das Fahrzeug die Ziel-Geschwindigkeit (v₁) erreicht, durchgeführt werden, um die adaptierte Zeitkonstante zu bestimmen. Dies erlaubt eine einfache Berechnung mit nur geringem Rechenaufwand.
Vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Bestimmens die adaptierte Zeitkonstante unter Verwendung eines Fahrzeugsteuerungssignals bestimmt wird. Unter einem Fahrzeugsteuerungssignal kann ein Signal verstanden werden, welches eine Information zur Steuerung des Fahrzeugs repräsentiert, wie beispielsweise das Betätigen des Bremspedals oder des Gaspedals. Ein Fahrzeugsteuerungssignal kann auch durch ein Signal eines Fahrerassistenzsystems wie beispielsweise eines Tempomats repräsentiert sein, mit welchem dieser auf das Ausrollen des Fahrzeugs Einfluss nehmen kann. Durch die Verwendung des Fahrzeugsteuerungssignals innerhalb des Verfahrens kann die adaptierte Zeitkonstante auch dann korrekt berechnet werden, wenn durch ein Eingreifen eines Fahrers oder eines Assistenzsystems die tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit mit der Zielgeschwindigkeit übereinstimmt.
Günstig ist es auch, wenn in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Schritt des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung des Ausrollalgorithmus ermittelt wird, wobei am Startpunkt ein Ausrollen des Kraftfahrzeuges initiiert wird, wobei im Schritt des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstanten und gleichzeitig oder alternativ Daten einer digitalisierten Karte eines Straßennetzes und gleichzeitig oder alternativ Positionsinformationen und gleichzeitig oder alternativ Geschwindigkeitsinformationen des Fahrzeuges ermittelt wird. Wenn im richtigen Moment die Energiezufuhr zum Motor abgeschaltet wird und somit das Fahrzeug ab diesem Moment ausrollt und ohne erneuten Beschleunigungsvorgang oder Abbremsen mithilfe der Bremsanlage die Zielgeschwindigkeit erreicht, so können sowohl Kosten als auch Energie eingespart werden. Eine präzise Bestimmung des Startpunktes der Ausrollphase ist hierfür ein wichtiger Aspekt.
Günstig ist es auch, wenn die Schritte des Berechnens und des Ersetzens während des Ausrollvorgangs für vordefinierte Geschwindigkeitsstützstellen unter Verwendung von geschwindigkeitsbasierten und/oder positionsbasierten Ausrollgrößen durchgeführt werden. Durch die Verwendung der Geschwindigkeitsstützstellen, können während des Ausrollvorgang abschnittsweise für die durch die Geschwindigkeitsstützstellen definierten Geschwindigkeitsbereiche jeweils eine separate Zeitkonstanten adaptiert werden.
Günstig ist es auch, wenn in einem Schritt des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung zumindest einer vordefinierten Geschwindigkeits-Stützstelle und/oder einer Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeuges während des Ausrollvorgangs neu ermittelt wird. Anstelle der Ausrollkurve für den ganzen Ausrollvorgang mit nur einem Parameter, d. h. der aktuellen Zeitkonstanten, zu berechnen und erst am Ende des Ausrollvorgangs eine Korrektur der aktuellen Zeitkonstanten vorzunehmen kann unter Verwendung der vordefinierten Stützstellen einer neuer Startpunkt und ein neuer Zielpunkt ermittelt werden und gleichzeitig oder alternativ die aktuelle Zeitkonstante adaptiert werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Ausrollvorgang in mehrere Abschnitte unterteilt werden und für jeden Abschnitt kann eine Zeitkonstante neu adaptiert werden. Durch die Unterteilung des Ausrollvorgangs in mehrere Teilabschnitte und mehrfaches Adaptieren der Zeitkonstante kann schneller eine angepasste Zeitkonstante ermittelt werden und der Ausrollvorgang kann genauer bestimmt werden.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederholt ausgeführt. Der Fehler beziehungsweise die Abweichung der tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit von der Ziel-Geschwindigkeit kann bei jedem Durchlauf verringert werden. Es kann notwendig sein, mehrere Adaptionsschritte, d. h. rekursive Wiederholungen von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß beispielsweise einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform, durchzuführen, um den optimalen Wert der Zeitkonstanten zu ermitteln, bei dem die Ankunftsgeschwindigkeit mit der Zielgeschwindigkeit (d. h. der gewünschten Ankunftsgeschwindigkeit) übereinstimmt. In der Theorie kann die Abweichung der tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit von der Ziel-Geschwindigkeit null betragen, bei realen Gegebenheiten wird stets ein Fehler in der Ankunftsgeschwindigkeit auftreten, allerdings bleibt der Fehler klein. Ein Fahrer oder ein Fahrerassistenzsystem wie ein Tempomat kann in den Ausrollvorgang eingreifen, um den Fehler noch weiter zu verringern.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, die Einrichtungen aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in diesen Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Ausrollgeschwindigkeit und Ausroll-Weg;
3 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Faktor beziehungsweise der aktuellen Zeitkonstante T für die adaptierte Zeitkonstante T_ad und tatsächlicher Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank für drei verschiedene Startgeschwindigkeiten;
4 eine Erläuterung der Adaptionsgleichung;
5 eine grafische Darstellung einer verstärkten, einer abgeschwächten sowie der „normalen“ Adaption der Zeitkonstante;
6 eine grafische Darstellung einer Ausrollkurve bei Korrektur des Fahrers;
7 eine Erläuterung einer alternativen Adaptionsgleichung mittels Fahrzeugpositionen;
8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
9 eine Fahrwiderstandsfunktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit; und
10 eine Erläuterung der Adaption in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, der eine aktuelle Zeitkonstante T verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren umfasst einen Schritt 120 des Bestimmens und einen Schritt 130 des Ersetzens. Der Schritt 130 des Ersetzens folgt auf den Schritt 120 des Bestimmens, wobei zumindest die adaptierte Zeitkonstante T_ad übergeben wird.
Im Schritt 120 des Bestimmens wird eine adaptierte Zeitkonstante T_ad unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstante T und gleichzeitig oder alternativ Positionsinformationen 140 und gleichzeitig oder alternativ Geschwindigkeitsinformationen 140 des Fahrzeuges bestimmt. Die Adaption von der aktuellen Zeitkonstanten T auf die adaptierte Zeitkonstante T_ad wird in einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes anhand der Positionsinformation 140 Start-Position s₀, Ziel-Position s₁ und tatsächlicher Ankunftsposition s(v_Fz = v₁) vorgenommen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung wird die Adaption von der aktuellen Zeitkonstanten T auf die adaptierte Zeitkonstante T_ad anhand der Geschwindigkeitsinformation 140 Start-Geschwindigkeit v₀, Ziel-Geschwindigkeit v₁ und tatsächlicher Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank vorgenommen. Im Schritt 130 des Ersetzens wird die aktuelle Zeitkonstante T im Ausrollalgorithmus durch die adaptierte Zeitkonstante T_ad ersetzt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird im Schritt 120 des Bestimmens die aktuelle Zeitkonstante T mit einer monoton steigenden Funktion multipliziert, insbesondere mit einer streng monoton steigenden Funktion, um die adaptierte Zeitkonstante T_ad zu bestimmen. In einem Ausführungsbeispiel ist die monoton steigende Funktion eine Funktion aus tatsächlicher Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank, Start-Geschwindigkeit v₀ und Ziel-Geschwindigkeit v₁, welche in einer Division verwendet werden. Dabei ergibt sich in einem Ausführungsbeispiel der folgende Zusammenhang:
wobei

v₀: = Start-Geschwindigkeit,
v₁: = Ziel-Geschwindigkeit und
v_Ank: = tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Verfahrens wird im Schritt 120 des Bestimmens die adaptierte Zeitkonstante T_ad unter Verwendung eines Fahrzeugsteuerungssignals 150 berechnet.
Das Verfahren 100 weist in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen weiteren Schritt 160 des Ermittelns auf. Im Schritt 160 des Ermittelns wird der Startpunkt unter Verwendung des Ausrollalgorithmus ermittelt, wobei am Startpunkt ein Ausrollen des Kraftfahrzeuges initiiert wird, wobei im Schritt 160 des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstanten T und/oder Daten 170 einer digitalisierten Karte eines Straßennetzes und gleichzeitig oder alternativ einer Positionsinformation 140 des Fahrzeuges und gleichzeitig oder alternativ einer Geschwindigkeitsinformation 140 des Fahrzeuges ermittelt wird. Der Schritt 160 des Ermittelns ist mit dem Schritt 130 des Ersetzens verbunden, wobei zumindest die aktuelle Zeitkonstante T vom Schritt 130 des Ersetzens an den Schritt 160 des Ermittelns übermittelt wird. Der Schritt 160 des Ermittelns ist weiterhin mit dem Schritt 120 des Bestimmens verbunden, wobei zumindest die aktuelle Zeitkonstante T von dem Schritt 160 des Ermittelns an den Schritt 120 des Bestimmens übergeben wird. Der Schritt 160 des Ermittelns empfängt Daten 170 einer digitalisierten Karte sowie Fahrzeugdaten 140. Der Ausgang des Schritts 130 des Ersetzens repräsentiert die aktuelle Zeitkonstante T und diese wird rekursiv zurückgeführt zum Schritt 120 des Bestimmens und/oder zum Schritt 160 des Ermittelns.
Zu den Assistenzfunktionen, die auf Basis einer Vorausschau eine Kraftstoff sparende Fahrweise unterstützen, gehört der „Ausrollassistent“, der den Fahrer rechtzeitig vor einer Geschwindigkeitsbeschränkung darauf hinweist, den Fuß vom Gaspedal zu nehmen und das Fahrzeug „ausrollen“ zu lassen. Während des Ausrollens arbeitet der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs im Schubbetrieb oder ist vom Antriebsstrang abgekoppelt und ausgeschaltet, sodass kein Treibstoff verbraucht wird, oder ist vom Antriebsstrang abgekoppelt und läuft bei Leerlaufdrehzahl. Die Informationen über die Position der Geschwindigkeitsbeschränkungen erhält der Ausrollassistent aus einer digitalen Karte 170, in Verbindung mit einer Ortung der eigenen Position, wie sie etwa in den heutigen Navigationsgeräten verwendet wird. Den Ausrollassistenten gibt es in zwei Ausprägungen, zum einen als „Ausrollen via Benutzerschnittstelle, einem sogenannten HMI“ und zum anderen als „Ausrollen via Eco-Tempomat“. Während beim Ausrollen via Benutzerschnittstelle der Fahrer auf Basis des Hinweises „Fuß vom Gas!“, etwa im Display des Navigationsgeräts, das Ausrollen startet und auch beendet, läuft das Ausrollen via EcoTempomat automatisch ab, d. h. gesteuert von der (erweiterten) Tempomat-Funktion des Motor-Steuergeräts.
Zur Realisierung dieser Funktion muss während der Fahrt für jede Ausrollsituation insbesondere die sogenannte Ausrollkurve berechnet werden, aus denen der Zeitpunkt bzw. die Position entlang der Fahrstrecke bestimmt werden kann, zu dem bzw. in der der Ausrollvorgang gestartet wird. Dies muss während der Fahrt geschehen, weil dabei die aktuelle Fahrbahnsteigung berücksichtigt wird. Die Information über die Steigung erhält der Ausrollassistent ebenfalls aus der digitalen Karte 170, wieder in Verbindung mit einer Ortung der eigenen Position. Die Berechnung der Ausrollkurven geschieht mithilfe eines mathematischen Modells, einer „Fahrwiderstandsgleichung“ (für den Betriebszustand „Schubbetrieb“ oder „Segeln“). Diese Gleichung enthält – je nach Komplexität der Modellierung – eine gewisse Anzahl (Größenordnung von 10) von Fahrzeugparametern, beispielsweise die Fahrzeug-Masse oder den Luftwiderstandsbeiwert und Anteile, die Umgebungseinflüsse modellieren, beispielsweise die Fahrbahnbeschaffenheit modelliert durch den Rollwiderstand.
Die Werte der Fahrzeugparameter müssen für jedes Fahrzeug vorab ermittelt werden, teilweise durch empirische Werte, auch als „Daumenwerte“ bezeichnet. Da einige der Parameter ihre Werte ändern können, etwa die Fahrzeugmasse bei Beladung, müssten die „Vorabwerte“ an die aktuelle Situation angepasst werden, um die Berechnungen mit der notwendigen Genauigkeit ausführen zu können. Den Wert der Fahrzeugmasse kann mit einer Massenschätzung, für einige andere Parameter mit einer Parameterschätzung erfasst werden, für die eine Reihe von Verfahren zur Verfügung steht. In der hier vorgeschlagenen Lösung wird beispielsweise die im Stand der Technik verwendete Fahrwiderstandsgleichung durch eine einfachere Gleichung ersetzt, z. B. durch eine Gleichung analog eines PT1-Gliedes (Bezeichnung in der Regelungstechnik). Diese enthält nur noch einen Parameter, die aktuelle Zeitkonstante T, und diese aktuelle Zeitkonstante T soll nach jedem Ausrollvorgang adaptiert werden. Damit werden Änderungen in den Fahrzeug- oder Umgebungsparametern in eine Änderung dieses einen Parameters „übertragen“. Die Adaption nach dem Ausrollvorgang führt dazu, dass das Ausrollen nicht genau mit der Zielgeschwindigkeit v₁ endet, der Fehler in der Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank ist jedoch klein und durch geringfügiges Bremsen oder Antreiben durch den Fahrer bzw. dem EcoTempomat zu vermeiden.
Durch die Adaption ist das Verfahren parameterfrei, d. h., es muss kein Parameter des Fahrzeugs eingestellt werden. Erforderlich ist lediglich ein grober Startwert für die aktuelle Zeitkonstante T, der für alle Fahrzeuge gleich sein kann. Vorteilhaft müssen die Parameter der Fahrwiderstandsgleichung nicht auf das spezielle Fahrzeug abgestimmt werden, sie brauchen erst gar nicht ermittelt werden. Dadurch entsteht kein Applikationsaufwand. Schwankungen in den Fahrzeugparametern, bspw. in der Masse, werden durch das Adaptieren „aufgefangen“ und ermöglichen somit eine einfache Berechnung mit geringem Rechenaufwand.
2 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und zurückgelegtem Weg bei einem Ausrollvorgang auf horizontaler Fahrbahn in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse ist der Ausroll-Weg in Metern dargestellt, auf der Ordinate ist die Ausrollgeschwindigkeit in Stundenkilometern (km/h) dargestellt. Eine Ausrollkurve 210 als Lösung einer Differenzialgleichung zeigt das Ausroll-Verhalten eines Fahrzeuges. Die Ausrollkurve beginnt bei 250 km/h und endet nach 3000 m bei 0 km/h. Das Fahrzeug legt die Strecke von 3000 m auf einer horizontalen Fahrbahn in einer Zeit von 101,5 s zurück. Die Ausrollkurve erscheint fast als eine Gerade, wenn die Ausrollgeschwindigkeit wie in 2 gezeigt über den Ausrollweg aufgetragen wird.
Die Fahrwiderstandsgleichung ist eine nicht-lineare Differentialgleichung 1. Ordnung zur Berechnung der Ausrollkurven (der Ausrollgeschwindigkeit v) und kann in der Form v . = f₁(v, v_w; p) – g·sinγ angegeben werden. Die Funktion f₁ beinhaltet den Luftwiderstand (v_w ist die Windgeschwindigkeit), den Roll- und den Schleppwiderstand, der zweite Anteil beschreibt den Steigungswiderstand (γ ist der Steigungswinkel der Fahrbahn, g = 9,81m/s² ist die Fallbeschleunigung). Das Formelzeichen p symbolisiert die Fahrzeug- und Umgebungsparameter, die in den verschiedenen Widerstandsanteilen auftreten. Ihre Anzahl ist in der Größenordnung von einem Dutzend, je nach Komplexität der Modellierung; da die Fahrwiderstandsgleichung im Stand der Technik bekannt ist, werden die Parameter hier nicht einzeln aufgelistet.
Die Ausführungsvariante, die Fahrwiderstandsgleichung durch ein PT1-Verhalten zu vereinfachen, ist motiviert durch die Tatsache, dass die Ausrollgeschwindigkeit „fast als Gerade“ erscheint, wenn sie über den Ausrollweg aufgetragen wird, wie in 2 dargestellt.
Da eine (konstante) Steigung (in der Notation –1/T) über dem Weg einer geschwindigkeitsproportionalen Steigung (in der Notation –v/T) in der Zeit entspricht, wird die Fahrwiderstandsgleichung ersetzt durch die Gleichung v . = –v/T – g·sinγ, die in der Regelungstechnik als Gleichung eines PT1-Glieds bezeichnet wird. Eigentlich wird die Funktion f₁(v, v_w, p), die ja die vielen Parameter enthält, durch die (in v) lineare Funktion –v/T ersetzt. Die Funktion –v/T konzentriert sowohl die Parameter der Fahrwiderstandsgleichung als auch deren Eingangsgröße Windgeschwindigkeit v_w in einem einzigen Parameter, nämlich der aktuellen Zeitkonstanten T.
3 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Faktor beziehungsweise der aktuellen Zeitkonstante T für die adaptierte Zeitkonstante T_ad und tatsächlicher Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank in km/h in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse für die Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank in km/h dargestellt, auf der Ordinate wird der Änderungsfaktor für die adaptierte Zeitkonstante T_ad dargestellt. Im dargestellten Koordinatensystem ist der Schnittpunkt der Abszisse und der Ordinate bei einem Wert von 20 km/h auf der Abszisse und 0,6 auf der Ordinate. Eine Kurve 310 für eine Start-Geschwindigkeit v₀ = 140 km/h, eine weitere Kurve 320 für eine Start-Geschwindigkeit v₀ = 100 km/h und eine weitere Kurve 330 für eine Start-Geschwindigkeit v₀ = 80 km/h basieren auf einer angestrebten Ziel-Geschwindigkeit von v₁ = 40 km/h. Die drei Kurven 310, 320, 330 schneiden sich bei einem Faktor von eins einer Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank = 40 km/h. Die Steigung der Kurve 330 ist am geringsten, die Steigung der Kurve 310 ist am größten.
3 zeigt ein Beispiel der Adaption der aktuellen Zeitkonstanten T, die nach Beendigung eines Ausrollvorgangs vorgenommen wird. Damit werden Änderungen in den Fahrzeug- oder Umgebungsparametern in eine Änderung dieses einen Parameters „übertragen“. Die Adaption (von T auf T_ad) wird in einer ersten Variante anhand der drei Ausrollgrößen Start-, Ziel- und Ankunftsgeschwindigkeit v₀, v₁ und v_Ank. vorgenommen, beispielsweise gemäß
illustriert in 3. für das Beispiel Zielgeschwindigkeit v₁ = 40km/h und verschiedene Startgeschwindigkeiten. 3 zeigt somit ein Beispiel des Adaptionsfaktors für unterschiedliche Ankunftsgeschwindigkeiten. Diese „Adaptionsgleichung“ sorgt dafür, dass die Steigung –1/T „in die richtige Richtung“ verändert wird.
4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Adaptionsgleichung in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse ist der Weg s und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v dargestellt. Die Gerade 410 zeigt die unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstanten T vorausberechnete Ausrollkurve, die Gerade 420 zeigt die tatsächlich gefahrene Ausrollkurve. Die beiden Geraden 410 und 420 starten in dem gemeinsamen Punkt (v₀, s₀) der Startgeschwindigkeit bzw. Startposition.
Bei der Ziel-Position s₁ weist die Gerade 420 mit der tatsächlichen Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank eine höhere Geschwindigkeit auf als die Gerade 410 mit der Zielgeschwindigkeit v₁. In 4 ist die tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank größer als die berechnete Ankunftsgeschwindigkeit v₁, das heißt, die aktuellen Zeitkonstante T muss vergrößert werden.
5 zeigt eine grafische Darstellung einer verstärkten und abgeschwächten Adaption der aktuellen Zeitkonstanten T in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse wird die Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank in km/h dargestellt, auf der Ordinate wird der Faktor zur Änderung der aktuellen Zeitkonstante T in die adaptierte Zeitkonstante T_ad dargestellt. In 5 sind drei Kurven 510, 520 und 530 dargestellt, welche den Änderungsfaktor zur Änderung der aktuellen Zeitkonstante T darstellen, wobei von einer Startgeschwindigkeit v₀ = 140 km/h und von einer Zielgeschwindigkeit v₁ = 40 km/h ausgegangen wird. Im Vergleich zur Kurve 520 zeigt die Kurve 510 eine verstärkte Adaption und zeigt die Kurve 530 eine abgeschwächte Adaption.
Eine Verallgemeinerung der Adaptionsgleichung ist ebenfalls möglich, etwa mit dem Faktor f entsprechend
wobei die Funktion f streng monoton steigend sein und die Bedingung f(v₁, v₀, v₁) = 1 erfüllen soll; mit letzterer ist gewährleistet, dass keine Adaption vorgenommen wird, wenn das Fahrzeug mit der Zielgeschwindigkeit v₁ ankommt (v_Ank = v₁), die Monotonie-Eigenschaft bewirkt, dass die Steigung –1/T „in die richtige Richtung“ verändert wird. Beispielsweise. könnte die Funktion f in der Potenzierung des Faktors gemäß
bestehen, mit α = 2 (Quadrieren) beispielsweise ergäbe sich eine „verstärkte“, mit α = ½ (Quadratwurzel ziehen) eine „abgeschwächte“ Adaption.
6 zeigt eine grafische Darstellung einer Ausrollkurve bei Korrektureingriff des Fahrers in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse ist der Weg s und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v dargestellt. Die Gerade v_PT1 zeigt die unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstanten T berechnete Ausrollkurve, die Gerade v_Fz zeigt die tatsächlich gefahrene Ausrollkurve. Die beiden Geraden v_PT1 und v_Fz starten in dem gemeinsamen Punkt (v₀, s₀) der Startgeschwindigkeit bzw. Startposition. Die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit ist höher als die berechnete Geschwindigkeit. An der Position s_Korr greift der Fahrer bzw. ein Assistenzsystem ein, und bremst das Fahrzeug ab, um an der Position s₁ die Zielgeschwindigkeit v₁ zu erreichen. Hieraus ergibt sich zwischen der Position s_Korr und der Position s₁ eine Geschwindigkeit v_Korr. Die die Geschwindigkeit v_Korr repräsentierende Gerade v_Korr schneidet im Punkt der Zielposition s₁ und der Zielgeschwindigkeit v₁ die Gerade v_PT1.
Falls eine bedeutsame Parameteränderung stattgefunden hat, bspw. infolge einer Beladung des Fahrzeugs zwischen zwei Zündungszyklen, hat die aktuelle Zeitkonstante T bei Beginn des neuen Zündungszyklus einen „unpassenden“ Wert, im Beispiel einen zu kleinen Wert, wie in 6 dargestellt. Beim ersten Ausrollvorgang wird daher der tatsächliche Ausrollweg länger werden als der vorausberechnete, und der Fahrer könnte „kurz“ vor der Position der Geschwindigkeitsbeschränkung korrigierend eingreifen, in diesem Beispiel bremsen; dann könnte die tatsächliche Ankunftsgeschwindigkeit v_Ank mit der Zielgeschwindigkeit v₁ übereinstimmen, sodass, trotz unpassenden Werts von T, keine Adaption erfolgt. Diesem Sachverhalt kann begegnet werden, indem anstelle der Ankunftsgeschwindigkeitsdifferenz die Geschwindigkeitsdifferenz zu dem „Korrektur-Zeitpunkt“' an der "Korrektur-Position", in 6 mit s_Korr bezeichnet, zur Adaption herangezogen wird. Dazu müssen die Fahrerreaktionen (Betätigen von Bremsbzw. Gaspedal) sensiert werden, was jedoch in heutigen Fahrzeugen keine Einschränkung bedeutet.
In diesem Sinne kann die Position s_Korr in 6 als Triggerposition für die Adaption der aktuellen Zeitkonstanten T verstanden werden, für die Adaptionsgleichung bedeutet das, dass v₁ die mit dem PT1-Modell vorausberechnete Geschwindigkeit an der Triggerposition und v_Ank die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit an derselben Position ist.
7 illustriert eine alternative Adaptionsgleichung mittels Fahrzeugpositionen anstelle von Fahrzeuggeschwindigkeiten in einem kartesischen Koordinatensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse ist der Weg s und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v dargestellt. Die Gerade PT1 zeigt die unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstanten T berechnete Ausrollkurve, die Gerade Fz. zeigt die tatsächlich gefahrene Ausrollkurve. Die beiden Geraden PT1 und Fz. starten in dem gemeinsamen Punkt (v₀, s₀) der Startgeschwindigkeit bzw. Startposition. Die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit ist höher als die berechnete Geschwindigkeit. Die zurückgelegte Strecke s(v_Fz = v₁) ist bei Erreichen der Zielgeschwindigkeit v₁ weiter, als zuvor festgelegt, die Geschwindigkeit v_Fz(s₁) ist größer als v₁ an der Position s₁.
In der in 7 dargestellten Variante wird nicht mit den Geschwindigkeiten, sondern mit den entsprechenden Positionen adaptiert, und zwar gemäß
mit s₀ als Start- und s₁ als Zielposition sowie s(v_Fz = v₁) als Position, an der das Fahrzeug die Zielgeschwindigkeit v₁ erreicht hat. Die Geschwindigkeit v_Fz(s₁) ist die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs an der Zielposition s₁. Auch diese Adaptionsgleichung sorgt dafür, dass die Steigung –1/T in die richtige Richtung verändert wird, zudem hat sie den Vorteil, dass nur ein einziger Adaptionsschritt benötigt wird, um den optimalen Wert der aktuellen Zeitkonstanten, bei dem die Ankunftsposition s(v_Fz = v₁) des Fahrzeugs mit der Zielposition s₁ übereinstimmt, zu erreichen.
Damit ist optimal adaptiert, wenn sich der Ausrollvorgang unverändert wiederholt. Auch hier sind Verallgemeinerungen der Adaptionsgleichung möglich.
8 zeigt eine Vorrichtung 800 zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, der eine aktuelle Zeitkonstante verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung 820 des Bestimmens auf. Die Einrichtung 820 des Bestimmens ist ausgebildet, um eine aktuelle Zeitkonstante zu empfangen. Ferner ist die Einrichtung 820 des Bestimmens ausgebildet, um eine adaptierte Zeitkonstante zu bestimmen. Weiterhin weist die Vorrichtung 800 eine Einrichtung 830 des Ersetzens auf. Die Einrichtung 830 des Ermittelns ist ausgebildet, um in einem Ausrollalgorithmus die aktuelle Zeitkonstante durch eine adaptierte Zeitkonstante zu ersetzen. Ein Ausgang der Einrichtung 820 des Bestimmens ist verbunden mit einem Eingang der Einrichtung 830 des Ersetzens. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 820 des Bestimmens ausgebildet, um Fahrzeugdaten 140 wie eine Positionsinformation und gleichzeitig oder alternativ eine Geschwindigkeitsinformation zu empfangen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 820 des Bestimmens ausgebildet, um ein Fahrzeugsteuerungssignal 150 zu empfangen, wobei das Fahrzeugsteuerungssignal 150 beispielsweise ein Signal des Betätigens des Bremspedals und/oder des Gaspedals und gleichzeitig oder alternativ ein auf den Motor und/oder die Bremsanlage des Fahrzeugs wirkendes Signal eines Motorsteuergerätes repräsentiert. Die Einrichtung 830 des Ersetzens stellt an einem Ausgang ein Signal T zur Verfügung, welches eine aktuelle Zeitkonstante T repräsentiert. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Ausgang der Einrichtung 830 des Ersetzens verbunden mit einer Einrichtung 860 des Ermittelns. Ferner ist die Einrichtung 860 des Ermittelns ausgebildet, um Fahrzeugdaten 140 und/oder eine digitale Karte 170 zu empfangen. Die Einrichtung 170 des Ermittelns ist ausgebildet, um eine Position und oder einen Zeitpunkt für den Start eines Ausrollzeitpunktes zu ermitteln, wobei der Start des Ausrollzeitpunktes derart gewählt wird, dass das Fahrzeug durch Ausrollen mit der richtigen Geschwindigkeit an einem Anfang eines Streckenabschnittes mit einer Geschwindigkeitsbeschränkung ankommt. Ein Ausgang der Einrichtung 860 des Ermittelns ist mit einem Eingang der Einrichtung 820 des Bestimmens verbunden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Ausgang der Einrichtung 830 des Ersetzens mit einem Eingang der Einrichtung 820 des Bestimmens verbunden.
9 zeigt zwei Fahrwiderstandsfunktionen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit für ein spezielles Fahrzeug. In einem kartesischen Koordinatensystem ist auf der Abszisse die Geschwindigkeit V dargestellt. Die beiden Fahrwiderstandskurven 910, 920 weisen jeweils eine eigene Ordinate auf. In der Grafik auf der rechten Seite dargestellt ist die der Fahrwiderstandskurve 910 zugeordnete Ordinate des Gradienten dv/ds. In der Grafik auf der linken Seite ist die der Fahrwiderstandskurve 920 zugeordnete Ordinate der Geschwindigkeitsgradient dv/dt dargestellt. In dem Geschwindigkeitsbereich, der für den Ausrollassistenten relevant ist, ändert sich der Wert des Gradienten dv/ds weit weniger als der von dv/dt, daher ist es auch für die Berechnungsgenauigkeit sinnvoller, die Werte von dv/ds in einer Kennlinie abzulegen als die von dv/dt. Mithilfe der Geschwindigkeit an der Stützstelle lassen sich die Werte einfach umrechnen: dv / dt = 1 / v· dv / ds
Die Kurve 910 verläuft in einem Geschwindigkeitsbereich von 50 km/h bis ~220 km/h fast als Gerade parallel zur Abszisse bei einem Wert von ~0,02 1/s. In einem Geschwindigkeitsbereich von ~20 km/h bis ~40 km/h verläuft die Kurve 910 als eine stark ansteigende Gerade. Die Kurve 920 verläuft in einem Geschwindigkeitsbereich von 50 km/h bis ~220 km/h fast als Gerade, als eine abfallende Gerade.
Die im Folgenden beschriebene Ergänzung stellt eine Verallgemeinerung dieses Berechnungs- und Adaptionsverfahrens dar. Sie bietet eine gesteigerte Genauigkeit in der Prognose des Ausrollverhaltens. Das Berechnen der Ausrollkurven (der Ausrollgeschwindigkeit v) kann beispielsweise mithilfe der Fahrwiderstandsgleichung gemäß v . = f₁(v, v_w; p) – g·sinγ durchgeführt werden. Wenn man p durch die nominellen (Zahlen-)Werte _pN der Parameter ersetzt und die Windgeschwindigkeit zu null setzt, entsteht eine Funktion der Geschwindigkeit v allein, die in abgetasteter Form (mit Stützwerten v₁, ..., v_n und Funktionswerten f₁(v₁, 0, p_N), ..., f₁(_vn, 0, p_N)) eine Kennlinie darstellt, die hier als Fahrwiderstandskennlinie bezeichnet wird.
10 zeigt eine Adaption der Verzögerung in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen. In einem kartesischen Koordinatensystem ist auf der Abszisse die Wegstrecke s und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v dargestellt. Auf der Abszisse sind der Punkt s₀ als Start des Ausrollens eines Fahrzeuges und der Punkt s₁, als Zielpunkt für das Ausrollen markiert. Auf der Ordinate sind vier Geschwindigkeiten v₀, v₁, v₄, und v₅ markiert. Die Geschwindigkeit v₁ stellt die Zielgeschwindigkeit zum Ende des Ausrollens dar. Die Geschwindigkeit v₀ stellt die Geschwindigkeit zu Beginn des Ausrollvorgangs dar. Im Gegensatz zu 4, 6 und 7 zeigt 10 eine Ausrollkurve 1010 für ein Fahrzeug, die an Stützstellen 1020, 1030 immer wieder neu berechnet wird. Die Stützstellen 1020, 1030 werden durch die Geschwindigkeiten v₄ für die Stützstelle 1030 und v₅ für die Stützstelle 1020 bestimmt. Die Ausrollkurve 1010 verläuft von dem durch die Geschwindigkeit v₀ und der Position s₀ als Start für das Ausrollen definierten Punkt bis zu dem Punkt, in dem das Fahrzeug die Geschwindigkeit v₁ an der Position s₁ erreicht hat, weiterhin verläuft die Ausrollkurve 1010 durch die beiden Stützstellen 1020, 1030. Um eine bessere Voraussage für die erreichte Geschwindigkeit und Position zum Ende des Ausrollvorgangs treffen zu können, wird nicht eine Ausrollkurve mit nur einem Parameter bestimmt, sondern die Ausrollkurve wird für einzelne Geschwindigkeitsbereiche getrennt berechnet. So kann beispielsweise alle 10 km/h eine neue Zeitkonstante für die Berechnung der Ausrollkurve bestimmt werden.
Die Idee dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Verfahren von nur einem Geschwindigkeitsbereich auf mehrere Geschwindigkeitsbereiche auszudehnen und nicht nur eine einzelne Zeitkonstante zu adaptieren, sondern mehrere Zeitkonstanten zu bestimmen und anzupassen. Der Geschwindigkeitsbereich wird dabei durch die Stützstellen 1020, 1030 der Fahrwiderstandskennlinie 1010 unterteilt, ihre Funktionswerte lassen sich aus den Zeitkonstanten berechnen. Die Stützstellenbreite und der gesamte Bereich, der abgedeckt werden soll, bestimmt dabei die Stützstellenanzahl der Kennlinie.
Da im Ausrollassistenten alle Berechnungen in einem diskreten Wegraster erfolgen, bietet es sich an, anstelle der Verzögerung –dv/dt den „Geschwindigkeitsgradienten“ dv/ds in einer Kennlinie abzulegen.
Die Adaptation der Werte in der Kennlinie 1010 erfolgt entsprechend der Adaption für das ganze Ausrollmanöver. Während des Ausrollens wird die Fahrgeschwindigkeit v mit den Geschwindigkeitsstützstellen 1020, 1030 der Kennlinie verglichen. Wird die Geschwindigkeit v₅ der unteren Grenze des aktuellen Korridors unterschritten, so wird der neue Korridor als der aktuelle gesetzt und von der aktuellen Geschwindigkeit v₅ in dem Punkt 1020 eine Ausrollkurve berechnet. Fällt die Geschwindigkeit unter die untere Grenze v₄ des aktuellen Korridors im Punkt 1030, so wird mit der Ausrollgeschwindigkeit v₅ und der Abweichung der vorausberechneten Geschwindigkeit v₆ und aktuellen Geschwindigkeit in Punkt 1030 entsprechend adaptiert. In Anlehnung an die Adaption des ganzen Manövers wird wiederum die Zeitkonstante adaptiert. Die Zeitkonstante ist der negative Kehrwert des Geschwindigkeitsgradienten dv/ds. Danach wird wieder der aktuelle Korridor so gesetzt, dass die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem liegt.
Die Vorausberechnung von Ausrollkurven erfolgt anhand der Fahrwiderstandskennlinie, wobei zwischen den Geschwindigkeits-Stützstellen 1020, 1030 abschnittsweise linear interpoliert wird. Zudem wird zur Verringerung der Störanfälligkeit ein gleitender Mittelwertfilter über mehrere adaptierte Werte gelegt und mit diesen gemittelten Werten die Ausrollkurve berechnet. Für übliche Ausrollmanöver reicht eine relative große Breite der Geschwindigkeitsbereiche bzw. Stützstellenweite, beispielsweise 10 km/h. Da sich der Wert für dv/ds bei kleinen Geschwindigkeiten stark ändert, ist dort eventuell ein feineres Raster erforderlich. Zudem kann bei kleinen Geschwindigkeiten nicht mehr davon ausgegangen werden, dass im höchsten Gang gefahren wird. Dadurch, dass in einen kleineren Gang geschaltet wird, wird der Wert für dv/ds kleiner. Sofern der Fahrer immer bei derselben Geschwindigkeit schaltet, adaptiert sich die Fahrwiderstandskennlinie auch bei kleinen Geschwindigkeiten an die korrekten Verzögerungswerte in niedrigeren Gängen und dementsprechend kann der Ausrollverlauf gut vorausberechnet werden. Wenn die Gangwahl des Fahrers schlecht reproduzierbar ist, wird über die Mittelung mehrerer adaptierter Werte ein gemitteltes Schaltverhalten in der Kennlinie abgebildet. Damit wird dann automatisch die wahrscheinlichste Ausrollkurve berechnet.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006054327 A1 [0003]
DE 19724092 B4 [0004]

Claims

Verfahren (100) zur Adaption eines Parameters in einem Ausrollalgorithmus für ein Fahrzeug, der eine aktuelle Zeitkonstante (T) verwendet, wobei der Parameter ausgebildet ist, das Ausrollverhalten eines Fahrzeugs mit angekoppeltem oder vom Antriebsstrang abgekoppeltem Motor zu charakterisieren, wobei der Ausrollalgorithmus ausgebildet ist, einen Startpunkt zu ermitteln, an dem ein Ausrollvorgang des Fahrzeuges initiiert und/oder angepasst wird, wobei das Verfahren die folgende Schritte aufweist: Bestimmen (120) einer adaptierten Zeitkonstante (T_ad) unter Verwendung der aktuellen Zeitkonstante (T) und/oder einer Positionsinformation (140) und/oder einer Geschwindigkeitsinformation (140) des Fahrzeuges; Ersetzen (130) der aktuellen Zeitkonstante (T) im Ausrollalgorithmus durch die adaptierte Zeitkonstante (T_ad).
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schritt des Verwendens der aktuellen Zeitkonstante (T), die einen Parameter zur Vorhersage des Ausrollverhaltens des Fahrzeugs insbesondere mittels einer linearen Gleichung darstellt.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (120) des Bestimmens die adaptierte Zeitkonstante (T_ad) unter Verwendung von positionsbasierten Ausrollgrößen (140), insbesondere einer Start-Position (s₀), einer Ziel-Position (s₁) und einer tatsächlich erreichten Ankunftsposition (s(v_Fz = v₁)) und/oder unter Verwendung von geschwindigkeitsbasierten Ausrollgrößen (140), insbesondere einer Start-Geschwindigkeit (v₀), einer Ziel-Geschwindigkeit (v₁) und einer tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit (v_Ank), angepasst wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (120) des Bestimmens die aktuelle Zeitkonstante (T) mit einer, insbesondere in Abhängigkeit der tatsächlichen Ankunftsgeschwindigkeit oder in Abhängigkeit der Position, an der das Fahrzeug die Zielgeschwindigkeit erreicht, monoton steigenden Funktion multipliziert wird, um die adaptierte Zeitkonstante (T_ad) zu bestimmen.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (120) des Bestimmens eine Division unter Verwendung der Start-Geschwindigkeit (v₀), der Ziel-Geschwindigkeit (v₁) und der tatsächlich erreichten Ankunftsgeschwindigkeit (v_Ank) und/oder eine Division unter Verwendung der Startposition (s₀), der Zielposition (s₁) und der Position s(v_Fz = v₁), an der das Fahrzeug die Ziel-Geschwindigkeit erreicht, durchgeführt wird, um die adaptierte Zeitkonstante (T_ad) zu bestimmen.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (120) der adaptierten Zeitkonstante (T_ad) unter Verwendung eines Fahrzeugsteuerungssignals (150) bestimmt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt (160) des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung des Ausrollalgorithmus ermittelt wird, an dem ein Ausrollen des Kraftfahrzeuges initiiert wird, wobei im Schritt (160) des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung des adaptierten Parameters (T) und/oder Daten einer digitalisierten Karte (170) eines Straßennetzes und/oder einer Positionsinformation (140) und/oder einer Geschwindigkeitsinformation (140) des Fahrzeuges ermittelt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (120) des Berechnens und (130) des Ersetzens während des Ausrollvorgangs jeweils für durch vordefinierte Geschwindigkeitsstützstellen bestimmte Geschwindigkeitsbereiche unter Verwendung von geschwindigkeitsbasierten und/oder positionsbasierten Ausrollgrößen (140) durchgeführt werden, wobei für die unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereiche jeweils eine adaptierte Zeitkonstante berechnet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt (160) des Ermittelns der Startpunkt unter Verwendung der für zumindest zwei Geschwindigkeitsbereiche adaptierten Zeitkonstanten ermittelt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte eines Verfahrens (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche wiederholt ausgeführt werden.
Vorrichtung (800), die Einrichtungen (820, 830, 860) aufweist, die ausgebildet sind, um zumindest einen der Schritte eines Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn das Programm auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.