DE602004007805T2

DE602004007805T2 - Verfahren zur optimierung einer bremssequenz

Info

Publication number: DE602004007805T2
Application number: DE602004007805T
Authority: DE
Inventors: Marcus Steen; Anders Eriksson
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: WO2005005191A1; CN1822966A; BRPI0412433A; CN100398352C; EP1646524B1; SE0302069L; ATE367947T1; SE0302069D0; BRPI0412433B1; US7401868B2; SE525479C2; US20060279137A1; ES2290718T3; DE602004007805D1; EP1646524A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Bremssequenz in einem Fahrzeug mit automatischer Übertragung und Getriebe und einer automatischen Fahrtregelungsfunktion nach dem Oberbegriff des folgenden Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammerzeugnis, das dafür sorgt, dass ein Computer ein solches Verfahren durchführt.
STAND DER TECHNIK
Eine adaptive Fahrtregelung, ACC, in einem Fahrzeug misst den Abstand zu einem sich vorne befindlichen Fahrzeug. Diese Abstandsinformation wird dazu verwendet, die adaptive Fahrtregelung so zu modifizieren, dass der Abstand zu dem sich vorne befindlichen Fahrzeug nie geringer ist als ein vorher bestimmter Wert.
Wenn ein sich vorne befindliches Fahrzeug langsamer fährt als das fragliche Fahrzeug, muss die adaptive Fahrtregelung sicherstellen, dass das fragliche Fahrzeug gebremst wird. Dies kann auf vielfache Art und Weise durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Kraftstoffversorgung zu dem fraglichen Fahrzeug komplett abgestellt werden, so dass das Fahrzeug langsamer fährt. Wenn der ganze Kraftstoff gesperrt wird und zusätzlich ein Bremsen erforderlich ist, kann dies durch Verwendung der Betriebsbremse des Fahrzeugs durchgeführt werden. Ein Nachteil der Verwendung der Betriebsbremse des Fahrzeugs besteht darin, dass die Betriebsbremse eine Reibungsbremse ist, die zur Abnutzung neigt. Deswegen werden insbesondere bei Schwerlastfahrzeugen sogenannte Hilfsbremsen verwendet. Beispiele von Hilfsbremsen sind Motorkompressionsbremsen und Verzögerer. Wenn eine Hilfsbremse in dem Motor des Fahrzeugs angeordnet ist oder zwischen dem Motor und dem Getriebe, ist die Wahl des Gangs von großer Bedeutung dafür, welche Bremskraft auf die Antriebsräder des Fahrzeugs aufgebracht wird.
Ein Fahrzeug mit Fahrtregelung ist durch die US 6076622 bekannt, die alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 offenbart, wobei die Fahrtregelung auch die Gangwahl und ein Hilfsbremsen regeln kann. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass die Gangwahl und das Hilfsbremsen nicht im Hinblick auf die zukünftige Topografie optimiert werden können. Beispielsweise wird bei Beginn eines langen steilen Gefälles nicht ein ausreichend niedriger Gang gewählt, was schließlich dazu führt, dass das Hilfsbremsen zu einem relativ frühen Zeitpunkt auf dem Gefälle unzureichend wird und es notwendig wird, ein zusätzliches Bremsen mit der Betriebsbremse durchzuführen, um ein Fahren in das vorne befindliche Fahrzeug zu vermeiden.
Ein Fahrzeug mit Fahrtregelung ist durch die FR 2813397 bekannt, wo ein Regelsystem mit einem eine Positionsbestimmung (GPS, Global Positioning System) verwendenden Navigationssystem im Voraus die höchsten und niedrigsten Punkte berechnet, d. h. bei der unmittelbar bevorstehenden Straße, auf der das Fahrzeug gefahren wird, die Übergänge, an denen eine Steigung sich in ein Gefälle ändert und vice versa. Der Abstand zu einem sich vorne befindlichen Fahrzeug wird dadurch optimiert, dass das Regelsystem die Beschleunigung und das Bremsen mit den Betriebsbremsen des Fahrzeugs regelt, wobei der höchste und niedrigste Punkt auf der Straße, auf der das Fahrzeug gefahren wird, berücksichtigt wird. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass die bevorzugteste Bremssequenz nicht unter Berücksichtigung der Bremsabnutzung und der Gangwahl gewählt werden kann. Außerdem ist die zukünftige Topografie, entsprechend der die Fahrtregelung die Regelung durchführt, stark vereinfacht. Nur die Steigungsübergänge entlang der Straße, auf der das Fahrzeug gefahren wird, werden berechnet. Die Topografie zwischen den Steigungsübergängen wird nicht berücksichtigt.
Die WO 03041987 zeigt ein bekanntes motorgetriebenes Fahrzeug mit Fahrtregelung, bei dem ein Regelsystem die zukünftige Topografie unter Verwendung eines Navigationssystems mit Positionsbestimmung (GPS, Global Positioning System) oder durch Extrapolation berechnet. Mittels einer Simulation wählt das Regelsystem durch Regelung der Beschleunigung und des Bremsens eine Beschleunigung und/oder Verzögerung, die zu der zukünftigen Topografie passt. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass die bevorzugteste Bremssequenz nicht unter Berücksichtigung der Bremsabnutzung, der Gangwahl und dem Abstand zu dem vorne befindlichen Fahrzeug gewählt werden kann.
Die EP 1302357 offenbart eine Fahrgeschwindigkeitsanordnung, bei der das momentane Gewicht und die Straßenneigung geschätzt und für eine bessere Gangwahl und ein besseres Bremsmanagement verwendet werden. Das Problem einer Abnutzung besonders eines Fahrzeugbremssystems bei einem Gefälle wird erwähnt. Die EP 1302357 erwähnt, dass nur ein einziges Bremssystem, mit Abnutzungstendenz, zum Bremsen des Fahrzeugs mit der Fahrtregelung verwendet wird.
Die Abnutzung des Bremssystems wird bei einem Gefälle durch ein geeignetes Fahrzeuggeschwindigkeitsmanagement und die Gangwahl verringert.
Im Hinblick auf den oben erwähnten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Regelung einer Fahrzeugbremssequenz auf optimalere Weise zu ermöglichen, wobei das Fahrzeug mit einer Fahrtregelung der ACC-Art (Adaptive Fahrtregelung), mit einer Beschleunigungsfunktion, einer Bremsfunktion und einer Abstandsmessung zu dem sich vorne befindlichen Fahrzeug versehen ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens in Patentanspruch 1 beschrieben. Die anderen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen und weitere Entwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß Patentanspruch 1 umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zur Optimierung einer Bremssequenz in einem Fahrzeug mit einer automatischen Kupplung, einem automatischen Getriebe, wenigstens einer Hilfsbremse, einer Betriebsbremse mit einer Neigung zur Abnutzung und einer automatischen Fahrtregelung, wobei die Fahrtregelung die Beschleunigung und das Bremsen regelt, um eine eingestellte Geschwindigkeit zu erreichen, wobei der Abstand zu einem sich vorne befindlichen Fahrzeug berücksichtigt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dafür, wie das Fahrzeug in Zukunft gefahren wir, für einen Satz verschiedener Kombinationen aus der Motordrehzahl, bei der ein Gangwechsel stattfindet, der Gangwechselabstufung, der Bremskraft von der primären Hilfsbremse bzw. der Betriebsbremse, Simulationen kontinuierlich durchgeführt werden, und dass eine Bremssequenz mit einem zugeordneten Gangwechselplan gewählt wird, die die Abnutzung der Betriebsbremsen am meisten minimiert.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Fahrzeug auf der Basis der vorgegebenen Bedingungen optimal gebremst wird. Es werden der korrekte Gangwechselplan und eine ausreichende Bremskraft für die gewählte optimale Bremssequenz verwendet, so dass die erforderliche Verzögerung erhalten wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren sicherstellt, dass Bremsen mit einer Neigung zur Abnutzung, wie z. B. Betriebsbremsen minimal abgenutzt werden. Hilfsbremsen mit einer geringeren Neigung zur Abnutzung werden in größerem Ausmaß verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den folgenden Nebenansprüchen erkennbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die zusätzliche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Erläuterung zeigen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Übersicht über die Eingänge zu der zweiten Steuereinheit.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine schematische Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Optimierung einer Bremssequenz in einem Fahrzeug. Ein Motor 1 ist über seine Ausgangswelle mit einem Automatikgetriebe 9 verbunden, durch das das Fahrzeug normalerweise mit mehreren unterschiedlichen Übersetzungen zwischen dem Motor 1 und den Antriebsrädern 8 gefahren werden kann. Das Getriebe 9 kann mit Hilfsgetrieben (beispielsweise einem Splitgetriebe oder einem Verteilergetriebe) versehen sein, um mehrere Gänge zu erhalten. Eine automatische Scheibenkupplung 3 ist zwischen dem Motor und dem Getriebe für eine Übertragung eines Moments von dem Motor 1 auf das Getriebe 9 angeordnet. Eine primäre Hilfsbremse 48 ist in dem Motor 1 angeordnet. Es ist anzumerken, dass die primären Hilfsbremsen 48 auch zwischen dem Motor 1 und dem Getriebe 9 oder in dem Getriebe an seiner Eingangswelle angeordnet werden können. Eine Hilfsbremse von beispielsweise dem Typ Kompressionsbremse ist in dem Motor 1 angeordnet, während ein Verzögerer normalerweise an der Eingangswelle des Getriebes 9 angeordnet ist. Eine An triebswelle 7 überträgt die Kraft von der Hilfsbremse 28 und der Motor 1 von dem Getriebe 9 nach außen zu den Antriebsrädern 8 über eine Hinterachse 10.
Die Figur zeigt zusätzlich eine erste Steuereinheit 60 zur Steuerung des Motors 1, eine zweite Steuereinheit 45 zur Steuerung des Getriebes, eine manuelle Gangwahleinrichtung 46, die mit der Getriebesteuereinheit 45 verbunden ist, eine dritte Steuereinheit 50 zur Steuerung der Betriebsbremse (nicht gezeigt) des Fahrzeugs und eine Bordsteuereinheit 49 zur Steuerung verschiedener Funktionen in dem Fahrzeug, einschließlich der Fahrtregelung (nicht gezeigt). Die Hilfsbremse 48 wird von der zweiten Steuereinheit 45 über die erste Steuereinheit 60 geregelt. Die Hilfsbremse 48 kann vom Kompressions- oder Gegendrucktyp sein. Die Steuereinheiten sind so konfiguriert, dass sie miteinander auf integrierte Weise kommunizieren durch u. a. Verwendung gegenseitiger Sensoren.
Die Steuereinheiten 60, 50, 45 und 49 bestehen bevorzugt aus Steuercomputereinheiten mit Mikroprozessoren und Speichereinheiten. Eine Steuercomputereinheit kann Teil des Bordcomputersystems des Fahrzeugs sein oder alternativ in irgendeiner anderen Steueranordnung enthalten sein oder kann eine freistehende Einheit in dem Fahrzeug sein.
Die Fahrtregelung (nicht gezeigt) ist von bekannter Art mit den Funktionen ON/OFF, SET/COAST und RESUME/ACCEL. Die Fahrtregelung enthält zusätzlich eine Vorrichtung für eine fortlaufende Messung des Abstands zu dem vorne befindlichen Fahrzeug. Die Vorrichtung zur Messung des Abstandes kann beispielsweise vom Typ Radar oder vom Typ Laser sein.
Erfindungsgemäß werden Datensimulationen für zukünftige Bremssequenzen durchgeführt, wenn die Steuereinheit 45 Eingangssignale von der Bordsteuereinheit 49 empfängt, die angeben, dass der Abstand zu dem vorne befindlichen Fahrzeug geringer wird oder geringer werden wird und sich an einen vorher bestimmten Minimalabstand annähert, wobei der Minimalabstand abhängig von der Geschwindigkeit der Fahrzeuge in Relation zueinander, in Relation zu dem Boden und/oder davon, ob die Fahrzeuge auf einer Steigung oder einem Gefälle gefahren werden, variieren kann. Zusätzlich kann der minimale Abstand von dem Status/der Leistungsfähigkeit verschiedener Bremssysteme und/oder dem Gewicht des fraglichen Fahrzeugs abhängen.
2 zeigt schematisch Eingänge, die die Steuereinheit 45 benötigt, um eine Datensimulation ausführen zu können. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Simulationsergebnis durch eine Regelung 300 für eine manuelle oder automatische Parametergewichtung beein flusst werden, die ein Kriterium für Antriebseigenschaften liefert, die durch den Fahrer gewählt werden.
Die Regelung 300 ist für eine Kommunikation mit der Steuereinheit 45 konfiguriert. Eine elektronische Karte 340, die beispielsweise auf einer CD-Rom (Compact Disc Read Only Memory) gespeichert ist, enthält Informationen über die Topologie (TN) der Gegend, die für die Datensimulation erforderlich ist, d. h. wenigstens die Steigungen oder Höhenwerte von Straßen, auf denen das Fahrzeug gefahren wird, beispielsweise mit der Meereshöhe als Referenz. Die Datensimulation umfasst von Messgeräten und Sensoren 310 gesandte Parameter 320, die durch bekannte Technologie erhalten werden können. Was das fragliche Fahrzeug betrifft, bestehen diese aus wenigstens dem Gewicht des Fahrzeugs oder der Fahrzeugkombination, der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gangwechsel, der Wirkungsgradhöhen, der Motordrehzahl, der momentanen Position, der Straßenneigung (nicht aus einer elektronischen Karte) und dem Widerstand gegen eine Fahrzeugbewegung. Mit Widerstand gegen eine Fahrzeugbewegung ist ein Wert gemeint, der durch die Steuereinheit 45 auf der Basis der Signale berechnet wurde, die das momentane Motordrehmoment und die momentane Fahrzeugbeschleunigung und Masse angeben, wobei die Signale ein Hinweis auf die Straßenneigung, jeden Rückenwind oder Gegenwind und den Rollwiderstand des Fahrzeugs geben. Informationen über den Abstand zu dem vorne befindlichen Fahrzeug, die Geschwindigkeit des sich vorne befindlichen Fahrzeugs und eine Messung der Geschwindigkeitsveränderungen des sich vorne befindlichen Fahrzeugs werden zusätzlich berücksichtigt.
Die Steuereinheit 45 enthält Hilfsbremsenmodelle 310 mit wenigstens dem Bremsmoment als Funktion der Motordrehzahl. Mit den notwendigen Informationen kann die Steuereinheit 45 die Bremssequenz von einer Anfangsgeschwindigkeit auf eine Endgeschwindigkeit berechnen (über einen gewissen vorher bestimmten Zeitabschnitt simulieren), wobei die Berechnung auf der Basis vorgegebener Bedingungen für einen Satz aus unterschiedlichen Gängen, Gangwechselplänen und Bremskraft durch Lösung von Gleichungen unter Verwendung von Simulationen und Zeitschritten erfolgt. Der beste Gangwechselplan und die beste Steuerung der Bremskraft, die durch die Hilfsbremsen erzeugt wird, werden durch Vergleich berechneter Bremssequenzen gewählt. Die gewählte Bremskraft kann sich mit der Zeit verändern. Auf ähnliche Weise kann ein Gangwechselplan für die Bremssequenz gewählt werden, d. h. dass die Steuereinheit 45 während der Bremssequenz wenigstens einmal zu einem bestimmten gewählten Zeitpunkt den Gang auf einen unterschiedlichen gewählten Gang ändert. Die Größe der Gangstufe für eine Bremsfrequenz wird errechnet, d. h. ein Wechsel beispielsweise von dem sechsten Gang auf den fünften Gang oder von dem sechs ten Gang auf den vierten Gang. Wenn errechnet wird, dass die Bremskraft von dem Hilfsgetriebe unzureichend ist, dann wählt die Steuereinheit 45 abhängig davon, wie die Gewichtung über die Regelung 300 durchgeführt wurde, beispielsweise ein so stark wie mögliches und so lang wie mögliches Bremsen mit der Hilfsbremse 48 und eine Vervollständigung der Gesamtbremskraft mit einer Bremskraft von der Servicebremse, so dass eine ausreichende Verzögerung erhalten wird. Ein unterschiedliches Setzen der Regelung 300 kann bedeuten, dass die Steuereinheit 45 eine Bremssequenz so wählt, dass die Verzögerung für die Insassen des Fahrzeugs so komfortabel wie möglich ist. Somit wird eine Bremssequenz gewählt, bei der insbesondere zu Beginn und am Ende der Bremssequenz die Verzögerung so gleichmäßig wie möglich ist, und die Änderungen der Verzögerung so sanft wie möglich sind.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform von 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform von 1 dadurch, dass eine zweite Hilfsbremse 6 mit der Ausgangswelle des Getriebes 9 verbunden ist. Die zweite Hilfsbremse ist normalerweise ein hydrodynamischer oder elektromagnetischer Verzögerer. Die Antriebswelle 7 des Fahrzeugs ist normalerweise mit der Ausgangswelle der zweiten Hilfsbremse verbunden. Bei dem gezeigten Beispiel wird die zweite Hilfsbremse 6 durch die Bordsteuereinheit 49 geregelt. Somit wird eine zweite Hilfsbremse während der Simulation der Bremssequenz durch die Steuereinheit 45 berücksichtigt. Der optimalste Weg der Steuerung der Hilfsbremsen, des Getriebes und der Betriebsbremsen wird auf der Basis gegebener Bedingungen und auf der Basis einer Steuerparametergewichtung gewählt, die über die Regelung 300 gewählt wird, was bei dieser Ausführungsform auch eine Gewichtung umfassen kann, die berücksichtigt, in welchem Ausmaß die jeweilige Hilfsbremse bei einer Bremssequenz verwendet wird.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform kann das Fahrzeug mit zusätzlichen verschiedenen Arten von Hilfsbremsen ausgestattet sein. Somit werden unterschiedliche Bremsszenarios zusammen mit unterschiedlichen Gangwechselplänen mit diesen Hilfsbremsen simuliert, die in unterschiedlichem Ausmaß angewendet werden, und die optimalste Bremssequenz mit einem zugeordneten Gangwechselplan wird gewählt.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur Optimierung einer Bremssequenz in einem Fahrzeug mit einer automatischen Kupplung (3), einem automatischen Getriebe (9), wenigstens einer Hilfsbremse (48), einer Betriebsbremse mit einer Neigung zur Abnutzung und einer automatischen Fahrtregelung, wobei die Fahrtregelung die Beschleunigung und das Bremsen regelt, um eine eingestellte Geschwindigkeit zu erreichen, wobei der Abstand zu einem sich vorne befindlichen Fahrzeug berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dafür, wie das Fahrzeug in Zukunft gefahren wird, für einen Satz verschiedener Kombinationen aus der Motordrehzahl, bei der ein Gangwechsel stattfindet, der Gangwechselabstufung, der Bremskraft von der primären Hilfsbremse bzw. der Betriebsbremse, Simulationen kontinuierlich durchgeführt werden, und dass eine Bremssequenz mit einem zugeordneten Gangwechselplan gewählt wird, die die Abnutzung der Betriebsbremsen am meisten minimiert.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft von der Hilfsbremse (48, 6) abhängig von dem in dem Getriebe (9) gewählten Gang ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssequenz so optimiert ist, dass eine gleichmäßige und ausreichende Verzögerung für eine vorher bestimmte Endgeschwindigkeit erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Fahrzeugposition mittels eines Positionsbestimmungssystems (330, 340) be stimmt wird, das mit einer Steuereinheit (45) zur Bestimmung der momentanen Position des Fahrzeugs verbunden ist.
Computerprogrammerzeugnis mit einem Programmcode, der auf einem Medium gespeichert ist, das durch einen Computer gelesen werden kann, zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wenn das Computerprogramm durch einen Computer ausgeführt wird.
Computerprogrammerzeugnis, das direkt in einen inneren Speicher in einem Digitalcomputer geladen werden kann, mit einem Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte in Anspruch 1, wenn das Computerprogramm durch einen Computer ausgeführt wird.