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Die Eifindung geht von einem Verfahren
und von einer Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Neben Funktionen zur Regelung einer
vorgegebenen Geschwindigkeit, beispielsweise mittels eines Fahrgeschwindigkeitsreglers
oder einer vorgegebenen Distanz, beispielsweise mittels einer Fahrdynamikregelung,
sind für
Benzin- und Dieselsteuergeräte
zunehmend auch Funktionen zur Begrenzung auf eine vorgegebene obere
Geschwindigkeitsschwelle oder Grenzgeschwindigkeit durch eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion
bekannt. Solche Anwendungen umfassen alle Beschränkungen auf die obere Grenzgeschwindigkeit,
wie zum Beispiel durch den Fahrer über ein Bediengerät eingegebene Maximalgeschwindigkeiten
oder automatisch vorgegebene Grenzgeschwindigkeiten aufgrund von Überwachungs-
und Komfortfunktionen, wie Verkehrszeichenerkennung, Höchstgewichtsüberschreitung, Druckverlust
im Reifen, Kurvenfahrterkennung.
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Eine Begrenzung des Fahrerwunsches
ist bei Fahrzeugen mit elektronischem Fahrpedal einfach durchführbar. Sind
jedoch gleichzeitig eine Fahrgeschwindigkeitsregel- und eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion
aktiv, so kann dies zu Konflikten führen, beispielsweise wenn einerseits
die Fahrgeschwindigkeitsregelung auf 80 km/h regelt, aber andererseits
die obere Grenzgeschwindigkeit bei 50 km/h liegt. Der Regler der
Fahrgeschwindigkeitsregelung und der Regler der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion
könnten
dann gegeneinander laufen und eventuell vorhandene Integratoren
der Regler würden
große
Werte annehmen, was beim Abschalten eines der beiden Regler zu unerwünschten Überschwingerscheinungen
führt.
Dadurch könnte
der Fahrkomfort stark in Mitleidenschaft gezogen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber den
Vorteil, dass eine maximal zulässige
Beschleunigung proportional zur Differenz zwischen einer Istgeschwindigkeit
und der Grenzgeschwindigkeit ermittelt wird und dass aus der maximal
zulässigen
Beschleunigung mittels einer fahrdynamischen Gleichung abhängig von
einem Fahrwiderstand ein Grenzwert für eine Ausgangsgröße einer
Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt wird, dessen Betrag zur Begrenzung der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Grenzgeschwindigkeit nicht überschritten
werden darf. Auf diese Weise lässt
sich eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion ohne Integralanteil
und dennoch stationär
genau realisieren. Durch den beschriebenen Regelalgorithmus lässt sich
die Grenzgeschwindigkeit sehr komfortabel über eine Exponentialfunktion annähern, deren
Zeitkonstante durch den Proportionalverstärkungsfaktor der Geschwindigkeitsabweichung
applizierbar ist. Dabei ist mit Hilfe der fahrdynamischen Gleichung
eine Umrechnung zwischen der maximal zulässigen Beschleunigung und dem Grenzwert
für die
Ausgangsgröße der Antriebseinheit
des Fahrzeugs möglich.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Ausgangsgröße durch
eine Minimalauswahl zwischen einem von einem Fahrerwunsch oder einer
Fahrgeschwindigkeitsregelung abgeleiteten Wert und dem Grenzwert
vorgegeben wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
zur Einhaltung der maximal zulässigen
Beschleunigung begrenzt wird.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass eine von der Fahrgeschwindigkeitsregelung vorgegebene Sollgeschwindigkeit
auf die Grenzgeschwindigkeit begrenzt wird. Auf diese Weise wird
ein Konflikt zwischen der Fahrgeschwindigkeitsregelung und der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion
vermieden und ein Hochlaufen eines gegebenenfalls im Fahrgeschwindigkeitsregler
vorhandenen Integralanteils vermieden. Somit wird verhindert, dass
es beim Abschalten der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion zu unerwünschten Überschwingererscheinungen
bei der Fahrgeschwindigkeitsregelung kommt. Auf diese Weise wird
der Fahrkomfort nicht beeinträchtigt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Begrenzung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit des Fahrerwunsches,
insbesondere mittels eines Kick-Downs, aufgehoben wird. Auf diese
Weise kann die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion abgeschaltet
oder deaktiviert werden, wenn dies aus Sicherheitsgründen, beispielsweise
für einen Überholvorgang
seitens des Fahrers, gewünscht
wird.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass der Grenzwert für
die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
nur innerhalb eines vorgegebenen Bereiches um die Grenzgeschwindigkeit
wirksam wird. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass die Annäherung der Istgeschwindigkeit
an die Grenzgeschwindigkeit nicht abrupt erfolgt, so dass der Fahrkomfort
erhöht wird.
Außerhalb
des vorgegebenen Bereiches hingegen ist jeder beliebige vom Fahrer
gewünschte
Geschwindigkeitsverlauf möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein
Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 ein Funktionsdiagramm
zur Erläuterung
einer erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion,
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3 einen
Ablaufplan zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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4 einen
beispielhaften Verlauf einer Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs über der
Zeit.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet
55 eine Steuerung zur Einstellung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs
mit einer Antriebseinheit. Die Antriebseinheit umfasst dabei beispielsweise
einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor oder basiert auf
einem beliebigen sonstigen alternativen Antriebskonzept. Bei Verwendung
eines Verbrennungsmotors kann es sich beispielsweise um einen Otto-
oder einen Dieselmotor handeln. Im Folgenden sei beispielhaft angenommen,
dass die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor umfasst. Die Steuerung 55 kann
beispielsweise in einer Motorsteuerung des Fahrzeugs integriert
und hardware- und/oder softwaremäßig realisiert
sein. Die Steuerung 55 umfasst eine Vorrichtung 5 zur
Begrenzung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die Vorrichtung 5 stellt somit einen Geschwindigkeitsbegrenzer
dar. Der Geschwindigkeitsbegrenzer 5 umfasst eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20,
der eine Grenzgeschwindigkeit vlim zugeführt ist und die abhängig von
der Grenzgeschwindigkeit vlim einen Grenzwert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit
ermittelt. Bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit
kann es sich beispielsweise um ein Radausgangsmoment, ein Getriebeausgangsmoment
oder ein Motorausgangsmoment handeln. Bei der Ausgangsgröße kann
es sich auch um eine Motorausgangsleistung oder sonst eine beliebige,
beispielsweise vom Motorausgangsmoment abgeleitete Größe handeln.
Im Folgenden sei beispielhaft angenommen, dass es sich bei der Ausgangsgröße um das
Motorausgangsmoment handelt. Der Grenzwert für das Motorausgangsmoment ist
in 1 mit mrlim bezeichnet.
Die Grenzgeschwindigkeit vlim kann der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 beispielsweise
vom Fahrer über
ein in 1 nicht dargestelltes
Bedienelement oder automatisch, aufgrund von Überwachungs- und Korfortfunktionen,
zugeführt
werden. Solche Überwachungs-
und Komfortfunktionen können
die Grenzgeschwindigkeit vlim beispielsweise auf der Basis einer
Verkehrszeichenerkennung, einer Höchstgewichtsüberschreitung
des Fahrzeugs, einem Druckverlust in einem Reifen des Fahrzeugs,
einer Kurvenfahrterkennung u.s.w. in dem Fachmann bekannter Weise
vorgeben. In 2 ist die
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 in Form eines Funktionsdiagramms
näher dargestellt.
Dabei kann die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 gemäß dem Funktionsdiagramm
nach 2 hardware- und/oder
softwaremäßig realisiert
sein. Die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 umfasst
dabei Mittel 10 zur Ermittlung einer maximal zulässigen Beschleunigung
des Fahrzeugs, sowie Mittel 15, die aus der maximal zulässigen Beschleunigung
mittels einer fahrdynamischen Gleichung abhängig von einem Fahrwiderstand
den Grenzwert mrlim für
das Motorausgangsmoment bestimmen, dessen Betrag zur Begrenzung
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Grenzgeschwindigkeit vlim
nicht überschritten werden
darf.
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Die Mittel 10 können auch
als Beschleunigungsermittlungseinheit und die Mittel 15 als
Grenzwertbestimmungseinheit bezeichnet werden.
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Der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 gemäß 1 ist auch eine Istgeschwindigkeit
vist des Fahrzeugs von einer in 1 nicht
dargestellten Geschwindigkeitsmessvorrichtung zugeführt, die
die Istgeschwindigkeit vist in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt.
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Die Beschleunigungsermittlungseinheit 10 umfasst
ein Differenzglied 40, dem die Istgeschwindigkeit vist
und die Grenzgeschwindigkeit vlim zugeführt sind. Das Differenzglied 40 bildet
die Differenz Δ=vlim-
vist und führt
sie einem Multiplikationsglied 45 zu. Dort wird die Differenz Δ mit einem
ersten Proportionalfaktor P in der Einheit 1/s multipliziert. Somit ergibt
sich im Ausgang des Multiplikationsgliedes 45 die maximal
zulässige
Beschleunigung amax des Fahrzeugs. Diese wird der Grenzwertbestimmungseinheit 15 zugeführt, genauso
wie eine Fahrzeugmasse mFzg, ein Korrekturfaktor crot und ein Fahrwiderstand
FW. Die Grenzwertbestimmungseinheit 15 ermittelt aus den
genannten Eingangsgrößen mittels einer fahrdynamischen Gleichung eine
Antriebskraft FA wie folgt: mFzg ·a · ( l+crot)
= FA – FW (1) Der Fahrwiderstand
bzw. die Fahrwiderstandskraft FW, der Korrekturfaktor crot und die
Fahrzeugmasse mFzg sind dabei ebenfalls, wie in 1 dargestellt, der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 zugeführt. Dabei
kann der Fahrwiderstand FW in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise
mit Hilfe eines unter Testbedingungen adaptierten Kennfeldes abhängig von
der aktuellen Fahrsituation geschätzt werden. Einfluss auf den
Fahrwiderstand FW haben dabei insbesondere die Rollreibung des Fahrzeugs und
eine eventuell zu bewältigende
Steigung der Fahrbahn. Der Korrekturfaktor crot berücksichtigt
die Trägheit
der rotierenden Massen und hängt
von der aktuellen Getriebeübersetzung
ab. Der Korrekturfaktor crot kann dabei in Abhängigkeit von der aktuellen Getriebeübersetzung
ebenfalls in einer Kennlinie in dem Fachmann bekannter Weise abgelegt
sein. Die Fahrzeugmasse mFzg ist bekannt und fest vorgegeben oder
kann in dem Fachmann bekannter Weise ebenfalls mit Hilfe der fahrdynamischen
Gleichung adaptiert werden.
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Aus der ermittelten Antriebskraft
FA ermittelt die Grenzwertbestimmungseinheit 15 den dazu
proportionalen Grenzwert mrlim des Motorausgangsmomentes durch Multiplikation
mit einem gegebenenfalls ebenfalls in einem Testbetrieb adaptierten
zweiten Proportionalfaktor. Dieser zweite Proportionalfaktor wird
dabei generell zur Umrechnung jeder beliebigen Antriebskraft FA
in das dazugehörige
Motorausgangsmoment verwendet.
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Die Berechnung der maximal zulässigen Beschleunigung
amax durch die Beschleunigungsermittlngseinheit 10 erfolgt, wie
beschrieben, nach der folgenden Formel: amax = P· (vlim – vist)
( 2)
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Wird in Gleichung (2) die maximal
zulässige Beschleunigung
amax als Differentiation der Geschwindigkeit ausgedrückt, so
ergibt sich eine Differentialgleichung. Die Lösung der Differentialgleichung
ist eine Exponentialfunktion, deren Zeitkonstante der Kehrwert des
ersten Proportionalfaktors, als 1/P ist. Im Idealfall einer exakten
Fahrwiderstandsadaption ergibt sich damit beim Beschleunigen mit
der maximalen Beschleunigung und damit bei Umsetzung des Grenzwertes
mrlim des Motorausgangsmomentes ein exponentielles Einschwingen
der Istgeschwindigkeit vist auf die Grenzgeschwindigkeit vlim. Somit
lässt sich
die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 ohne Integralanteil
und dennoch stationär
genau auf Grund der Verwendung der Gleichungen (1) und
(2) realisieren. Der erste Proportionalfaktor P kann dabei als Zeit-Konstante des
Einschwingvorgangs mittels der Exponentialfunktion geeignet appliziert
werden. Für
einen sportlichen Fahrer kann der erste Proportionalfaktor P größer gewählt werden,
um eine kleinere Zeitkonstante des Einschwingvorgangs zu realisieren
und damit eine größere maximal
zulässige
Beschleunigung zuzulassen. Für
den Fall einer gewünschten ökonomischen
Fahrweise kann der erste Proportionalfaktor P kleiner gewählt werden,
um eine größere Zeitkonstante
des Einschwingvorgangs zu realisieren und damit eine kleinere maximal
zulässige
Beschleunigung zu erhalten, deren Realisierung weniger Kraftstoff
erfordert.
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Die Begrenzung der Istgeschwindigkeit
vist auf die Grenzgeschwindigkeit vlim kann sowohl für Istgeschwindigkeiten
vist einsetzen, die kleiner als die Grenzgeschwindigkeit vlim sind,
als auch für
Istgeschwindigkeiten vist, die größer als die Grenzgeschwindigkeit
vlim sind. Auf Basis von Gleichung (2) wird im Falle von Istgeschwindigkeiten
vist kleiner der Grenzgeschwindigkeit vlim die Istbeschleunigung aist
des Fahrzeugs durch die maximal zulässige Beschleunigung amax nach
oben begrenzt, um zu starke Beschleunigungen beim Annähern der
Istgeschwindigkeit vist an die Grenzgeschwindigkeit vlim von unten
zu verhindern und damit bei Erreichen der Grenzgeschwindigkeit vlim
ein abruptes Ende der Beschleunigung und damit eine Beeinträchtigung des
Fahrkomforts zu verhindern. Sollen Istgeschwindigkeiten vist größer der
Grenzgeschwindigkeit vlim auf die Grenzgeschwindigkeit vlim begrenzt
werden, so wird die Istbeschleunigung aist des Fahrzeugs durch die
in diesem Fall negative maximal zulässige Beschleunigung amax nach
oben begrenzt, so dass zu starke Verzögerungen beim Annähern der
Istgeschwindigkeit vist an die Grenzgeschwindigkeit vlim und damit
ebenfalls ein abruptes Weglassen der Verzögerung mit Erreichen der Grenzgeschwindigkeit vlim
und eine damit verbundene Beeinträchtigung des Fahrkomforts zu
vermeiden.
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Es kann optional vorgesehen sein,
dass dem Geschwindigkeitsbegrenzer 5 auch ein Fahrerwunschmoment
mrf zugeführt
ist, das einen Sollwert für
das Motorausgangsmoment darstellt, mit dem Ziel, eine vom Fahrer
gewünschte
Geschwindigkeit oder Beschleunigung umzusetzen. Um die Begrenzung
auf die maximal zulässige
Beschleunigung amax sicher zu stellen, werden daher der Grenzwert mrlim
für das
Motorausgangsmoment und das Fahrerwunschmoment mrf einem Minimalauswahlglied 35 des
Geschwindigkeitsbegrenzers 5 zugeführt, der aus dem Grenzwert
mrlim und dem Fahrerwunschmoment mrf das Minimum auswählt und
als letztlich umzusetzenden Sollwert mrfa zur Umsetzung an eine
entsprechende Einheit der Motorsteuerung weiterleitet. Die Umsetzung
kann dann durch geeignete Einstellung des Kraftstoffpfades bei einem Dieselmotor
oder des Luftpfades und/oder des Zündwinkelpfades bei einem Otto-Motor
in dem Fachmann bekannter Weise erfolgen.
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Das Fahrerwunschmoment mrf kann beispielsweise
von einer Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 oder einer Fahrpedalstellung
des Fahrzeugs abgeleiteten Fahrerwunsch herrühren. Im Falle der Fahrgeschwindigkeitsregelung
I gibt der Fahrer beispielsweise mittels eines Tempomatenhebels
eine Zielgeschwindigkeit vziel vor. Die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 ermittelt
dann in dem Fachmann bekannter Weise ein Sollmoment mrfgr zur Umsetzung
der Zielgeschwindigkeit vziel. In 1 kennzeichnet
25 eine Fahrerwunschberechnungseinheit, die in dem Fachmann bekannter
Weise aus der Fahrpedalstellung ein Sollmoment mrped zur Einstellung
einer der Falarpedalstellung zugeordneten Fahrzeuggeschwindigkeit
bzw. Fahrzeugbeschleunigung ermöglicht. Die
Sollmomente mrfgr und mrped werden einem Maximalauswahlglied 30 zugeführt. Das
Maximalauswahlglied 30 wählt aus den beiden Sollmomenten mrfgr
und mrped das Maximum aus und gibt es als Fahrerwunschmoment hmf
an den Geschwindigkeitsbegrenzer 5 ab.
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Auf Grund der stationären Regelabweichung von
Proportionalreglern beinhalten viele Fahrgeschwindigkeitsregeler
einen Integralanteil. Dies muss bei Kombination mit der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 berücksichtigt
werden. Keine Probleme ergeben sich, so lange die von der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 umzusetzende
Zielgeschwindigkeit vziel kleiner als die Grenzgeschwindigkeit vlim
bleibt. Wird jedoch die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 bei
aktiver Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 aktiviert
oder die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 bei aktiver
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 aktiviert, so wird die Zielgeschwindigkeit
vziel auf die Grenzgeschwindigkeit vlim begrenzt, wozu die Grenzgeschwindigkeit
vlim von der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 der
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 zugeführt ist. Die von der Falhgeschwindigkeitsregelung 1 umzusetzende Zielgeschwindigkeit
vziel ist somit nicht größer als
die Grenzgeschwindigkeit v1im und auf die Grenzgeschwindigkeit v1im
begrenzt. Dadurch kann die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 mittels
des Sollmoments mrfgr die Zielgeschwindigkeit vziel einregeln und
ein Hochlaufen oder Aufziehen des Integralanteils in der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 vermieden
werden. Dabei muss die Begrenzung der Zielgeschwindigkeit vziel
der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 bei jeder Erhöhung der
Zielgeschwindigkeit vziel durch Betätigung des Tempomatenhebels
bzw. bei jeder Verringerung der Grenzgeschwindigkeit vlim durchgeführt werden.
Nach dem Deaktivieren der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 kann
die ursprünglich gewählte Zielgeschwindigkeit
vziel wieder aufgenommen werden, ohne dass eine Grenzgeschwindigkeit seitens
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 berücksichtigt
werden muss.
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Ein Hochlaufen des Integralanteils
der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 bei gleichzeitig aktiver Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 und
nicht begrenzter Zielgeschwindigkeit vziel ergibt sich, wenn die
Zielgeschwindigkeit vziel größer als
die Grenzgeschwindigkeit vlim ist. Auf Grund der aktiven Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 wird
die Zielgeschwindigkeit vziel nicht erreicht, so dass der Integralanteil
der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 hochlaufen muss. Wird
dann die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 deaktiviert,
so wird kein Grenzwert mrlim mehr von der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 abgegeben
und am Ausgang des Minimalauswahlgliedes 35 direkt das
Fahrerwunschmoment mrf als umzusetzendes Sollmoment mrfa abgegeben.
Somit kommt es am Ausgang des Minimalauswahlgliedes 35 zu
einem Momentensprung des umzusetzenden Sollmomentes mrfa auf das
von der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 abgegebene Sollmoment
mrfgr, falls dieses größer als
das Sollmoment mrped der Fahrerwunschberechnungseinheit 25 ist.
Dies führt
zu einem schlagartigen Anstieg der Fahrzeugbeschleunigung und damit
zu einem unkomfortablen Fahrverhalten. Ein solches unerwünschtes
Hochlaufen des Integralanteils der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 wird
wie beschrieben durch Begrenzung der Zielgeschwindigkeit vziel bei
aktiver Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 auf die
Grenzgeschwindigkeit vlim vermieden, so dass es bei Deaktivierung
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 nicht zu dem
beschriebenen Momentensprung am Ausgang des Minimalauswahlgliedes 35 kommen
kann. Eine Freigabe der Zielgeschwindigkeit vziel bei Deaktivierung
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 führt höchstens
zu einem stetigen Anstieg des Sollmomentes mrfgr am Ausgang der
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1, so dass ein Sprung des
umzusetzenden Sollmoment mrfa am Ausgang des Minimalauswahlgliedes 35 vermieden
werden kann. Auf diese Weise wird der Vorteil bewirkt, dass eine
gleichzeitige Aktivierung der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 und
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 konfliktfrei, d.h.
ohne Hochlaufen des Integralanteils eines Reglers möglich ist.
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Im Folgenden werden der Betrieb der
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 und der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 nochmals
beispielhaft erläutert.
Bei ausgeschalteter bzw. deaktivierter Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 ist
die Funktion der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 unabhängig von
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion, d.h. die Zielgeschwindigkeit
vziel wird nicht begrenzt.
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Bei eingeschalteter bzw. aktivierter
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 erfolgt die Begrenzung
der Zielgeschwindigkeit vziel in Abhängigkeit der verschiedenen
Betriebsmodi der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 wie folgt:
Beim
Setzen der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 auf die Zielgeschwindigkeit
vziel, beispielsweise mittels des Tempomatenhebels, wird in der
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 geprüft, ob die dabei vorgegeben
Zielgeschwindigkeit vziel größer als
die Grenzgeschwindigkeit vlim ist. Ist dies der Fall, so wird die
Zielgeschwindigkeit vziel auf die Grenzgeschwindigkeit vlim gesetzt.
Andernfalls wird die Zielgeschwindigkeit vziel unverändert beibehalten.
Wird der Tempomatenhebel zur Erhöhung
der Zielgeschwindigkeit angetippt, so wird die Zielgeschwindigkeit
vziel um ein Geschwindigkeitsinkrement erhöht, wenn dadurch die Grenzgeschwindigkeit
vlim nicht überschritten
wird. Andernfalls wird die Zielgeschwindigkeit vziel nicht erhöht. Wird
der Tempomatenhebel zur Beschleunigung über einen längeren Zeitraum angetippt,
so führt
dies zu einer Erhöhung
der Zielgeschwindigkeit vziel, so lange die Grenzgeschwindigkeit
vlim nicht überschritten
wird. Mit Erreichen der Grenzgeschwindigkeit vlim wird die Zielgeschwindigkeit
vziel dabei nicht weiter erhöht.
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Wird der Tempomatenhebel angetippt,
um die Zielgeschwindigkeit vziel zu verringern oder durch längeres Antippen
das Fahrzeug zu verzögern, so
erfolgt eine entsprechende Verringerung der Zielgeschwindigkeit
vziel unabhängig
von der Grenzgeschwindigkeit vlim. Bei einer Wiederaufnahme der Fahrgeschwindigkeitsregelung
erfolgt eine Begrenzung der Zielgeschwindigkeit vziel wie beim Setzen beschrieben.
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Für
den Fall, dass die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 bei
aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 zugeschaltet wird,
erfolgt keine besondere Aktion, wenn die Zielgeschwindigkeit vziel die
Grenzgeschwindigkeit vlim nicht überschreitet. Andernfalls
geht die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 in Wiederaufnahme
mit einer Zielgeschwindigkeit vziel, die der Grenzgeschwindigkeit
vlim entspricht. Dabei kann die Absenkung der Zielgeschwindigkeit vziel
auf die Grenzgeschwindigkeit vlim mittels einer stetigen Rampenfunktion
für die
entsprechende Absenkung des von der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 abgegebenen
Sollmomentes mrfgr realisiert werden, um ein ruckartiges Verzögern des
Fahrzeugs zu vermeiden und den Fahrkomfort nicht zu beeinträchtigen.
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Wenn die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 bei
aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 abgeschaltet wird,
dann geht die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 in Wiederaufnahme
mit der ursprünglichen
Zielgeschwindigkeit vziel, wenn diese größer als die bei aktivierter
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 geltende Grenzgeschwindigkeit
vlim war. In diesem Fall erfolgt die Wiederaufnahme der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 ebenfalls
beispielsweise mittels einer Wiederaufnahmekennlinie, die das von der
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 abgegebene Sollmoment mrfgr
beispielsweise mittels einer stetigen Rampenfunktion anhebt, um
die Zielgeschwindigkeit vziel von der zuvor geltenden Grenzgeschwindigkeit
vlim komfortabel auf die ursprünglich geltende
größere Zielgeschwindigkeit
anzuheben.
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In 2 ist
das erfindungsgemäße Verfahren
beispielhaft anhand eines Ablaufplans dargestellt. Nach dem Start
des Programms wird bei einem Programmpunkt 100 beispielsweise
von der Motorsteuerung geprüft,
ob die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 zur Begrenzung
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Grenzgeschwindigkeit vlim
aktiviert wurde. Eine solche Aktivierung kann, wie beschrieben,
vom Fahrer über
ein Bedienelement oder aufgrund von Überwachungs- und Komfortfunktionen,
wie beispielsweise Verkehrszeichenerkennung, Höchstgewichtsüberschreitung, Druckverlust
in einem Reifen, Kurvenfahrterkennung u.s.w. erfolgen, wobei solche Überwachungs-
und Komfortfunktionen in dem Fachmann bekannter Weise realisiert
sein können.
Die Aktivierung der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 kann
dabei durch ein in 1 nicht
dargestelltes Aktivierungssignal seitens des vom Fahrer betätigten Bedienelementes
oder seitens der Überwachungs-
und Komfortfunktionen erfolgen, das auch der Motorsteuerung zugeführt ist.
Wurde bei Programmpunkt 100 in der Motorsteuerung eine
aktive Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 detektiert,
so wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 135 gibt
die Motorsteuerung, die in 1 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit ebenfalls
nicht dargestellt ist, die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 frei
zur Einstellung und Umsetzung einer beliebigen Zielgeschwindigkeit
vziel. Anschließend
wird das Programm verlassen. Das Programm kann dabei beliebig oft,
beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen, durchlaufen
werden, wobei der Zeitabstand zwischen zwei Programmdurchläufen in vorteilhafter
Weise möglichst
kurz gewählt
wird, um Veränderungen
in der Aktivierung der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 und
der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 sowie der Vorgabe
der Zielgeschwindigkeit vziel und der Grenzgeschwindigkeit v1im
möglichst
frühzeitig
zu detektieren und die entsprechenden Konsequenzen einzuleiten.
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Bei Programmpunkt 105 wird
die Beschleunigungsermittlungseinheit 10 beispielsweise
ebenfalls von der Motorsteuerung veranlasst, die maximal zulässige Beschleunigung
amax in der beschriebenen Weise zu ermitteln. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 110 veranlasst
beispielsweise die Motorsteuerung die Grenzwertbestimmungseinheit 15 zur
Bestimmung des Grenzwertes mrlim für das Motorausgangsmoment in
der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 115 prüft die Motorsteuerung,
ob die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 aktiv ist. Dies kann
beispielsweise durch Vergleich des Sollmomentes mrfgr am Ausgang
der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 mit dem Fahrerwunschmoment mrf
am Ausgang des Maximalauswahlgliedes 30 erfolgen. Stimmen
die beiden Momente überein,
so kann davon ausgegangen werden, dass die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 aktiv
ist. Andernfalls kann davon ausgegangen werden, dass die Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 gerade
nicht aktiv ist. Dazu kann der Ausgang der Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 und
der Ausgang des Maximalauswahlgliedes 30 der Motorsteuerung
zugeführt
sein. Wird bei Programmpunkt 115 festgestellt, dass die
Fahrgeschwindigkeitsregelung 1 aktiv ist, so wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 140 wird
eine gegebenenfalls vorhandene Begrenzung der Zielgeschwindigkeit
vziel auf die Grenzgeschwindigkeit vlim aufgehoben. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 120 wird
eine die Grenzgeschwindigkeit vlim überschreitende Zielgeschwindigkeit
vziel auf die Grenzgeschwindigkeit vlim in der beschriebenen Weise
begrenzt. Anschließend
wird zu Programmpunkt 125 verzweigt.
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Die Aufhebung einer Begrenzung bei
Programmpunkt 140 bzw. das Einführen einer Begrenzung bei Programmpunkt 120 kann
ebenfalls von der Motorsteuerung veranlasst werden.
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Bei Programmpunkt 125 prüft die Motorsteuerung,
ob die Istgeschwindigkeit vist in einem vorgegebenen Bereich um
die Grenzgeschwindigkeit vlim liegt. Dazu können der Motorsteuerung sowohl
die Istgeschwindigkeit vist als auch die Grenzgeschwindigkeit vlim
zugeführt
sein. Liegt die Istgeschwindigkeit vist in dem vorgegebenen Bereich
um die Grenzgeschwindigkeit vlim, so wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 145 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 130 veranlasst
die Motorsteuerung die Abgabe des Grenzwertes mrlim für das Motorausgangsmoment
an die Minimalauswahleinheit 35. Anschließend wird
zu Programmpunkt 100 zurückverzweigt und das Programm
erneut durchlaufen.
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Bei Programmpunkt 145 veranlasst
die Motorsteuerung ein Ende der Ausgabe des Grenzwertes mrlim an
die Minimalauswahleinheit 35, so dass die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 unwirksam
geschaltet und damit deaktiviert wird. Anschließend wird zu Programmpunkt 100 verzweigt
und das Programm erneut durchlaufen.
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In 4 ist
ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm dargestellt, das die Geschwindigkeit
v des Fahrzeugs über
der Zeit t darstellt. Dabei ist beispielhaft ein Verlauf der Istgeschwindigkeit
vist über
der Zeit t dargestellt. Bis zu einem ersten Zeitpunkt t1 ist die
Istgeschwindigkeit vist kleiner als ein unterer Geschwindigkeitsschwellwert
vlim . Somit ist bis zum ersten Zeitpunkt t1 die
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 nicht aktiv, da
die Istgeschwindigkeit vist nicht im vorgegebenen Bereich um die Grenzgeschwindigkeit
vlim ist, der nach unten durch den unteren Geschwindigkeitsschwellwert
vlim begrenzt wird. Vom ersten Zeitpunkt t1 an überschreitet die
Istgeschwindigkeit vist den unteren Geschwindigkeitsschwellwert
vlim-, so dass die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 aktiviert
wird und ein weiterer Anstieg der Istgeschwindigkeit vist durch
die maximal zulässige
Beschleunigung amax begrenzt ist. Gemäß dem Beispiel nach 4 soll angenommen werden,
dass die Istgeschwindigkeit vist vom ersten Zeitpunkt t1 an
mit der maximal zulässigen
Beschleunigung erhöht
wird, so dass sie exponentiell mit der Zeitkonstante 1/P sich der
Grenzgeschwindigkeit vlim annähert,
die größer als
der untere Geschwindigkeitsschwellwert vlim ist. Etwa zu einem zweiten
Zeitpunkt t2, der dem ersten Zeitpunkt t1 nachfolgt, erreicht die Istgeschwindigkeit
vist die Grenzgeschwindigkeit vlim. Dabei soll angenommen werden,
dass zum zweiten Zeitpunkt t2 der Fahrer einen Beschleunigungswunsch,
beispielsweise mittels einer Kick-Down-Funktion vorgibt, der der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 zugeführt ist
und diese; außer
Kraft setzt. Ganz allgemein kann es vorgesehen sein, die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 außer Kraft
zu setzen, wenn ein Beschleunigungswunsch des Fahrers am Fahrpedal des
Fahrzeugs derart vorgegeben wird, dass er einen vorgegebenen Beschleunigungsschwellwert überschreitet.
So lange dies der Fall ist, wird beispielsweise ein Signal B kd
gesetzt, das der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 gemäß 1 zugeführt ist und die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 außer Kraft
setzt. Zu einer dem zweiten Zeitpunkt t2 nachfolgenden dritten Zeitpunkt
t3 unterschreitet die Istgeschwindigkeit
vist einen oberen Geschwindigkeitsschwellwert vlim+, der größer als
die Grenzgeschwindigkeit vlim ist und den vorgegebenen Bereich um
die Grenzgeschwindigkeit vlim nach oben begrenzt. Dadurch wird das
Bit B kd wieder zurückgesetzt
und die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 wieder aktiviert.
Die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 wird natürlich auch
dann wieder aktiviert, wenn die vorgegebene Beschleunigungsschwelle
durch den Beschleunigungswunsch des Fahrers wieder unterschritten
wird. Auch in diesem Fall wird das Bit B kd wieder zurückgesetzt.
Vom dritten Zeitpunkt t3 an soll dann beispielhaft
angenommen werden, dass die Istgeschwindigkeit vist mit der maximal
zulässigen
Beschleunigung, die in diesem Fall die minimal zulässige Verzögerung ist,
der Grenzgeschwindigkeit vlim exponentiell mit der Zeitkonstanten
1/P angenähert
wird.
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Der vorgegebene Bereich um die Grenzgeschwindigkeit
vlim ist nach oben durch die obere Geschwindigkeitsschwelle vlim+
und nach unten durch die untere Geschwindigkeitsschwelle vlim- begrenzt. Die
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion 20 wird nur ektav,
wenn die Istgeschwindigkeit vist sich im vorgegebenen Bereich befindet.
Auf diese Weise wird außerhalb
des vorgegebenen Bereichs jede vom Fahrer gewünschte Beschleunigung zugelassen.
Die Begrenzung der Beschleunigung bzw. Verzögerung im vorgegebenen Bereich
auf die maximal zulässige
Beschleunigung hat zur Folge, dass ein abruptes Beenden der Beschleunigung
bzw. der Verzögerung
beim Erreichen der Grenzgeschwindigkeit vlim durch die Istgeschwindigkeit
vist vermieden und somit ein komfortabler Übergang geschaffen wird. Je nach
Wahl des ersten Proportionalfaktors P lässt sich dabei die Zeitkonstante
zum Eneichen der Grenzgeschwindigkeit vlim durch die Istgeschwindigkeit
vist variieren, so dass für
sportlichere Faher eine stärkere Geschwindigkeitsänderung
bis zum Eneichen der Grenzgeschwindigkeit vlim ermöglicht werden
kann, als für ökonomischere
Fahrer, denen es auf Komfort und Kraftstoffeinsparung ankommt.