DE4401416C2 - Verfahren zur graduellen Fahrweisenklassifikation und dieses anwendendes Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur graduellen Fahrweisenklassifikation zwischen ruhiger und dynamischer Fahr­ weise nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein dieses Verfahren zur Fahrweisenadaption wenigstens eines Steu­ er- oder Regelsystems anwendendes Kraftfahrzeug nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 7.

Während früher Fahrzeugregelsysteme üblicherweise als fest ab­ gestimmte Logikbausteine gestaltet wurden, ist es für moderne Kraftfahrzeuge bekannt, fahrweisenadaptionsfähige Steuer- oder Regelsysteme einzusetzen. Damit läßt sich ein gegebenes Kraft­ fahrzeug individuell durch eine entsprechende Anpassung der Eingangsparameter des Steuer- oder Regelsystems bezüglich der von diesem beeinflußten Fahrzeugfunktion an die vom jeweiligen Benutzer bevorzugte Fahrweise anpassen. Für einen Fahrer, der eine eher ruhige Fahrweise bevorzugt, kann sich beispielsweise das Fahrzeug komfortbetont und/oder verbrauchsoptimiert verhal­ ten, während es bei Benutzung durch einen Fahrer mit einer eher dynamischen Fahrweise auf ein sportliches Fahrverhalten ab­ stimmbar ist.

Bei einem aus der Patentschrift US 4 853 720 bekannten fahrwei­ senadaptiven Motorsteuersystem ist die gewünschte Fahrweise durch einen Wahlschalter auf eine der drei Varianten sportlich, komfortbetont oder verbrauchsorientiert einstellbar. Die Motor­ steuerung erfolgt dann in Abhängigkeit von dieser Einstellung sowie von ausgewählten Meßwerten der Fahrzeugsensorik.

Bei aus der Offenlegungsschrift DE 38 17 495 A1 bekannten Steu­ erungssystemen für elektronisch steuerbare Fahrzeugfunktionen, wie z. B. Sitzeinstellungssteuerung oder Motorsteuerung, ist ebenfalls die Möglichkeit vorgesehen, diese Funktionen an das Verhalten des jeweiligen Benutzers anzupassen. Dabei wird das Verhalten des Benutzers nicht von außen fest vorgegeben, son­ dern vom System selbst durch Erfassung der im Lauf der Zeit durch den Benutzer vorgenommenen Betätigungen der verschiedenen Fahrzeugelemente erlernt. Zur Adaption einer Motorsteuerung wird dabei überwacht, wann der Benutzer das Getriebe manuell schaltet und in welcher Weise er jeweils das Gaspedal betätigt, wobei gleichzeitig die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung erfaßt wird. Die erhaltenen Daten können mit vorab für eine Anzahl von Kategorien möglicher Fahrweisen abge­ speicherten Daten durch eine Prozessoreinheit verglichen und dementsprechend der jeweilige Benutzer in eine bestimmte Fahr­ weisenkategorie eingereiht werden. Dieser Kategorie kann ein Code zugeordnet werden, den die Prozessoreinheit erkennt, wo­ nach die Motorsteuerung in Abhängigkeit von der dem Benutzer zugeordneten Fahrweise eingestellt wird.

Ein weiteres Verfahren zur Fahrweisenklassifikation und ein selbiges für eine Motorsteuerung verwendendes Kraftfahrzeug ist in der Patentschrift US 5 189 621 offenbart. Dabei werden u. a. die Meßgrößen Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorwinkelgeschwindig­ keit, Drosselklappenwinkel und Drosselklappenwinkelgeschwindig­ keit während der Fahrt durch entsprechende Sensorik erfaßt. Durch eine Fuzzy-Logik-Auswertung wird diesen erfaßten Meßwer­ ten eine von drei vorgesehenen Fahrweisentypen zugeordnet, näm­ lich eine normale, eine aktive oder eine sportliche Fahrweise. Das Verhalten der Motorsteuerung wird dann in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrweise und gegebenenfalls auch von ermittel­ ten Fahrzeugumgebungsbedingungen, z. B. Fahren im Stau oder auf einer Autobahn, eingestellt. Bei diesem Verfahren können rasche Beschleunigungen des Fahrzeugs aufgrund eines plötzlich auftau­ chenden Hindernisses zu einer eigentlich nicht erwünschten Ein­ stellung einer sportlichen Fahrweise führen, weshalb eine ent­ sprechende optische oder akustische Warnanzeige vorgesehen ist. Zur Erleichterung der Fahrweisenklassifikation wird in einer Variante vorgeschlagen, eine Meßgrößenerfassung zwecks Fahrwei­ senklassifikation nur in bestimmten Fahrzuständen vorzunehmen, in denen der Fahrer die Fahrweise auch tatsächlich weitgehend frei gestalten kann, und als derartige Meßgrößen die Geschwin­ digkeit der Gaspedalbetätigung, insbesondere beim Fahrzeugstart, und/oder der Bremspedalbetätigung beim Abstoppen des Fahrzeugs heranzuziehen.

In der Offenlegungsschrift DE 42 15 406 A1 ist innerhalb eines Steuersystems zum Schalten eines automatischen Getriebes eine Fahreridentifikationseinrichtung vorgesehen, mit der ein Fahrer nach seiner Fahrweise stufenlos von ökonomisch bis sportlich/ leistungsorientiert eingestuft werden kann. Als Fahrweisenmerk­ male können u. a. die Drosselklappenstellung und deren Ände­ rungsgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleuni­ gung, Lenkwinkel und Bremsschalterzustand verwendet werden. Diese Meßgrößen werden mit Fuzzy-Logikregeln nach bestimmten Gewichtungen verarbeitet, woraus sich dann eine einzige Kenn­ zahl ergibt, die den Fahrer in seiner Fahrweise zwischen ökono­ misch und sportlich einstuft. Entsprechend dieser Einstufung erfolgt die Einstellung des Schaltverhaltens des Getriebes.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art sowie eines dieses Verfahren anwendenden Kraftfahrzeuges zugrunde, mit denen eine zuverlässige Fahrweisenklassifikation zwischen ruhiger und dy­ namischer Fahrweise und unter Ausnutzung dieser Klassifikation eine zuverlässige Adaption eines oder mehrerer Steuer- oder Re­ gelsysteme des Kraftfahrzeuges auf die jeweilige Fahrweise er­ möglicht ist.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merk­ malen des Patentanspruches 7 gelöst. Durch das Verfahren wird die Fahrweise separat hinsichtlich des Beschleunigungsverhal­ tens, des Bremsverhaltens und des Lenkverhaltens klassifiziert. Dieses Vorgehen berücksichtigt, daß die Fahrweise mit einer einzigen Kennziffer meist nicht zufriedenstellend klassifizier­ bar ist. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß es hierzu zweckmäßig ist, die Längs- und die Querdynamik getrennt zu betrachten und darüber hinaus die Längsdynamik hinsichtlich Beschleunigungs- und Bremsverhalten zu unterscheiden. Denn eine dynamische Fahr­ weise ist gegenüber einer ruhigen Fahrweise dadurch charakteri­ siert, daß schnell beschleunigt, spät, aber kräftig gebremst und in Kurven hohe Querbeschleunigungen zugelassen werden. Tat­ sache ist hierbei, daß ein Fahrer nicht etwa den Fahrpedal-, Bremspedal- oder Lenkradwinkel regelt, die seine Stellgrößen darstellen, sondern der Regelvergleich findet mit den Fahrzeug­ beschleunigungen in Längs- und Querrichtung statt, über die er optisch und haptisch Rückmeldung bekommt. Die Heranziehung die­ ser Merkmale führt folglich zu einer zuverlässigeren Fahrwei­ senklassifikation, als wenn hierzu die Werte der Stellgrößen herangezogen werden. Aus diesen drei ermittelten Kennziffern läßt sich dann in bestmöglicher Weise die für das jeweils anzu­ passende Steuer- oder Regelsystem entscheidende Information auswählen. Gegenüber der Verwendung einer einzigen Kennziffer zur Fahrweisenbeurteilung erlaubt dies eine detailliertere Fahrweisenadaption, die insbesondere auf die speziellen Erfor­ dernisse des jeweiligen Steuer- oder Regelsystems einzugehen vermag, indem zu dessen Adaption nur eine oder zwei dieser Kennziffern oder aber die drei Kennziffern in einer für das zu adaptierende System speziell vorgebbaren Gewichtung Verwendung finden. Damit können unterschiedliche Steuer- oder Regelsysteme in verschiedener Weise jeweils optimal adaptiert werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vor­ teil, daß ein einmaliges, singuläres Fahrverhalten, beispiels­ weise aufgrund eines plötzlich auftretenden Hindernisses, nicht sofort zu einer entsprechend deutlichen, die Fahrweisenklassi­ fikation verfälschenden Beurteilung der Fahrweise führt. Viel­ mehr führt die Mittelwertbildung über eine Mehrzahl von jeweils zuletzt bestimmten Kennziffereinzelwerten zu einer Glättung des zeitlichen Verlaufs der jeweiligen Kennzifferbestimmung.

Eine bevorzugte Art der Ermittlung von Einzelkennzifferwerten ist durch die Merkmale des Anspruchs 3 angegeben. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, die Kennziffereinzelwertermittlung nur unter bestimmten Fahrbedingungen vorzunehmen, deren Vorliegen durch Überwachen entsprechender Meßwerte abgefragt wird. Auf diese Weise läßt sich die Fahrweisenklassifikation auf Fahrzu­ stände beschränken, in denen die individuelle Fahrweise eines Fahrers am deutlichsten zum Ausdruck kommt und nicht durch äu­ ßere Umstände weitestgehend eingeschränkt ist. Die fahrweisen­ indikativen Meßwerte werden dann durch Vergleich mit dem vorab abgespeicherten Meßgrößen/Fahrweisen-Kennfeld für die betref­ fende Kennziffer in einen zugehörigen Kennziffereinzelwert für die entsprechende Fahrweise bezüglich Beschleunigen, Bremsen oder Lenken ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer Fuzzy-Logik gemäß Anspruch 4. Erkannte Sondersituationen, wie z. B. ein ASR- oder ABS-Regeleingriff oder das Befahren einer Wegstrecke mit sehr starker Steigung oder sehr starkem Gefälle, d. h., mit über einem entsprechend vorgebbaren Grenzwert liegendem Fahrbahnneigungswinkel, lassen sich anschließend in vorbestimmter Weise durch geeignete Kenn­ zifferwerterhöhung oder -erniedrigung berücksichtigen.

Für die Ermittlung der Beschleunigungs- und/oder der Bremskenn­ ziffer ist in Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 eine fahrweisenabhängige Meßgröße durch die Zeitdauer gebildet, in der sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ab dem Zeitpunkt der Akti­ vierung der entsprechenden Kennziffereinzelwertermittlung um jeweils 10 km/h erhöht bzw. erniedrigt. Dies beruht auf der Er­ kenntnis, daß kleinere Geschwindigkeitsschwankungen im allge­ meinen nicht signifikant für das Beschleunigungs- oder Brems­ verhalten sind, sondern eher der Einhaltung einer gewissen Ge­ schwindigkeit dienen. Schwankungen in diesem Geschwindigkeits­ bereich sagen weniger über die Dynamik der Fahrweise aus, als vielmehr über die Nervosität des Fahrers oder eine kurze Schreckreaktion. Bei wesentlich größeren Geschwindigkeitsunter­ schieden als 10 km/h ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, daß beim Beschleunigen ein Tempolimit oder ein vorausfahrendes Fahrzeug den Fahrer nicht mehr frei agieren läßt. Auch im Bremsfall enthalten längere Manöver zuviel an für die Fahrwei­ senklassifikation unerwünschtem Umgebungseinfluß. Die Beschrän­ kung der Fahrweisenklassifikation bezüglich Beschleunigungs- und Bremsverhalten auf den Geschwindigkeitsänderungsbereich von 10 km/h stellt daher einen günstigen Kompromiß zwischen diesen Extremen dar, der eine sehr geeignete Information über die Fahrweise bereitstellt.

Eine vorteilhafte Fahrweisenklassifikation ergibt sich, wenn zur Kennzifferermittlung die in Anspruch 6 genannten Kriterien herangezogen werden. Dies erlaubt eine sehr zuverlässige Beur­ teilung des eigentlichen Fahrweisentyps unter weitgehender Eliminierung von situationsbedingten oder in Manipulations­ absicht vorgenommenen Fahraktionen. So unterbleibt eine Bewer­ tung seltener Fahrsituationen, wie z. B. Rückwärtsfahren. Ebenso unterbleibt die Einschätzung von hektischen oder nervösen Fahr­ aktionen, die im allgemeinen fahrweisenuntypische Maßnahmen darstellen, als dynamisch. Als fahrweisenindikative Meßgrößen werden solche ausgewählt, die sich bezüglich eines gesamten Fahrmanövers integral verhalten und daher nicht oder nur schwer durch singuläre Fahraktionen zur absichtlichen Beeinflussung der Fahrweisenbewertung manipulierbar sind. Des weiteren erfolgt in dieser Ausgestaltung eine getrennte Behandlung von als sicherheitskritisch erkannten Manövern, um deren geson­ derter Stellung hinsichtlich der Fahrweisenbeurteilung Rechnung zu tragen. Mit diesen Maßnahmen läßt sich eine hohe Trenn­ schärfe zwischen ruhiger und dynamischer Fahrweise erzielen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm eines Teils einer fahrzeugelektrischen Anlage mit fahrweisenadaptiven Steuersy­ stemen.

In der Figur ist ein Teil einer fahrzeugelektrischen Anlage dargestellt, der als Steuer- oder Regelsysteme eine Antriebs- Schlupf-Regelung (ASR), ein elektronisches Gaspedal, ein Motor- Getriebe-Managementsystem (MGM) sowie ein Feder-Dämpfer-System beinhaltet. Für jedes dieser Systeme ist eine zentrale Einheit (3, 6, 8, 10) vorgesehen, die der Einfachheit halber auch für den Fall von eigentlichen Regelsystemen im folgenden als Steu­ ergerät bezeichnet ist. Das ASR-Steuergerät (3) steuert Dros­ selklappe und Bremsen (2), das E-Gas-Steuergerät (6), die Dros­ selklappe (7), das MGM-Steuergerät (8) den Motor und das Ge­ triebe (9) und das Feder-Dämpfer-Steuergerät (10) die Fahrzeug­ niveauregulierung (11). Den Steuergeräten (3, 6, 8, 10) sind eingangsseitig die erforderlichen Ausgangssignale einer Fahr­ zeugsensorik (1) zugeführt, die die erforderlichen Meßgrößen erfaßt, wie sie sich während einer Fahrt durch das Verhalten eines Fahrers (5) ergeben. Zudem verfügt das Kraftfahrzeug in nicht explizit gezeigter Weise über ein Antiblockiersystem (ABS).

Des weiteren besitzt die fahrzeugelektrische Anlage eine Ein­ heit zur Fahrweisenadaption (4), deren Ausgangssignale ein­ gangsseitig auf Eingangsparameter der Steuergeräte (3, 6, 8, 10) dergestalt einwirken, daß letztere in ihrem Steuerverhalten auf eine bestimmte, graduell zwischen einer sehr ruhigen und einer sehr dynamischen Fahrweise liegenden Fahrweise angepaßt werden. Je nach von der Fahrweisenadaptionseinheit (4) vorgege­ bener Fahrweise steuern die Steuergeräte (3, 6, 8, 10) ihre je­ weils zugehörigen Stellelemente (2, 7, 9, 11) daher auf unter­ schiedliche Weise. So verhalten sich bei vorgegebener ruhiger Fahrweise die ASR stabil, die E-Gas-Regelung unempfindlich, das Feder-Dämpfer-System komfortbetont und das MGM nach verbrauchs­ optimierten Schaltkennlinien, während sich andererseits bei vorgegebener dynamischer Fahrweise die ASR traktionsstark, die E-Gas-Regelung empfindlich, das Feder-Dämpfer-System sportlich abgestimmt und das MGM nach sportlich ausgelegten Schaltkennli­ nien verhalten. Zwischen diesen beiden Extremen läßt sich je­ weils graduell in einer Vielzahl von Stufen oder stufenlos das für die jeweils ermittelte Fahrweise passende Steuer- oder Re­ gelverhalten einstellen.

Die Fahrweise, auf die die Steuergeräte (3, 6, 8, 10) abgestimmt werden, wird anhand von ausgewählten Ausgangssignalen der Fahr­ zeugsensorik (1) von der Fahrweisenadaptionseinheit (4) ermit­ telt, wozu dieser die erforderlichen, unten näher angegebenen, fahrweisenindikativen Sensorsignale zugeführt sind. Die Fahr­ weisenadaptionseinheit (4) ermittelt aufgrund dieser zugeführ­ ten Meßwerte die jeweilige Fahrweise anhand einer Klassifika­ tion nach dem nachfolgend näher beschriebenen Verfahren. Dieses ist als Programm in einem Speicher der Fahrweisenadaptionsein­ heit (4) abgelegt, wobei die Fahrweisenadaptionseinheit (4) auch die weitere, zur beschriebenen Fahrweisenklassifikation erforderliche Hardware beinhaltet, die aus üblichen, dem Fach­ mann geläufigen Komponenten aufgebaut ist und daher hier nicht näher aufgezeigt zu werden braucht.

Das Verfahren sieht zur Fahrweisenklassifikation die separate Ermittlung einer Kennziffer über das Beschleunigungsverhalten, genauer über das Längsbeschleunigungsverhalten, einer Kennzif­ fer über das Bremsverhalten und einer Kennziffer über das Lenk­ verhalten, d. h. das Querbeschleunigungsverhalten, vor. Dabei entsprechen höhere Kennziffern einer dynamischeren Fahrweise. Als von der Fahrzeugsensorik (1) erfaßte fahrweisenindikative Meßgrößen werden für die Ermittlung jeder der drei Kennziffern die Raddrehzahlen vorne links und rechts, der Zustand einer ASR-Informationslampe, das on-line identifizierbare Leistungs­ gewicht des Fahrzeugs sowie optional der Zustand der Rückfahr­ leuchte erfaßt. Zusätzlich werden zur Ermittlung der Beschleu­ nigungskennziffer die Drosselklappenvorgabe und optional die Stellung eines Kick-Down-Schalters, für die Ermittlung der Bremskennziffer der Zustand des Bremslichtschalters und optio­ nal eine Information über den Zustand der ABS-Regelung sowie für die Ermittlung der Lenkkennziffer optional der Lenkradwin­ kel und ebenfalls optional die Querbeschleunigung erfaßt. Die als optional bezeichneten Meßgrößenerfassungen können dabei jeweils mit entsprechender Sensorik erfolgen, soweit diese in der Fahrzeugsensorik (1) vorhanden ist. Andernfalls werden die entsprechenden Meßwerte indirekt aus den Messungen der Raddreh­ zahlen und/oder der Drosselklappenvorgabe errechnet. Diesbezüg­ liche Ungenauigkeiten beeinflussen das Klassifikationsergebnis nicht signifikant. Wird die Information über die Rückfahrleuch­ te weggelassen, so werden auch rückwärts gefahrene Fahrmanöver klassifiziert. Obgleich das Verfahren dafür grundsätzlich nicht ausgelegt ist, entsteht dadurch kein oder nur ein vernachläs­ sigbar geringer Fehler.

Für die Ermittlung einer jeden Kennziffer läuft folgendes Aus­ wertungsschema ab. Es werden während der Fahrt spezifisch für die einzelnen Kennziffern ausgewählte Meßgrößen auf den mögli­ chen Beginn eines auszuwertenden Fahrmanövers hin überwacht. Nach erkanntem Beginn eines derartigen Fahrmanövers werden wäh­ rend dieses Manövers die fahrweisenindikativen Meßgrößen, die für die Ermittlung der jeweiligen Kennziffer benötigt werden, erfaßt. Diese Meßgrößenerfassung wird beendet, sobald wenig­ stens eines von ebenfalls kennzifferspezifisch vorgewählten Ab­ bruchkriterien erfüllt ist. Die erfaßten Meßwerte werden dann anhand eines für die jeweilige Kennziffer vorgegebenen Meßgrö­ ßen/Fahrweisen-Kennfeldes zur Ermittlung der gesuchten, fahr­ weisenklassifizierenden Kennziffer ausgewertet. Daraufhin wer­ den gegebenenfalls vorliegende Sonderfälle berücksichtigt. An­ schließend wird die betreffende Kennziffer durch Mittelung über eine vorgegebene Anzahl von zuletzt bestimmten Einzelwerten für diese Kennziffer ermittelt, so daß eine gewisse Glättung im zeitlichen Kennzifferverlauf und Unabhängigkeit von einem even­ tuell singulären Fahrmanöver erzielt wird.

Soweit liefert das Auswertungsschema bereits zutreffende Resul­ tate für den Fall, daß in den Signalverläufen der Meßgrößen signifikante Veränderungen vorliegen. Bei Fahrten mit konstan­ ter Geschwindigkeit auf einer geraden Strecke bleibt hingegen der solchermaßen bestimmte Kennzifferwert konstant. Eine derar­ tige fehlende Fahrdynamik wird daher zusätzlich durch eine ent­ sprechende allmähliche Verringerung der Kennziffer in Richtung auf eine ruhige Fahrweise hin berücksichtigt, wobei dieser Re­ duktionsalgorithmus nur der Beschleunigungs- und Lenkkennzif­ ferbestimmung zugeordnet ist. Bei der Bremskennzifferermittlung ist er hingegen nicht sinnvoll, da hier kein derartiges Zeit­ verhalten vorliegt. Die Kennzifferwertreduktion wird geschwin­ digkeitsabhängig nach unten auf einen geschwindigkeitsabhängi­ gen Minimalwert begrenzt, so daß das Fahren mit einer zwar kon­ stanten, aber hohen Geschwindigkeit mit anwachsender Geschwin­ digkeit zunehmend als dynamische Fahrweise beurteilt wird.

Die oben angesprochenen Kernfelder sind als Kennfelder in Fuz­ zy-Logik mit zweidimensionalem Merkmalsraum realisiert. In die­ sen Kennfeldern spiegeln sich die Ergebnisse von verschiedenen Fahrversuchen wieder, die mit einer Vielzahl unterschiedlicher Versuchspersonen ermittelt werden und möglichst den gesamten Merkmalsraum abdecken. Aus diesen Versuchsfahrten lassen sich auch Kriterien für die Auswahl von Merkmalen, d. h. von geeigne­ ten Meßgrößen für die Fahrweisenklassifikation, ableiten. So muß die Trennschärfe zwischen ruhiger und dynamischer Fahrweise so groß wie möglich sein. Manche Merkmale sind im normalen Straßenverkehr wenig fahrweisenspezifisch, sondern häufig von den äußeren Fahrbedingungen dominiert. Dies schränkt die Anzahl von zur Fahrweisenklassifikation verwendbaren Meßgrößen ein und gibt Randbedingungen vor, die während der Ermittlung einer Fahrweisenkennziffer einzuhalten sind. Die gemessenen Größen müssen widerspruchsfrei von der Fahrerdynamik geprägt sein, wo­ bei sich hektische oder nervöse Fahreraktionen nicht auswirken dürfen. Jedes Merkmal muß häufig genug auftreten, damit sich eine Vergleichsbasis aufbauen läßt, wobei nur Fahrsituationen bewertet werden, die zum regelmäßigen Erfahrungsbereich gehö­ ren. Das Rückwärtsfahren wird deshalb vorzugsweise ausgeklam­ mert, da dieses Manöver selten gefahren wird und meist durch vorsichtiges Fahren unter erschwerter. Bedingungen charakteri­ siert ist, weshalb es wenig über die Fahrweise aussagt. Sicher­ heitskritische Manöver, wie im Fall einer ASR-Regelung, werden nur im Wiederholungsfall beurteilt, da der erste Regeleingriff auf einem Fahrfehler oder dem Herantasten an die Straßengrif­ figkeit beruhen kann. Als auszuwertende Merkmale kommen des weiteren nur solche in Betracht, die sich nicht bewußt oder un­ bewußt individuell manipulieren lassen, wobei integrale Merkma­ le, z. B. gemittelte Größen über ein gesamtes Fahrmanöver, be­ sonders manipulationssicher sind. Wird als Beispiel das Sperren von Gängen beim Automatikgetriebe betrachtet, so kann sich die jeweilige Kennziffer in unerwünschter Weise erhöhen, wenn die Gangwechselhäufigkeit ohne Beachtung der jeweiligen Zweckmäßig­ keit bewertet wird. Diese Zweckmäßigkeit läßt sich jedoch nur schwer beurteilen, da ihr Grund im späteren Sensorsignalverlauf nicht immer sichtbar wird. Dies wird vorliegend dadurch berück­ sichtigt, daß das Sperren von Gängen selbst nicht bewertet wird. Wenn nach dem Sperren ein Beschleunigungsvorgang ohne Zwangsrückschaltung beginnt, fällt die mittlere Beschleunigung höher aus, was ganz automatisch mit einer höheren Beschleuni­ gungskennziffer honoriert wird. Die durch diese Versuchsfahrten vorab gewonnenen Ergebnisse sind wie gesagt als Vorabinforma­ tion in Form von Fuzzy-Kennfeldern in der Fahrweisenadaptions­ einheit (4) abgespeichert.

Jedes Meßgrößen/Fahrweisen-Fuzzy-Kennfeld wird hierbei durch zwei Punktmengen mit jeweils ellipsenförmigem Einzugsbereich generiert. Die eine Menge beschreibt den Merkmalsbereich für einen ruhigen Fahrtyp, die andere denjenigen für einen dynami­ schen Fahrtyp. Für eine auszuwertende Meßgröße wird der Abstand zu den generierenden Punkten bestimmt und daraus ein Zugehörig­ keitsgrad zu der zur ruhigen bzw. zu derjenigen zur dynamischen Fahrweise gehörigen Menge ermittelt. Über anschließende Defuz­ zifikation wird dann jeweils ein Kennziffereinzelwert für jedes zu bewertende Fahrmanöver erhalten, der zwischen den beiden Ex­ tremwerten ruhiger und dynamischer Fahrweise interpoliert. Durch Geraden wird der zulässige Wertebereich der Kennfelder begrenzt. Ein Vorteil eines solchen Kennfeldes besteht weiter­ hin darin, daß es leicht zu skalieren ist, um es beispielsweise auf einen anderen Fahrzeugtyp mit einem anderen Leistungsge­ wicht zu transformieren. Hierfür brauchen lediglich die Lage der generierenden Punkte und die Grenzgeraden verschoben zu werden. Alternativ ist es möglich, mit Kennfeldern mit mehr als zwei Eingangsmerkmalen zu arbeiten, was dann jedoch nicht mehr so leicht graphisch zu interpretieren ist. Eine sequentielle Verknüpfung erscheint daher angebrachter. Grundsätzlich ist es des weiteren alternativ möglich, mehr als zwei generierende Punktmengen zu verwenden.

Die Beurteilung eines einzelnen Manövers liefert wie gesagt je­ weils einen Kennziffereinzelwert. Durch die Mittelung mehrerer Einzelmanöver wird der Zeitverlauf der Kennziffern geglättet. Zur Durchführung dieser Mittelung ist ein Speicher vorgesehen, der sich mit einer variablen Zahl von Einzelwerten füllen läßt. Eine jeweilige Speicherinformation enthält hierbei den Zeit­ punkt des Fahrmanöverendes sowie den zugehörigen Kennzifferein­ zelwert. Ab Fahrtbeginn füllt sich der Speicher mit jedem wei­ teren ausgewerteten Manöver bis zu einer vorgegebenen Maximal­ zahl. Danach wird immer das älteste Element überschrieben. Die vorgegebene Maximalzahl an Speichereinträgen bestimmt folglich die Dynamik der gemittelten Kennziffer, d. h. eine größere maxi­ male Speicheranzahl macht die zeitliche Veränderung der gemit­ telten Kennziffer träger. Des weiteren wird für die Mittelung ein Zeitfenster vorgegeben, um zu alte Werte zu entfernen, so daß das Ergebnis möglichst aktuell bleibt. Dabei wird eine Mi­ nimalzahl von beibehaltenen Speichereinträgen größer als eins vorgegeben, um zu verhindern, daß etwa ein einzelnes Meßergeb­ nis den Mittelwert allein bestimmt. Weiterhin ist als eine an­ wählbare Funktion die Elimination des jeweils kleinsten Spei­ cherelementes vorgesehen, um zu berücksichtigen, daß ein sport­ licher Fahrer im öffentlichen Straßenverkehr häufig nicht jedes Manöver so dynamisch fahren kann, wie er eigentlich möchte; die minimale Anzahl an Speichereinträgen wird dadurch nicht unter­ schritten. Aus den jeweils verbleibenden Speichereinträgen wird dann die neue Kennziffer als Mittelwert berechnet und zur wei­ teren Glättung das neue Ergebnis mit dem alten Mittelwert ver­ knüpft.

Im folgenden wird auf die jeweilige Ermittlung der Beschleuni­ gungs-, Brems- und Lenkkennziffer getrennt und detailliert ein­ gegangen.

Als Kriterien für einen Beginn eines auszuwertenden Fahrmanö­ vers zur Ermittlung der Beschleunigungskennziffer wird geprüft, ob erstens kein Beschleunigungsmanöver momentan aktiv ist, ob zweitens die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenvorgabe einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und ob drittens nicht der Rückwärtsgang eingelegt ist. Bei Bejahung dieser drei Meßgrößenabfragen während einer Fahrt, d. h. wenn die entspre­ chenden Meßgrößen die vorgewählten Freigabewerte erreicht haben, wird dann die Aktivierung einer Beschleunigungskennzifferer­ mittlung während des anschließenden Fahrmanövers freigegeben. Daraufhin werden als fahrweisenindikative Meßgrößen durch die Fahrzeugsensorik (1) folgende Größen ermittelt: die Zeitdauer, in der sich die Fahrzeuggeschwindigkeit sich seit Manöverbeginn um 10 km/h erhöht; die mittlere Drosselklappenvorgabe; die ma­ ximale Fahrzeugbeschleunigung; die maximale Änderungsgeschwin­ digkeit der Drosselklappe; die ASR-Regelzeit; die Kick-Down-Be­ tätigungszeit während der ersten 10 km/h an Geschwindigkeitszu­ wachs; und die Zeitdauer, bis die Drosselklappenvorgabe erst­ mals nicht mehr steigt. Die Erfassung dieser Meßgrößen wird be­ endet, wenn als entsprechend überwachte Stoppwerte entweder ei­ ne Rücknahme der Drosselklappenvorgabe erfolgt, die Drossel­ klappe geschlossen ist, der Rückwärtsgang eingelegt wird oder ein zweiter kräftiger Gasstoß erfolgt.

Die Klassifizierung erfolgt nach folgenden Kriterien. Primär wird die Anfangsgeschwindigkeit eines Beschleunigungsmanövers in Verbindung mit der Zeitdauer für einen Geschwindigkeitszu­ wachs von 10 km/h ausgewertet. Jedem Wertepaar ist über ein Fuzzy-Kennfeld ein Wert zugeordnet, der die Beschleunigungs­ fahrweise beurteilt. Über das Leistungsgewicht wird das Kenn­ feld an den vorliegenden Fahrzeugtyp angepaßt. Das Kennfeld ist durch die Fahrwiderstände geprägt, damit auch bei höheren Ge­ schwindigkeiten die umsetzbaren Beschleunigungen zu entspre­ chenden Kennzifferwerten führen. Der Anfahrbereich ist etwas unempfindlicher gestaltet, da auch ein ruhiger Fahrer im Ver­ kehrsfluß mitschwimmt und ohne diese Maßnahme ständig überbe­ wertet würde. Einflüsse von Schaltvorgängen werden nicht expli­ zit berücksichtigt. Ein dynamischer Fahrer erzwingt eine Rück­ schaltung schon vor dem Beschleunigungsmanöver, wodurch eine schnellere Geschwindigkeitserhöhung um 10 km/h erreicht wird, als wenn die Rückschaltung erst durch das Fahrpedal ausgelöst wird. Um die Leistungsgrenze des Motors zu berücksichtigen, führt entweder die mittlere Drosselklappenvorgabe oder die Kick-Down-Betätigungszeit zu einer Kennzifferwerterhöhung. Andererseits führt eine übermäßige Beschleunigung bei einer Talfahrt zu einer Reduktion des Wertes der Beschleunigungskenn­ ziffer. Auf Fahrstrecken mit niederen Reibwerten wird die ASR- Regelzeit ausgewertet. Hierbei wird so vorgegangen, daß das er­ ste Fahrmanöver mit ASR-Regelung unberücksichtigt bleibt und erst die Folgemanöver in Abhängigkeit von der mittleren Dros­ selklappenvorgabe und der ASR-Regelzeit kennziffererhöhend wir­ ken. Dies bewirkt, daß die Klassifikation des Beschleunigungs­ verhaltens unabhängig vom Herantasten an die Straßengriffigkeit bleibt. Steigt die Geschwindigkeit um mindestens 1 km/h, jedoch nicht über die Grenze von 10 km/h, und wird dabei eine ASR-Re­ gelung aktiviert, wird die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappe ausgewertet.

Anhand dieser Kriterien ist das zugehörige Kennfeld aufgebaut, wobei der Fachmann ohne Schwierigkeiten die jeweils anwendungs­ fallabhängige, wertemäßig konkretisierte Realisierung vorzuneh­ men vermag, weshalb hierauf an dieser Stelle nicht weiter ein­ gegangen zu werden braucht. Durch Vergleich der entsprechenden Meßwerte mit dem Kennfeld ergibt sich der jeweilige Kennziffer­ einzelwert. Die dergestalt ermittelten Kennziffereinzelwerte werden zur Ermittlung der Beschleunigungskennziffer in der oben beschriebenen Weise abgespeichert und gemittelt, wobei ein Zeitfenster von 10 Minuten, eine Minimalzahl von zugehörigen Speichereinträgen gleich zwei und - im Fall eines Automatik­ getriebes - eine Maximalzahl von zugehörigen Speichereinträgen gleich vier gewählt und jeweils der wertemäßig kleinste Speichereintrag eliminiert wird. Für den Fall eines Handschalt­ getriebes wird eine Maximalzahl von zugehörigen Speicher­ einträgen gleich acht gewählt, da durch den manuellen Schalt­ vorgang die Anzahl der Einzelmanöver steigt.

Zur Ermittlung der Bremskennziffer wird der Beginn eines auszu­ wertenden Fahrmanövers dann erkannt, wenn als vorgewählte Frei­ gabewerte kein Bremsmanöver momentan aktiv, der Bremslicht­ schalter angeschaltet und kein Rückwärtsgang eingelegt ist so­ wie weiterhin festgestellt wird, daß das Fahrzeug rollt. Die für die Bewertung des Fahrmanövers hinsichtlich des Bremsver­ haltens erfaßten, fahrweisenindikativen Meßgrößen bestehen aus der Zeitdauer, die zur Verzögerung des Fahrzeugs um 10 km/h be­ nötigt wird, sowie der ABS-Regelzeit während des gesamten Bremsmanövers. Das Ende des auszuwertenden Fahrmanövers wird erkannt, sobald entweder der Bremslichtschalter ausschaltet, das Fahrzeug steht oder der Rückwärtsgang eingelegt wird.

Die Klassifikation hinsichtlich des Bremsverhaltens setzt folg­ lich voraus, daß das Fahrzeug um wenigstens 10 km/h verzögert wurde. Über einen Gewichtungsfaktor aus der Verzögerungszeit für die ersten 10 km/h an Fahrzeugverzögerung wird dann ein Bremskennziffer-Einzelwert ermittelt. Die ABS-Regelzeit führt zu einer Erhöhung des Kennziffereinzelwertes. Wie für die ASR- Regelzeiten im obigen Fall der Beschleunigungskennzifferermitt­ lung gilt auch hier entsprechend, daß nur Folgemanöver mit ABS- Regelung Einfluß auf die Klassifikation des Bremsverhaltens haben. Die konkrete wertemäßige Realisierung vermag der Fach­ mann wiederum problemlos anwendungsfallbezogen in nicht näher auszuführender Weise vorzunehmen. Für die Mittelung über die Bremskennziffer-Einzelwerte ist ein Zeitfenster von 10 Minuten, eine Minimalzahl an Speichereinträgen gleich zwei und eine Ma­ ximalzahl von Speichereinträgen gleich vier gewählt. Bei der Ermittlung der Bremskennziffer wird das wertemäßig kleinste Element nicht unterdrückt, da hier der Effekt, daß ein Fahrer aufgrund anderer Verkehrsteilnehmer nicht so bremsen kann, wie es seiner Fahrweise entspricht, nicht signifikant häufig auftritt.

Zur Ermittlung der Lenkkennziffer wird auf den Beginn eines auszuwertenden Fahrmanövers geschlossen, wenn folgende Bedin­ gungen erfüllt sind, d. h. folgende Freigabewerte vorliegen: es ist kein Lenkmanöver momentan aktiv, der Lenkradwinkel ist be­ tragsmäßig größer als ein geschwindigkeitsabhängig vorgegebener Schwellwert, das Fahrzeug rollt und es ist kein Rückwärtsgang eingelegt. Liegen diese Bedingungen vor, werden während des an­ schließenden Fahrmanövers die folgenden, für das Lenkverhalten fahrweisenindikativen Meßgrößen durch die Fahrzeugsensorik (1) erfaßt: die maximal auftretende Querbeschleunigung und die hierbei auftretende Längsbeschleunigung sowie die Fahrzeugge­ schwindigkeit in diesem Zeitpunkt, die maximale Fahrzeugverzö­ gerung und die ASR-Regelzeit während des gesamten Lenkmanövers. Das Ende des auszuwertenden Fahrzeugmanövers zur Lenkkennzif­ ferermittlung wird erkannt, sobald als entsprechend vorgewählte Stoppwerte entweder der Betrag des Lenkradwinkels unter einen geschwindigkeitssabhängig vorgegebenen Schwellwert fällt, das Fahrzeug steht oder der Rückwärtsgang eingelegt ist.

In der Auswertung für die Lenkklassifikation wird aus der er­ mittelten maximalen Querbeschleunigung und der zugehörigen Fahrzeuggeschwindigkeit über das entsprechende Kennfeld ein Wert ermittelt, welcher der Querbeschleunigung, wie sie der Fahrer empfindet, möglichst nahe kommt. Übersteigt dieser Wert einen vorgegebenen Schwellwert oder dauert das Lenkmanöver lan­ ge genug an, wird das Manöver ausgewertet. Zudem muß erfüllt sein, daß beim Lenken nicht zu stark gebremst wird, da bei sol­ chen Manövern das Bremsen dominiert und der Lenkvorgang nicht mehr zu einem normalen Manöver, das über das Lenkverhalten Auf­ schluß gibt, zu zählen ist. Mit dem Ergebnis aus diesem ersten Kennfeld wird über ein zweites Kennfeld die zugehörige Längsbe­ schleunigung eingerechnet. Eine ASR-Regelung während des Lenk­ manövers führt zu einer Erhöhung des Lenkkennziffer-Einzelwer­ tes. Wie im Fall der Ermittlung der Beschleunigungskennziffer, wird auch hier das erste Manöver mit ASR-Eingriff nicht ausge­ wertet, sondern erst die Folgemanöver. Wiederum kann, ohne hierauf näher eingehen zu müssen, die konkrete wertemäßige Aus­ gestaltung dieses Verfahrensabschnittes dem Fachmann unter Be­ rücksichtigung des jeweiligen Anwendungsfalles und der üblichen Regeln der Fuzzy-Logik überlassen bleiben. Zur Ermittlung der Lenkkennziffer folgt schließlich eine Mittelung der entspre­ chenden Einzelwerte mittels eines Zeitfensters von fünf Minu­ ten, einer Minimalzahl an Speichereinträgen von drei Einzelwer­ ten und einer Maximalzahl an Speichereinträgen von zehn Einzel­ werten, wobei der kleinste Wert jeweils weggelassen wird.

Mit dieser spezifischen und in Bremsverhalten, Beschleunigungs­ verhalten und Lenkverhalten gegliederten Fahrweisenklassifika­ tion vermag die Fahrweisenadaptionseinheit (4) die jeweiligen Steuergeräte (3, 6, 8, 10) zugehöriger Steuer- oder Regelsyste­ me des Fahrzeugs in ihren Steuerungseigenschaften gezielt an die jeweils ermittelte Fahrweise anzupassen, wobei je nach Steuergerät nur eine oder zwei der separat ermittelten drei Kennziffern oder aber alle drei mit einer vorgegebenen Gewich­ tung zur Einstellung der diesbezüglichen Parameter der Steuer­ geräte herangezogen werden. Selbstverständlich vermag der Fach­ mann Modifikationen der oben beschriebenen Anordnung und des Fahrweisenklassifikationsverfahrens im Rahmen der Erfindung vorzunehmen, insbesondere können gegebenenfalls weitere Steuer­ systeme oder aber nur ein Teil der gezeigten Steuersysteme von der Fahrweisenadaptionseinheit in ihren Steuerungscharakteri­ stika beeinflußt sein. Erfindungsgemäß wird die Fahrweisenklas­ sifikation unter Verwendung der Ausgangssignale einer vorhande­ nen Fahrzeugsensorik durchführt, ohne daß im allgemeinen zu­ sätzliche Sensorik benötigt wird. Der Fahrweisenadaptionsein­ heit sind ausgewählte Sensorsignale zuführbar, die hinsichtlich der Fahrweise besonders aussagekräftig sind. Die Erfindung er­ laubt folglich mit vorhandener Fahrzeugsensorik und einer zu­ sätzlichen fahrweisenauswertenden und fahrweiseneinstellenden Einheit eine Adaption der vorhandenen Steuer- oder Regelsysteme des Kraftfahrzeuges gezielt mittels einer Kennziffer über das Beschleunigungsverhalten, einer solchen über das Bremsverhalten sowie einer solchen über das Lenkverhalten des jeweiligen Fah­ rers.

Claims (7)

1. Verfahren zur graduellen Fahrweisenklassifikation zwischen ruhiger und dynamischer Fahrweise, bei dem

• - während der Fahrt fahrweisenindikative Meßgrößen durch Fahrzeugsensorik abgetastet werden und
• - mittels wenigstens eines Teils der erfaßten Meßwerte unter Verwendung eines jeweils zugehörigen, vorab abgespeicher­ ten Meßgrößen/Fahrweisen-Kennfeldes wenigstens eine Fahr­ weisen-Kennziffer ermittelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - separat eine Beschleunigungskennziffer über das Beschleu­ nigungsverhalten, eine Bremskennziffer über das Bremsver­ halten und eine Lenkkennziffer über das Lenkverhalten er­ mittelt werden, mit denen die Eingangsparameter für Steuer- oder Regelgeräte verschiedener fahrweisenadaptiver Steuer- oder Regelsysteme eines Kraftfahrzeuges in für das jeweilige Steuer- oder Regelgerät spezifisch vorgebbarer Abhängigkeit von der Beschleunigungs-, der Brems- und/oder der Lenkkennziffer einstellbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Kennziffer als Mittelwert über eine vorgegebene Anzahl zuletzt ermittelter Kennziffereinzelwerte gebildet wird, wobei die Kennziffereinzelwerte in zeitlichen Abständen in Ab­ hängigkeit von den jeweils erfaßten Sensorikmeßwerten ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung eines Kennziffereinzelwertes folgende Schritte durchgeführt werden:

• - Überwachen der Sensorikmeßwerte auf Vorliegen vorgewählter Freigabewerte für die Aktivierung einer Kennziffereinzel­ wertermittlung,
• - Erfassen der Momentanwerte der für die betreffende Kenn­ ziffer fahrweisenindikativen Meßgrößen, sobald die Frei­ gabewerte vorliegen,
• - Überwachen der Meßwerte auf Vorliegen vorgewählter Stopp­ werte für die Deaktivierung des laufenden Momentanwerter­ fassungsvorgangs und Stoppen dieses Vorgangs, sobald we­ nigstens einer der Stoppwerte vorliegt,
• - Ermitteln des Kennziffereinzelwertes durch Vergleich der erfaßten Momentanwerte mit den im zugehörigen Meßgrößen/ Fahrweisen-Kennfeld abgespeicherten Werten und
• - bei Erkennen einer Sondersituation, insbesondere das Vor­ liegen einer ASR- oder ABS-Regelung oder eines übermäßigen Fahrbahnsteigungs- oder -gefällewinkels Erhöhen oder Er­ niedrigen des ermittelten Kennziffereinzelwertes um einen in Abhängigkeit von der erkannten Sondersituation vorgeb­ baren Betrag.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen/Fahrweisen-Kennfelder als Fuzzy-Logik-Kennfelder gebildet sind, wobei sie jeweils durch wenigstens zwei Punkt­ mengen generiert werden, von denen die eine eine ruhige und die andere eine dynamische Fahrweise repräsentieren, und wobei für die Meßwerte die Abstände zu den generierenden Punkten und daraus ein Zugehörigkeitsgrad zu der einen bzw. anderen Menge bestimmt sowie mittels Defuzzifikation ein graduell zwischen dem die ruhigste Fahrweise und dem die dynamischste Fahrweise repräsentierenden Wert liegender Kennziffereinzelwert erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung der Beschleunigungskennziffer und der Brems­ kennziffer eine fahrweisenindikative Meßgröße durch die Zeit­ dauer gegeben ist, in der sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ab dem Zeitpunkt der Aktivierung einer Kennziffereinzelwertermitt­ lung um 10 km/h erhöht bzw. erniedrigt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzifferermittlung folgende Klassifikationskriterien herangezogen werden:

• - keine Bewertung von als selten auftretend erkannten Fahraktionen, insbesondere Rückwärtsfahrten,
• - keine Bewertung von als hektisch oder nervös erkannten Fahraktionen als dynamisch,
• - Auswahl solcher fahrweisenindikativer Meßgrößen, die sich bezüglich eines Fahrmanövers integral verhalten, und getrennte Behandlung von als sicherheitskritisch erkannten Manövern.

7. Kraftfahrzeug mit

• - einer Fahrzeugsensorik (1) und mehreren fahrweisenadapti­ ven Steuer- oder Regelsystemen, von denen jedes ein Stell­ element (2) und ein Steuer- oder Regelgerät (3) umfaßt, wobei das Stellelement vom Steuer- oder Regelgerät in Ab­ hängigkeit von Ausgangssignalen der Sensorik gesteuert wird, und
• - einer Fahrweisenadaptionseinheit (4), der fahrweisenindi­ kative Ausgangssignale der Sensorik zuführbar sind und die in Abhängigkeit der zugeführten Signale eine zugehörige Fahrweise ermittelt sowie von der ermittelten Fahrweise abhängige Ausgangssignale zur Einstellung von das Steuer- oder Regelverhalten beeinflussenden Eingangsparameterwer­ ten für die Steuer- oder Regelgeräte erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Fahrweisenadaptionseinheit (4) die jeweilige Fahrweise mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ermittelt, wobei sie die Ausgangssignale zur Einstellung der Eingangsparameterwerte für die Steuer- oder Regelge­ räte (3) in für das jeweilige Steuer- oder Regelgerät spe­ zifisch vorgebbarer Abhängigkeit von der Beschleunigungs-, der Brems- und/oder der Lenkkennziffer erzeugt.