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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs mit manuellem Schaltgetriebe.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind im Kfz-Bereich Komfortsysteme in Form von automatischen Geschwindigkeits- und Distanzregelungssystemen (Abstandsregeltempomat, engl. Adaptive Cruise Control, ACC) bekannt, die Eingriffe in ein Motor- und ein Bremsmanagement eines Kraftfahrzeugs durchführen und auf diese Weise eine Geschwindigkeit unter Berücksichtigung einer Mindestdistanz zu einem vorausfahrenden Fahrzeug konstant halten. Dabei kann für den Fahrer eine geeignete Visualisierung, zum Beispiel in einem Kombiinstrument oder einer Head-Unit vorgesehen sein. Die genannten Systeme basieren in der Regel auf Radarsensoren, die während der Fahrt permanent Abstandsmessungen durchführen.
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Verfügbar sind die genannten Systeme in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe, automatisierten und manuellen Schaltgetrieben, wobei im Falle der manuellen Schaltgetriebe nach jedem Schaltvorgang eine Deaktivierung des Systems erfolgt. Insbesondere erfolgt die Deaktivierung immer dann, wenn das Kupplungspedal getreten wird, um bei einem manuellen Schaltgetriebe einen Gangwechsel einzuleiten. Ein Fahren bis zu einem Stillstand des Kraftfahrzeugs ist dadurch mit manuellen Schaltgetriebe nicht möglich, ohne dass der Fahrer zwischendurch (im niedrigeren Gang) das System erneut aktiviert, d.h. eine vordefinierte Geschwindigkeit (Setzgeschwindigkeit) und gegebenenfalls einen vordefinierten Mindestabstand neu einstellt. Dies ist für den Fahrer normalerweise sehr unkomfortabel und kann seine Reaktions- und Konzentrationsfähigkeit im Straßenverkehr stark beeinträchtigen.
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Ein Geschwindigkeitsregelungssystem, welches in der Lage ist, das Kraftfahrzeug zu stoppen, ist heutzutage nur mit automatisiertem Schaltgetriebe verfügbar, wobei in einem niedrigeren Geschwindigkeitsbereich der Motor nicht abgewürgt wird.
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WO 01/ 79 017 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit auf einer Sollgeschwindigkeit, insbesondere auf Basis einer Regelung, mit ansteuerbaren Bremseinheiten.
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Aus der
DE 10 2006 027 488 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit Handschaltgetriebe mittels eines Fahrgeschwindigkeitsreglers bekannt, mittels dessen zumindest eine Bremsanlage und eine Antriebssteuerung entweder seriell oder gleichzeitig ansteuerbar sind, wobei bei laufender Geschwindigkeitsregelung und Betätigung einer Kupplung eine Hochschaltwahrscheinlichkeit für eine Auswahl einer nächst höheren Getriebestufe als Zielgang berechenbar ist und bei betätigter Kupplung die Motordrehzahl gemäß einer anhand der Hochschaltwahrscheinlichkeit und des Zielgangs auswählbaren zeitabhängigen Funktion regelbar ist.
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Aus der
DE 10 2004 057 723 B3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit im Rahmen einer Regelung eines aktuell ermittelten Istwertes auf einen vorgegebenen Sollwert eingestellt wird und wobei die Regelung bei Unterbrechung des Kraftschlusses zwischen der Antriebseinheit des Fahrzeugs und den Antriebsrädern verändert wird. Erfindungsgemäß wird bei einer Unterbrechung des Kraftschlusses die Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest teilweise im Rahmen einer Regelung eines statischen Istwertes eingestellt, wobei der statische Istwert dem der vor der Kraftschlussunterbrechung zuletzt erfassten Istwert entspricht oder Null ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Es besteht ein Bedürfnis nach einem verbesserten adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem für ein Kraftfahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe.
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Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs mit manuellem Schaltgetriebe, welches folgende Schritte aufweist:
- - Automatisches Regeln einer Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit, wobei im Falle eines Vorhandenseins eines vorausfahrenden Fahrzeugs die Ist-Geschwindigkeit derart angepasst wird, dass ein Soll-Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird; und wobei im Falle eines Wechselns eines Gangs des Kraftfahrzeugs die Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Abstand automatisch geändert werden, wobei der geänderte Soll-Abstand und die geänderte Soll-Geschwindigkeit an den gewechselten Gang angepasst sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung für ein Kraftfahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe bereitgestellt, aufweisend:
- - eine Regelungseinrichtung, mittels der eine Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit automatisch regelbar ist, wobei im Falle eines Vorhandenseins eines vorausfahrenden Fahrzeugs die Ist-Geschwindigkeit derart anpassbar ist, dass ein Soll-Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhaltbar ist; wobei mittels der Regelungseinrichtung im Falle eines Gangwechsels des Kraftfahrzeugs die Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Abstand automatisch änderbar sind, wobei der geänderte Soll-Abstand und die geänderte Soll-Geschwindigkeit an den gewechselten Gang angepasst sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass der Soll-Abstand und die Soll-Geschwindigkeit parametrierbar sind. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise Stufenwerte für die Soll-Geschwindigkeit und den Soll-Abstand vorgegeben werden können, die für diverse Verkehrsszenarien sinnvolle Werte repräsentieren. Zudem können dadurch vorteilhaft unterschiedliche Erfordernisse unterschiedlicher Kraftfahrzeughersteller berücksichtigt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren nach einem Stillstand des Kraftfahrzeugs noch eine definierte Zeitdauer lang aktiv ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Verfahren ein Wiederanfahren des Fahrzeugs ohne Zutun des Fahrers ermöglicht. Besonders nützlich ist dieses Verhalten in einem stop-and-go Betrieb des Fahrzeugs, welches durch ein andauerndes Stehenbleiben und Wiederanfahren innerhalb relativ kurzer Zeitintervalle charakterisiert ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren bei aktivierter Kupplung nach einer definierten Zeit deaktiviert wird. Vorteilhaft ist dadurch nach einer definierten Zeitdauer, nach der anzunehmen ist, dass kein zeitnahes Wiederanfahren erfolgt (beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeugs vor einer roten Ampel) eine dezidierte Aktion des Fahrers vonnöten, um das System wieder zu aktivieren.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren nach einem Stillstand des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen sofort deaktiviert wird. Dies bietet den Vorteil, dass sofort nach Stillstand eine hundertprozentige Kontrolle über das Fahrzeug wieder auf den Fahrer übergeht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren bei aktivierter Kupplung des Kraftfahrzeugs nach Ablauf einer definierten Zeitdauer aktiviert wird. Dies bietet den Vorteil, dass nach Ablauf der definierten Zeitspanne ohne Zutun des Fahrers das Verfahren wieder zur Verfügung steht, was insbesondere bei typischem stop-and-go Verkehr sinnvoll ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Zeitdauer einstellbar ist. Vorteilhaft ergibt sich daraus eine Dimensionierungsmöglichkeit für die Zeitdauer, die an spezifische Verkehrs- oder Herstellergegebenheiten jeweils bestmöglich angepasst werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren im Kraftfahrzeug mittels eines Aktivierungsparameters aktivierbar ist. Dadurch ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, dass eine bereits im Kraftfahrzeug vorhandene Software, die das Verfahren ausführt, von einem Anwender aktiviert werden kann. Beispielsweise ist dadurch auch eine nachträgliche Aktivierung nach einem erfolgten Kauf oder eine Aktivierung nach einer Nachrüstung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.
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Vorteile der Erfindung
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Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung eine abstandsbasierte Geschwindigkeitsregelungseinrichtung auch für Kraftfahrzeuge mit manuellem Schaltgetriebe bereitgestellt wird. Mittels der zwischen den einzelnen Gangstufen gewählten Werte für den Sollabstand und die Sollgeschwindigkeit wird eine Anpassung erreicht, die sowohl beim Herunterschalten als auch beim Hinaufschalten geeignete, an die jeweilige Gangstufe angepasste Werte für die Geschwindigkeit und den Abstand bereitstellt. Auf diese Weise kann ein Komfort des abstandsgeregelten Tempomaten in vollem Umfang für manuelle Schaltgetriebe bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft ist auch zwischen einzelnen Brems- und Beschleunigungsphasen eine volle Funktionsfähigkeit der abstandsbasierten Geschwindigkeitsregelung bereitgestellt.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von zwei Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
- 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt in einem Fahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe ein automatisches Setzen einer ACC-Geschwindigkeit bzw. einer Soll-Geschwindigkeit bzw. einer Setzgeschwindigkeit bereit und regelt den Abstand in unterschiedlichen Stufen je nach gewähltem Gang. Das Verfahren erlaubt bei einem derartigen Kraftfahrzeug des Weiteren ein nahtloses ACC ohne Deaktivierung, gegebenenfalls bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs.
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Anhand eines nachfolgend beschriebenen beispielhaften Szenarios soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Prinzip beschrieben werden:
- A. Ein Kraftfahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgestattet ist, fährt auf einer Landstraße im vierten Gang mit ca. 80 km/h. Eine vordefinierte Soll-Geschwindigkeit beträgt 80 km/h und ein vordefinierter Soll-Abstand beträgt 2 s (Sekunden). Das erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregelungssystem hält in dieser Phase die Geschwindigkeit und den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug im Wesentlichen konstant.
- B. Nunmehr schaltet der Fahrer des Kraftfahrzeugs in den dritten Gang zurück, weil er eine auf Rot stehende Ampel erkennt oder weil das vorausfahrende Kraftfahrzeug sein Tempo deutlich reduziert. Als Konsequenz reduziert auch das Geschwindigkeitsregelungssystem innerhalb des vierten Gangs das Tempo des Kraftfahrzeugs durch einen Eingriff auf ein Bremssystem oder ein Motormanagement, so dass die Motordrehzahl nicht mehr der Geschwindigkeit entspricht. Aus diesem Grund wird ein Gangwechsel in den dritten Gang erforderlich, weshalb ein manuelles Auskuppeln und Einlegen des dritten Gangs durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregelungssystem bleibt weiterhin aktiv, setzt aber nunmehr die Setzgeschwindigkeit um 20 km/h auf 60 km/h herunter, wobei auch der Soll-Abstand auf 1,5 s verringert wird. Auf diese Weise regelt das Geschwindigkeitsregelungssystem den Abstand und hält die Geschwindigkeit im dritten Gang im Wesentlichen konstant.
- C. Nunmehr erfolgt ein händisches Zurückschalten in den zweiten Gang. Als Folge wird die Soll-Geschwindigkeit um 60 km/h auf 30 km/h heruntergesetzt und der Soll-Abstand auf 1,25 s verringert. Das Kraftahrzeug bewegt sich jetzt im zweiten Gang.
- D. Schließlich erfolgt ein Zurückschalten in den ersten Gang in einen stop-and-go Betrieb kurz vor einem Halt an der roten Ampel. Auch in diesem Fall bleibt das Geschwindigkeitsregelsystem immer noch aktiv und setzt die Soll-Geschwindigkeit um 15 km/h herunter unter gleichzeitiger Reduzierung des Soll-Abstands auf 1 s.
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Man erkennt also, dass immer dann, wenn ausgekuppelt und ein Gang gewechselt wird, die Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Abstand verändert und an die jeweilige Gangstufe angepasst werden. Eine Stufung der Setzgeschwindigkeit und des Mindestabstands sind vorzugsweise parametrierbar, können also beispielsweise vorab in Stufungen festgelegt werden, um auf diese Weise individuellen Verkehrsgegebenheiten (z.B. vorwiegend Großstadt-, Überlandbetrieb, etc.) und Herstelleranforderungen an Automodelle bestmöglich gerecht zu werden. Denkbar ist auch, dass der Fahrer die Möglichkeit erhält, die genannten Stufungen innerhalb vorgegebener Grenzwerte selbst zu ändern.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein ACC-Betrieb sogar bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs realisiert wird. Befindet man sich bereits im ersten Gang oder gegebenenfalls im zweiten Gang und es wird ausgekuppelt, wird das erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregelungssystem nicht deaktiviert. Damit kann das Verfahren weiter in das Bremssystem eingreifen und bei getretenem Kupplungspedal das Fahrzeug gegebenenfalls auf null km/h abbremsen und dadurch zum Stillstand bringen. Eine vollautomatische distanzbasierte Geschwindigkeitsregelung wird auf diese Weise bis zum Stillstand realisiert.
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Als eine weitere sinnvolle Ergänzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist denkbar, dass eine Zeitschwelle bzw. Zeitdauer T definiert werden kann, innerhalb der das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Stillstand des Kraftfahrzeugs (beispielsweise in einem Bereich von ca. 2s bis ca. 10s, vorzugsweise ca. 3 s) noch aktiviert bleibt.
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Dies hat zur Folge, dass nach Ablauf dieser Zeitdauer T im Stillstand das Verfahren endgültig deaktiviert wird und vom Lenker des Fahrzeugs mittels einer dezidierten Aktion (z.B. eine Aktion an einem Lenkstockschalter oder auf einem Touch-Screen, usw.) wieder aktiviert werden muss.
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Dadurch kann vorteilhaft einem typischen stop-and-go Verkehrsszenario Rechnung getragen werden, welches durch eine große Anzahl von Stop- und Wiederanfahraktionen innerhalb relativ kurzer Zeitspannen gekennzeichnet ist.
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Die genannte Zeitdauer T kann auch als eine Art psychologische Sicherheitsschwelle für Fußgeher angesehen werden, innerhalb der ein Fußgeher eine stehende Fahrzeugkolonne in der Regel erst dann quert, wenn die Fahrzeugkolonne genügend lange unverändert still gestanden ist.
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In einer weiteren Abwandlung des Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass nach Stillstand des Kraftfahrzeugs das Verfahren im Wesentlichen sofort deaktiviert bzw. abgeworfen wird. Nach Ablauf der Zeitdauer T wird in diesem Fall das Verfahren wieder von neuem automatisch ohne Zutun des Fahrers aktiviert.
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Ein Wiederanfahren nach dem Stillstand erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie oben in einem geschwindigkeitsreduzierenden Vorgang (A bis D) beschrieben. Dadurch wird auch beim Hochschalten von einem Gang in den nächsten ein Verändern der Setzgeschwindigkeit und des Soll-Abstands durchgeführt und an die jeweilige Gangstufe angepasst. Vorteilhaft ist somit das erfindungsgemäße Verfahren sowohl beim Herunterschalten als auch beim Hinaufschalten des handgeschalteten Fahrzeugs jederzeit aktiviert.
Vorteilhaft wird dadurch ein Komfort- und Sicherheitsgrad des Kraftfahrzeugs in erheblichem Ausmaß gesteigert.
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Als eine sinnvolle Variante ist auch denkbar, dass eine Aktivierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erst nach einem Kauf des Verfahrens durchgeführt wird. Denkbar wäre auch eine nachträgliche Ausrüstung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Zu diesem Zweck müsste dann ein Aktivierungsparameter (z.B. ein Aktivierungsflag) in einem Rechnerprogramm gesetzt werden, um die Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen. Eine Nachrüstung mit dem erfindungsgemäßen System ist dadurch vorteilhaft sehr einfach möglich.
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1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Automatisches Regeln einer Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit, wobei im Falle eines Vorhandenseins eines vorausfahrenden Fahrzeugs die Ist-Geschwindigkeit derart angepasst wird, dass ein Soll-Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird.
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In einem zweiten Schritt S2 erfolgt eine Abfrage, ob beim Kraftfahrzeug ein Gangwechsel stattgefunden hat.
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Für den Fall, dass ein Gang gewechselt wurde (Abzweig J von Schritt S2), wird in einem dritten Schritt S3 die Soll-Geschwindigkeit und der Soll-Abstand automatisch derart geändert, dass der geänderte Soll-Abstand und die geänderte Soll-Geschwindigkeit an den gewechselten Gang angepasst sind.
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Für den Fall, dass ein Gang nicht gewechselt wurde (Abzweig N von Schritt S2) wird Schritt S1 ein weiteres Mal unverändert ausgeführt.
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2 zeigt in einem prinzipiellen Blockschaltbild eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung 100 zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung umfasst dabei eine Regelungseinrichtung 10, die die oben beschriebenen Schritte ausführt. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Regelungseinrichtung 10 in einem herkömmlichen Kfz-Steuergerät (nicht dargestellt) angeordnet ist. Alternativ ist auch denkbar, die Regelungseinrichtung 10 in einem eigenen Steuergerät anzuordnen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Regelungseinrichtung 10 in einem Radarsensor (nicht dargestellt), der zu einer Erfassung eines Abstands eines vorausfahrenden Fahrzeugs dient, angeordnet ist.
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Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren als ein Rechnerprogramm für die Regelungseinrichtung 10 ausgebildet.
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Das Rechnerprogramm steuert alle erforderlichen Eingriffe in das Kfz-interne Bremsmanagement (nicht dargestellt) und das Kfz-interne Motormanagement (nicht dargestellt).
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Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in ein bereits vorhandenes Kfz-Steuergerät implementiert und auf diese Weise einfach eingespielt und aktualisiert werden.
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Nachdem in naher Zukunft so genannte „Euro-NCAP fünf Sternebewertungen“ im Kraftfahrzeugbereich immer häufiger werden, und für diese Systeme Elemente (z.B. Radarsensor, Zugriff auf das Brems-Steuergerät, Zugriff auf das Motorsteuergerät, usw.) notwendig sind, die eine Abstandsmessung ermöglichen, ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft ohne zusätzlichen Aufwand realisierbar.
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Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Geschwindigkeitsregelungssystem vorgeschlagen, welches für Kraftfahrzeuge mit manuellem Schaltgetriebe vorgesehen ist.
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Obwohl die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie in keiner Weise darauf beschränkt. Es versteht sich insbesondere von selbst, dass alle angegebenen Zahlenwerte von Geschwindigkeiten und Abständen lediglich beispielhaft sind.
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Der Fachmann wird die oben beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise abändern oder miteinander kombinieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
