DE102017217804A1

DE102017217804A1 - Vorrichtung und verfahren zur ermittlung einer tachometerkennlinie eines fahrzeugs, system zur regelung der geschwindigkeit eines fahrzeugs sowie fahrzeug

Info

Publication number: DE102017217804A1
Application number: DE102017217804.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Fritsch; Christian Rathgeber; Franz Winkler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20200180621A1; WO2019068436A1; CN110914130B; CN110914130A; US11667286B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie eines Fahrzeugs, ein System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug. Die Vorrichtung weist auf: eine Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Fortbewegung des Fahrzeugs zu erfassen und in entsprechende Fortbewegungssignale umzuwandeln, und eine Ermittlungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, aus den Fortbewegungssignalen Geschwindigkeitswerte abzuleiten, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisieren, aus den in mindestens einem Zeitfenster, in welchem eine Schwankung der Fortbewegungssignale und/oder der Geschwindigkeitswerte innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite liegt, erhaltenen Fortbewegungssignalen einen Fortbewegungssignalmittelwert zu ermitteln, aus den Geschwindigkeitswerten, die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen abgeleitet wurden, einen Geschwindigkeitsmittelwert zu ermitteln, und anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare, welches bzw. welche durch jeweils einen Fortbewegungssignalmittelwert und Geschwindigkeitsmittelwert gebildet wird bzw. werden, eine Tachometerkennlinie, durch welche Fortbewegungssignale und Geschwindigkeitswerte ineinander umgerechnet werden können, zu bilden und/oder eine bereits vorhandene Tachometerkennlinie zu ändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie eines Fahrzeugs, ein System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug.
Bei heutigen Kraftfahrzeugen erfolgt eine Geschwindigkeitsregelung, beispielsweise im Rahmen eines Abstandsregeltempomaten (sog. Adaptive Cruise Control, ACC), auf Basis einer Regelabweichung, welche aus einer vom Fahrer vorgegebenen Setzgeschwindigkeit und der am Tachometer angezeigten Geschwindigkeit (sog. Tachometergeschwindigkeit) gebildet wird. Die Tachometergeschwindigkeit weicht meist von der tatsächlichen physikalischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab und ist in der Regel höher. Sie geht aus einer gemessenen Geschwindigkeit durch eine in der Tachometersoftware hinterlegte Berechnungsvorschrift hervor, welche in der Regel eine Filterung sowie die Anwendung einer Kennlinie, welche als Tachometerkennlinie bezeichnet wird, beinhaltet.
Damit besteht insbesondere kein physikalisch korrekter Zusammenhang zwischen der Tachometergeschwindigkeit und der Beschleunigung sowie dem zurückgelegten Weg des Fahrzeugs, selbst dann wenn die Messung exakt der physikalischen Geschwindigkeit entspricht. Die zugrundeliegende Messung weicht darüber hinaus häufig von der physikalischen Geschwindigkeit ab, z.B. wenn die Geschwindigkeitsermittlung ausschließlich auf der Auswertung von Raddrehzahlsensoren basiert, wodurch Größen wie der Raddurchmesser und der Schlupf die ermittelte Geschwindigkeit beeinflussen. Für diese Größen werden in der Regel feste Werte hinterlegt, die von den realen abweichen können.
Fortschrittliche Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung ergänzen den eigentlichen Regler um eine vorgelagerte Trajektorienplanung, welche einen zeitlichen Sollverlauf zum gewünschten Zielzustand in Beschleunigung, Geschwindigkeit und Ort berechnet. Die nachgelagerte Regelung bildet ihre Regelabweichungen zu diesen Sollgrößen. Die Planung der Trajektorie erfordert insbesondere, dass die physikalisch korrekte Zielgeschwindigkeit bekannt ist. Da sich die durch den Fahrer vorgegebene Setzgeschwindigkeit auf die Tachometeranzeige bezieht, muss die Setzgeschwindigkeit mit Hilfe der inversen Kennlinie, welche den stationären Zusammenhang zwischen Tachometer- und physikalischer Geschwindigkeit darstellt, umgerechnet werden. Hierfür muss die Kennlinie der Trajektorienplanung bekannt sein oder über eine Schnittstelle von der Tachometersoftware bekannt gegeben werden. Liegt der Tachometergeschwindigkeit darüber hinaus eine von der physikalischen Geschwindigkeit abweichende Geschwindigkeit zu Grunde, so ist die in der Trajektorienplanung erforderliche Kennlinie nicht identisch mit der Kennlinie, welche in der Tachometersoftware hinterlegt ist. Diese stellt dann lediglich eine Näherung dar.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie, ein System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug anzugeben, durch welche bzw. welches eine genauere Ermittlung bzw. Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung, das Verfahren, das System und das Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, weist auf: eine Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Fortbewegung des Fahrzeugs zu erfassen und in entsprechende Fortbewegungssignale umzuwandeln, und eine Ermittlungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, aus den Fortbewegungssignalen Geschwindigkeitswerte abzuleiten, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisieren, aus den in mindestens einem Zeitfenster, in welchem eine Schwankung der Fortbewegungssignale und/oder der Geschwindigkeitswerte innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite liegt, erhaltenen Fortbewegungssignalen einen Fortbewegungssignalmittelwert zu ermitteln, aus den Geschwindigkeitswerten, die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen abgeleitet wurden, einen Geschwindigkeitsmittelwert zu ermitteln, und anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare, welches bzw. welche durch jeweils einen Fortbewegungssignalmittelwert und Geschwindigkeitsmittelwert gebildet wird bzw. werden, eine Tachometerkennlinie, durch welche Fortbewegungssignale und Geschwindigkeitswerte ineinander umgerechnet werden können, zu bilden und/oder eine bereits vorhandene Tachometerkennlinie zu ändern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, weist folgende Schritte auf: Erfassen einer Fortbewegung des Fahrzeugs und Umwandeln der erfassten Fortbewegung in entsprechende Fortbewegungssignale; Ableiten von Geschwindigkeitswerten, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisieren, aus den Fortbewegungssignalen; Ermitteln eines Fortbewegungssignalmittelwertes aus den in mindestens einem Zeitfenster, in welchem eine Schwankung der Fortbewegungssignale und/oder der Geschwindigkeitswerte innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite liegt, erhaltenen Fortbewegungssignalen; Ermitteln eines Geschwindigkeitsmittelwertes aus den Geschwindigkeitswerten, die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen abgeleitet wurden; und Bilden einer Tachometerkennlinie, durch welche Fortbewegungssignale und Geschwindigkeitswerte ineinander umgerechnet werden können, und/oder Ändern einer bereits vorhandenen Tachometerkennlinie anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare, welches bzw. welche durch jeweils einen Fortbewegungssignalmittelwert und Geschwindigkeitsmittelwert gebildet wird bzw. werden.
Das erfindungsgemäße System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs weist auf: eine Anzeigevorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Ist-Geschwindigkeitswert anzuzeigen, welcher die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisiert, eine Eingabevorrichtung, durch welche ein Soll-Geschwindigkeitswert auf Basis des angezeigten Ist-Geschwindigkeitswertes vorgebbar ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet ist, anhand der gebildeten bzw. geänderten Tachometerkennlinie aus dem Soll-Geschwindigkeitswert ein Soll-Fortbewegungssignal zu ermitteln, und eine Regelungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, anhand des Soll-Fortbewegungssignals und der von der Erfassungseinrichtung erzeugten Fortbewegungssignale mindestens eine Stellgröße zur Steuerung des Fahrzeugs zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist ein erfindungsgemäßes System auf.
Bei den Fortbewegungssignalen handelt es sich vorzugsweise um Signale, die bei einer sensorischen Erfassung der Fortbewegung des Fahrzeugs, beispielsweise einer Rotation der Räder und/oder einer Relativbewegung des Fahrzeugs zur Fahrbahn, erhalten werden, oder um aus den erhaltenen Signalen abgeleitete Signale, Werte oder Größen. Die Fortbewegungssignale basieren also auf einer Messung der Fortbewegung des Fahrzeugs und stellen damit ein Maß für die physikalische Geschwindigkeit des Fahrzeugs dar.
Bei den Geschwindigkeitswerten handelt es sich vorzugsweise um Werte, die anhand einer Kennlinie, insbesondere einer Tachometerkennlinie, aus den auf einer Messung basierenden Fortbewegungssignalen abgeleitet und vorzugsweise in einer für Geschwindigkeiten gebräuchlichen Maßeinheit, wie z.B. km/h, angegeben werden. Zusätzlich zur Anwendung einer Kennlinie, die einen statischen Zusammenhang repräsentiert, kann hierbei auch eine dynamische Verarbeitung des Fortbewegungssignals stattfinden, beispielsweise eine Glättung durch Filterung.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, eine Tachometerkennlinie, durch welche auf einer Messung basierende Signale zur physikalischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die diesen Signalen entsprechenden Geschwindigkeitswerte ineinander umgerechnet werden können, in während der Fahrt durchgeführten Lernprozessen zu bilden und/oder zu korrigieren. Eine gegebenenfalls bereits vorhandene Tachometerkennlinie wird dabei auf der Grundlage von während der Fahrt mittels Messung gewonnenen Fortbewegungssignalen und daraus abgeleiteten Geschwindigkeitswerten korrigiert. Es ist auch möglich, eine Tachometerkennlinie aus den während der Fahrt gewonnenen Fortbewegungssignalen und den daraus abgeleiteten Geschwindigkeitswerten neu zu bilden. Im Falle einer Neubildung wird vorzugsweise eine initiale Bedatung der Kennlinie vorgenommen, d.h. die Kennlinie wird zu Beginn des Verfahrens vorgegeben und dann auf der Grundlage von während der Fahrt mittels Messung gewonnenen Fortbewegungssignalen und daraus abgeleiteten Geschwindigkeitswerten korrigiert.
Anhand der auf diese Weise gewonnenen Tachometerkennlinie bzw. der entsprechenden inversen Tachometerkennlinie können Fortbewegungssignale und Geschwindigkeitswerte mit erhöhter Zuverlässigkeit korrekt ineinander umgerechnet werden. Insbesondere kann dadurch ein zum Zweck der automatischen Geschwindigkeitsregelung durch den Fahrer vorgegebener Soll-Geschwindigkeitswert (sog. Setzgeschwindigkeit), der sich auf die am Tachometer angezeigte Geschwindigkeit (sog. Tachogeschwindigkeit) bezieht bzw. auf dieser basiert, mit erhöhter Zuverlässigkeit korrekt in das entsprechende Soll-Fortbewegungssignal (sog. physikalische Zielgeschwindigkeit), mit dem dann die jeweils aktuell gemessenen Fortbewegungssignale verglichen werden, umgerechnet werden, was die Genauigkeit der Geschwindigkeitsregelung bzw. die Korrektheit der tatsächlich gefahrenen physikalischen Geschwindigkeit erhöht. Insbesondere führt dies im eingeregelten Zustand zu einer verbesserten Übereinstimmung von Setzgeschwindigkeit und angezeigter Tachogeschwindigkeit, was aus Sicht des Fahrers besonders vorteilhaft ist.
Das Verfahren benötigt als Eingangsgrößen insbesondere die aktuelle Tachogeschwindigkeit sowie eine Messung der aktuellen physikalischen Geschwindigkeit und weist vorzugsweise zwei Teilschritte auf. Dabei wird zunächst entschieden, ob ein Lernprozess zum aktuellen Zeitpunkt zulässig ist, indem geprüft wird, ob das Fahrzeug mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit fährt (sog. Konstantfahrtdetektion). Bei einem positiven Ergebnis wird die Tachometerkennlinie entsprechend angepasst bzw. ein entsprechender Punkt der Tachometerkennlinie gesetzt. Beispielsweise kann die Tachometerkennlinie zu Beginn des Verfahrens durch Plausibilitätsannahmen vorgegeben und während der Fahrt nach und nach verändert bzw. optimiert werden.
Ein Lernprozess wird vorzugsweise nur dann ausgeführt, wenn eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit (sog. Konstantfahrt) vorliegt, damit die resultierende approximierte Kennlinie einen stationären Zusammenhang zwischen Tachogeschwindigkeit und der physikalischen Geschwindigkeit beschreibt.
Zur Detektion einer Konstantfahrt wird vorzugsweise beurteilt, wie stark die Messung der physikalischen Geschwindigkeit in einem gegebenen Zeitfenster streut, indem z.B. geprüft wird, ob die Standardabweichung einen Grenzwert unterschreitet. Ist dies der Fall, wird der Mittelwert der physikalischen Geschwindigkeit sowie der Tachogeschwindigkeit im betrachteten Zeitfenster ermittelt (sog. Fortbewegungssignalmittelwert bzw. Geschwindigkeitsmittelwert). Alternativ oder zusätzlich wird zur Detektion einer Konstantfahrt beurteilt, wie stark die aus der gemessenen physikalischen Geschwindigkeit abgeleitete Tachogeschwindigkeit in einem gegebenen Zeitfenster streut, indem z.B. geprüft wird, ob die Standardabweichung der Tachogeschwindigkeit einen Grenzwert unterschreitet. Ist dies der Fall, wird der Mittelwert der Tachogeschwindigkeit sowie der physikalischen Geschwindigkeit im betrachteten Zeitfenster ermittelt (Geschwindigkeitsmittelwert bzw. Fortbewegungssignalmittelwert).
Vorzugsweise wird dann eine bereits vorhandene Tachometerkennlinie so verändert, dass ihr Verlauf den Punkt schneidet, welcher durch die aktuellen Mittelwerte der physikalischen und der Tachogeschwindigkeit gegeben ist (sog. Mittelwertpaar). Dies kann beispielsweise geschehen, indem ein neuer Datenpunkt in die bestehende Kennlinie aufgenommen wird oder ein alter Datenpunkt ersetzt wird. Auf diese Weise wird die jeweils aktuell gültige Approximation der Kennlinie erhalten.
Vorteilhafterweise ist bei der beschriebenen Ermittlung der, insbesondere inversen, Tachometerkennlinie kein Wissen über die Kennlinie des Tachosteuergeräts, anhand welcher die jeweils am Tachometer angezeigte Tachogeschwindigkeit aus den auf einer Messung basierenden und ggf. gefilterten Fortbewegungssignalen abgeleitet wird, erforderlich.
Ferner kann die, insbesondere inverse, Tachometerkennlinie auch dann korrekt oder zumindest mit höherer Korrektheit ermittelt werden, wenn die Einrichtungen zur Trajektorienplanung und/oder Geschwindigkeitsregelung andere Fortbewegungssignale zur Verfügung gestellt bekommen, als in den Tachometer eingespeist werden. In diesem Fall wird die korrekte Kennlinie ermittelt, die notwendig ist, um im eingeregelten Zustand eine Übereinstimmung von Setzgeschwindigkeit und angezeigter Tachogeschwindigkeit zu erzielen. Die ermittelte Kennlinie muss dann aber nicht exakt mit der inversen Kennlinie, die im Tachometer zum Einsatz kommt, übereinstimmen.
Nicht zuletzt wird durch die Erfindung auch die Fehleranfälligkeit bei einer Umrechnung der physikalischen Geschwindigkeit in die angezeigte bzw. gesetzte Geschwindigkeit und umgekehrt im Fall einer einseitigen Änderung der Kennlinie in nur einem der Steuergeräte eliminiert oder zumindest reduziert.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine genauere Ermittlung bzw. Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einfache und zuverlässige Weise.
Vorzugsweise ist die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet, die Geschwindigkeitswerte anhand einer vorgegebenen Kennlinie aus den Fortbewegungssignalen abzuleiten. Beispielsweise wird die Kennlinie durch eine initiale Bedatung vorgegeben, d.h. die Kennlinie wird zu Beginn des Verfahrens vorgegeben, z.B. auf der Grundlage einer plausiblen Annahme des Zusammenhangs zwischen Geschwindigkeitswerten und Fortbewegungssignalen. Die vorgegebene Kennlinie kann aber auch einer bereits vorhandenen, gegebenenfalls bereits in der oben beschriebenen Weise einmal oder mehrmals geänderten, Tachometerkennlinie entsprechen, beispielsweise einer Kennlinie des Tachosteuergeräts, anhand welcher die jeweils am Tachometer angezeigte Tachogeschwindigkeit aus den auf einer Messung basierenden Fortbewegungssignalen abgeleitet wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der vorgegebenen Kennlinie, anhand welcher die Geschwindigkeitswerte aus den Fortbewegungssignalen abgeleitet werden, um die jeweils aktuelle Tachometerkennlinie, die in erfindungsgemäßer Weise gebildet bzw. geändert worden ist. Die Tachometerkennlinie wird in diesem Fall also durch Rekursion ermittelt und erlaubt mit jedem Durchlaufen des Lernprozesses eine immer genauere Umrechnung von Fortbewegungssignalen in Geschwindigkeitswerten und umgekehrt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Schwankung der Fortbewegungssignale um die Standardabweichung der in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignale vom zugehörigen Fortbewegungssignalmittelwert. Die Ermittlungseinrichtung ist hierbei dazu eingerichtet, aus den in einem vorgegebenen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen sowohl den arithmetischen Mittelwert als auch die Standardabweichung der Fortbewegungssignale vom Mittelwert zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei der Schwankung der Geschwindigkeitswerte um die Standardabweichung der Geschwindigkeitswerte, die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen abgeleitet wurden, vom zugehörigen Geschwindigkeitsmittelwert. Die Ermittlungseinrichtung ist hierbei dazu eingerichtet, aus den im vorgegebenen Zeitfenster erhaltenen Geschwindigkeitswerten sowohl den arithmetischen Mittelwert als auch die Standardabweichung der Geschwindigkeitswerte vom Mittelwert zu berechnen. Die Standardabweichung stellt eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Detektion einer Konstantfahrt dar.
Alternativ zur Standardabweichung kann die zeitliche Schwankung der Fortbewegungssignale im Zeitfenster aber auch durch andere Methoden ermittelt werden, z.B. indem gezählt wird, wie viele Fortbewegungssignale bestimmte Grenzwerte, durch welche die Schwankungsbreite charakterisiert wird, unter- bzw. überschreiten. Entsprechendes gilt für die aus den Fortbewegungssignalen abgeleiteten Geschwindigkeitswerte. Liegt deren Anzahl unter einer vorgegebenen Anzahl, so kann auf eine Konstantfahrt geschlossen werden und das für dieses Zeitfenster ermittelte Mittelwertpaar aus Fortbewegungssignalmittelwert und Geschwindigkeitsmittelwert in die Tachometerkennlinie eingesetzt werden. Auch diese Möglichkeit Variante der Konstantfahrtdetektion ist einfach und zuverlässig.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet, Fortbewegungssignalmittelwerte, Geschwindigkeitsmittelwerte und/oder Standardabweichungen für die in Zeitfenstern unterschiedlicher Dauer erhaltenen Fortbewegungssignale bzw. Geschwindigkeitswerte zu ermitteln. Insbesondere ist dabei die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet, die Dauer der Zeitfenster periodisch zwischen einer Mindestdauer und einer Maximaldauer zu verändern. Durch die Vorgabe von Zeitfenstern mit variabler Länge wird ermöglicht, dass gegebenenfalls auch bei kürzeren Konstantfahrten der Lernprozess einschließlich Ermittlung von Fortbewegungssignalmittelwerten und Geschwindigkeitsmittelwerten stattfindet. Beim Einsatz von Zeitfenstern variabler Länge kann durch den Einsatz rekursiver Methoden Speicherbedarf gespart werden.
Vorzugsweise ist die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet, die bereits vorhandene Tachometerkennlinie anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare nur dann zu ändern, wenn das bzw. die Mittelwertpaare innerhalb einer vorgegebenen Abweichung von der vorhandenen Tachometerkennlinie liegt bzw. liegen. Die maximal zulässige Abweichung kann z.B. durch einen absoluten oder prozentualen Wert der Abweichung des jeweils ermittelten Fortbewegungssignalmittelwerts und/oder Geschwindigkeitsmittelwerts vom entsprechenden Punkt auf der vorhandenen Tachometerkennlinie vorgegeben werden. Dadurch kann eine Änderung der Kennlinie vermieden werden, die ein bestimmtes Maß übersteigt, beispielsweise um eine zu große Änderung der Zielgeschwindigkeit zu vermeiden.
Vorzugsweise kann die Ermittlungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die bereits vorhandene Tachometerkennlinie anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare nur dann zu ändern, wenn durch eine Änderung der Tachometerkennlinie eine vorgegebene Änderungsrate, welche die maximale Anzahl von zulässigen Änderungen der Tachometerkennlinie pro Zeiteinheit charakterisiert, nicht überschritten würde. Auf diese Weise kann bei der Anpassung der Kennlinie zusätzlich eine Ratenbeschränkung berücksichtigt werden, um eine zu schnelle Anpassung der Tachometerkennlinie und damit einhergehend z.B. eine zu schnelle Anpassung der Zielgeschwindigkeit zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Beispiel eines schematischen Aufbaus eines Systems zur Geschwindigkeitsregelung; und
2 ein Beispiel eines Schemas zur Veranschaulichung der Ermittlung der Tachometerkennlinie.

1 zeigt ein Beispiel eines schematischen Aufbaus eines Systems zur Geschwindigkeitsregelung. Eine am Fahrzeug vorgesehene Sensoreinrichtung 10 ist dazu eingerichtet, die Fortbewegung des Fahrzeugs sensorisch zu erfassen und in entsprechende Fortbewegungssignale P umzuwandeln. Bei der Sensoreinrichtung 10 kann es sich z.B. um einen Rotationssensor zur Erfassung der Rotation eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs handeln. Die auf einer Messung basierenden Fortbewegungssignale P stellen ein Maß für die physikalische Geschwindigkeit des Fahrzeugs dar, auch wenn dieses von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs abweichen können.
Die Fortbewegungssignale P werden einem Tachometer 20 zugeführt, in welchem sie zunächst in einem Filter 22 gefiltert werden und anschließend mittels einer vorgegebenen Tachometerkennlinie 21 in entsprechende Geschwindigkeitswerte T, welche auch als Tachogeschwindigkeit bezeichnet werden, umgerechnet werden. Ausgehend von der in einer Anzeige 23 des Tachometers 20 angezeigten Tachogeschwindigkeit T kann der Fahrer des Fahrzeugs an einer Eingabevorrichtung 1 einen Soll-Geschwindigkeitswert S, welcher auch als Setzgeschwindigkeit bezeichnet wird, vorgeben, der einer Einrichtung 30 zugeführt wird, in welcher die Setzgeschwindigkeit S anhand einer inversen Tachometerkennlinie 31 in eine sog. Zielgeschwindigkeit Z umgerechnet wird, die einem Soll-Fortbewegungssignal entspricht, anhand welchem in einer Einrichtung zur Trajektorienplanung 40 und/oder einer nachgeschalteten Regelungseinrichtung 50 durch Vergleich mit den aktuell erfassten Fortbewegungssignalen P ein oder mehrere Stellgrößen G ermittelt werden, anhand welcher die sog. Längsführung des Fahrzeugs, insbesondere Beschleunigen, Verzögern bzw. Halten der Geschwindigkeit, und/oder Querführung, insbesondere eine automatische Lenkaktivität zur Führung des Fahrzeugs entlang der geplanten Trajektorie, gesteuert wird.
Die Einrichtung 30 ist ferner dazu eingerichtet, die Tachometerkennlinie 31 im Rahmen eines während der Fahrt ablaufenden Lernprozesses zu bilden und/oder zu ändern, damit diese den Zusammenhang zwischen der physikalischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. den entsprechenden Fortbewegungssignalen P einerseits und den davon abgeleiteten Geschwindigkeitswerten T andererseits möglichst korrekt wiedergibt. Dazu werden der Einrichtung 30 die gemessene physikalische Geschwindigkeit bzw. die entsprechenden Fortbewegungssignale P und die daraus abgeleitete Tachometergeschwindigkeit bzw. die entsprechenden Geschwindigkeitswerte T zugeführt (siehe gestrichelte Pfeile). Wie daraus die Tachometerkennlinie 31 gebildet bzw. geändert wird, wird nachfolgend anhand von 2 näher erläutert.
2 zeigt ein Beispiel eines Schemas zur Veranschaulichung der Ermittlung der Tachometerkennlinie 31. In einer ersten Mittelungseinheit 33 wird aus den in einem vorgegebenen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen P ein Fortbewegungssignalmittelwert MP errechnet, beispielsweise durch Bildung des arithmetischen Mittelwertes aus den Fortbewegungssignalen P. In einer zweiten Mittelungseinheit 34 wird aus den im vorgegebenen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen P mittels Tachometerkennlinie 21 (siehe 1) abgeleiteten Geschwindigkeitswerten T ein Geschwindigkeitsmittelwert MT errechnet, z.B. ebenfalls durch Bildung des arithmetischen Mittelwertes.
Der Fortbewegungssignalmittelwert MP und der Geschwindigkeitsmittelwert MT werden als Wertepaar einem Ermittlungsmodul zugeführt und dort als Punkt der zu bildenden bzw. als neuer Punkt 32 der zu ändernden Tachometerkennlinie 31 herangezogen, wenn für das betrachtete Zeitfenster eine Konstantfahrt detektiert wurde. Dazu wird in einer Detektionseinheit 35 eine Streuung der Fortbewegungssignale P und/oder Geschwindigkeitswerte T um den jeweils berechneten Mittelwert ermittelt und anhand der ermittelten Streuung abgeschätzt, ob eine Konstantfahrt vorliegt oder nicht. Beispielsweise wird die Standardabweichung der Fortbewegungssignale P und Geschwindigkeitswerte T vom Fortbewegungssignalmittelwert MP bzw. Geschwindigkeitsmittelwert MT errechnet und mit einem vorgegebenen Grenzwert ermittelt. Liegt die Standardabweichung unterhalb des Grenzwertes, wird auf eine Konstantfahrt geschlossen. In diesem Fall wird im Ermittlungsmodul 36 der entsprechende, bereits vorhandene Punkt 32' auf der Tachometerkennlinie 31 durch einen neuen Punkt 32, der durch das Wertepaar aus Fortbewegungssignalmittelwert MP und Geschwindigkeitsmittelwert MT gebildet wird, ersetzt. Es ist aber auch möglich, dass ein neuer Punkt zwischen zwei bereits vorhandenen Punkten der Tachometerkennlinie 31 eingefügt wird. Die bereits vorhandene Tachometerkennlinie 31 wird also so verändert, dass ihr Verlauf den Punkt schneidet, welcher durch die aktuellen Mittelwerte der physikalischen Geschwindigkeit MP und der Tachogeschwindigkeit MT verläuft.
Auf diese Weise wird eine geänderte Tachometerkennlinie 31 erhalten, die in weiteren Lernprozessen während der aktuellen Fahrt und/oder weiteren Fahrten in entsprechender Weise weiter verändert werden kann, um eine noch korrektere Umrechnung der physikalischen Geschwindigkeit in die Tachogeschwindigkeit und umgekehrt zu ermöglichen. Insbesondere erfolgt die im Zusammenhang mit der 1 beschriebene Umrechnung einer durch den Fahrer vorgegebenen Setzgeschwindigkeit S in die entsprechende physikalische Zielgeschwindigkeit Z bzw. das entsprechende Soll-Fortbewegungssignal auf der Grundlage der jeweils aktuell vorliegenden Approximation der Tachometerkennlinie 31.
Um den Speicherbedarf zu senken, kann die Berechnung der Streuung, insbesondere der Standardabweichung, und der Mittelwerte MP und MT in vorteilhafter Weise mit rekursiven Methoden erfolgen, indem ein Zeitfenster variabler Länge verwendet wird, welches vorzugsweise in periodischen Abständen von einer Mindestauf eine Maximallänge anwächst.
Soll eine Änderung der Kennlinie 31 vermieden werden, die ein bestimmtes Maß übersteigt, um z.B. eine zu große und/oder zu schnelle Änderung der Zielgeschwindigkeit zu vermeiden, kann bei der Anpassung der Kennlinie 31 zusätzlich eine Beschränkung des Ausmaßes und/oder der zeitlichen Rate der Anpassung berücksichtigt werden. Dies kann z.B. durch Vorgabe einer maximal zulässigen Abweichung eines neuen Datenpunkts von einem bereits vorhandenen Punkt bzw. Verlauf und/oder einer maximal zulässigen Änderungsrate, welche die maximale Anzahl von zulässigen Änderungen der Tachometerkennlinie pro Zeiteinheit charakterisiert, geschehen.
Bezugszeichenliste

1: Eingabevorrichtung
10: Sensoreinrichtung
20: Tachometer
21: Tachometerkennlinie (Tachometer)
22: Filter
23: Anzeige
30: Einrichtung
31: Tachometerkennlinie (invers, zu ändern bzw. zu bilden)
32: neuer Punkt auf Tachometerkennlinie
32': alter Punkt auf Tachometerkennlinie
33: erste Mittelungseinheit
34: zweite Mittelungseinheit
35: Detektionseinheit
36: Ermittlungsmodul
40: Einrichtung zur Trajektorienplanung
50: Regelungseinrichtung
G: Stellgröße(n)
MP: Fortbewegungssignalmittelwert/Mittelwert physikalische Geschwindigkeit
MT: Geschwindigkeitsmittelwert/Mittelwert Tachogeschwindigkeit
P: Fortbewegungssignal/physikalische Geschwindigkeit
S: Soll-Geschwindigkeitswert/Setzgeschwindigkeit
T: Geschwindigkeitswert/Tachogeschwindigkeit
Z: Soll-Fortbewegungssignal/Zielgeschwindigkeit

Claims

Vorrichtung zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie (31) eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit einer Erfassungseinrichtung (10), welche dazu eingerichtet ist, eine Fortbewegung des Fahrzeugs zu erfassen und in entsprechende Fortbewegungssignale (P) umzuwandeln, und einer Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36), welche dazu eingerichtet ist, - aus den Fortbewegungssignalen (P) Geschwindigkeitswerte (T) abzuleiten, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisieren, - aus den in mindestens einem Zeitfenster, in welchem eine Schwankung der Fortbewegungssignale (P) und/oder der Geschwindigkeitswerte (T) innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite liegt, erhaltenen Fortbewegungssignalen (P) einen Fortbewegungssignalmittelwert (MP) zu ermitteln, - aus den Geschwindigkeitswerten (T), die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen (P) abgeleitet wurden, einen Geschwindigkeitsmittelwert (MT) zu ermitteln, und - anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare (MP, MT), welches bzw. welche durch jeweils einen Fortbewegungssignalmittelwert (MP) und Geschwindigkeitsmittelwert (MT) gebildet wird bzw. werden, eine Tachometerkennlinie, durch welche Fortbewegungssignale (P, Z) und Geschwindigkeitswerte (T, S) ineinander umgerechnet werden können, zu bilden und/oder eine bereits vorhandene Tachometerkennlinie (31) zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet ist, die Geschwindigkeitswerte (T) anhand einer vorgegebenen Kennlinie (21) aus den Fortbewegungssignalen (P) abzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der Schwankung der Fortbewegungssignale (P) um die Standardabweichung der in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignale (P) vom zugehörigen Fortbewegungssignalmittelwert (MP) handelt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet ist, Fortbewegungssignalmittelwerte (MP) und/oder Standardabweichungen für die in Zeitfenstern unterschiedlicher Dauer erhaltenen Fortbewegungssignale (P) zu ermitteln
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet ist, die Dauer der Zeitfenster periodisch zwischen einer Mindestdauer und einer Maximaldauer zu verändern.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet ist, die bereits vorhandene Tachometerkennlinie (31) anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare (MP, MT) nur dann zu ändern, wenn das bzw. die Mittelwertpaare (MP, MT) innerhalb einer vorgegebenen Abweichung von der vorhandenen Tachometerkennlinie (31) liegt bzw. liegen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet sein, die bereits vorhandene Tachometerkennlinie (31) anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare (MP, MT) nur dann zu ändern, wenn durch eine Änderung der Tachometerkennlinie (31) eine vorgegebene Änderungsrate, welche die maximale Anzahl von zulässigen Änderungen der Tachometerkennlinie (31) pro Zeiteinheit charakterisiert, nicht überschritten wird.
System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit - einer Anzeigevorrichtung (23), welche dazu eingerichtet ist, einen Ist-Geschwindigkeitswert (T) anzuzeigen, welcher die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisiert, - einer Eingabevorrichtung (1), durch welche ein Soll-Geschwindigkeitswert (S) auf Basis des angezeigten Ist-Geschwindigkeitswertes (T) vorgebbar ist, - einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlungseinrichtung (20, 30, 33-36) dazu eingerichtet ist, anhand der gebildeten bzw. geänderten Tachometerkennlinie (31) aus dem Soll-Geschwindigkeitswert (S) ein Soll-Fortbewegungssignal (Z) zu ermitteln, und - einer Regelungseinrichtung (40, 50), welche dazu eingerichtet ist, anhand des Soll-Fortbewegungssignals (Z) und der von der Erfassungseinrichtung erzeugten Fortbewegungssignale (P) mindestens eine Stellgröße (G) zur Steuerung des Fahrzeugs zu ermitteln.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem System nach Anspruch 8.
Verfahren zur Ermittlung einer Tachometerkennlinie (31) eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit folgenden Schritten: - Erfassen einer Fortbewegung des Fahrzeugs und Umwandeln der erfassten Fortbewegung in entsprechende Fortbewegungssignale (P), - Ableiten von Geschwindigkeitswerten (T), welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisieren, aus den Fortbewegungssignalen (P), - Ermitteln eines Fortbewegungssignalmittelwertes (MP) aus den in mindestens einem Zeitfenster, in welchem eine Schwankung der Fortbewegungssignale (P) und/oder der Geschwindigkeitswerte (T) innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite liegt, erhaltenen Fortbewegungssignalen (P), - Ermitteln eines Geschwindigkeitsmittelwertes (MT) aus den Geschwindigkeitswerten (T), die aus den in dem mindestens einen Zeitfenster erhaltenen Fortbewegungssignalen (P) abgeleitet wurden, und - Bilden einer Tachometerkennlinie, durch welche Fortbewegungssignale (P, Z) und Geschwindigkeitswerte (T, S) ineinander umgerechnet werden können, und/oder Ändern einer bereits vorhandenen Tachometerkennlinie (31) anhand eines oder mehrerer Mittelwertpaare (MP, MT), welches bzw. welche durch jeweils einen Fortbewegungssignalmittelwert (MP) und Geschwindigkeitsmittelwert (MT) gebildet wird bzw. werden.