EP1704065A2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der fahrzeuglängsbeschleunigung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur regelung der fahrzeuglängsbeschleunigung

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EP1704065A2
EP1704065A2 EP03818918A EP03818918A EP1704065A2 EP 1704065 A2 EP1704065 A2 EP 1704065A2 EP 03818918 A EP03818918 A EP 03818918A EP 03818918 A EP03818918 A EP 03818918A EP 1704065 A2 EP1704065 A2 EP 1704065A2
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EP
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control
vehicle
brake
lac
acceleration
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Withdrawn
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EP03818918A
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Mark Baijens
Thomas Sticher
Markus Ohly
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Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Publication date
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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fahrzeuglängsbeschleunigung. Ein Verfahren zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (a) automatisch einstellbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Eingriff in die Bremsregelung oder Antriebsmotorsteuerung oder Bremsregelung und Antriebsmotorsteuerung gewählt wird, dass bei einem Eingriff in die Bremsregelung eine Bremsenregelungs-Eingangsgrösse erzeugt wird und auf Grundlage der Bremsenregelungs- Eingangsgrösse eine Regelung des Bremsdrucks oder der Bremskraft zwecks Erzielung der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung erfolgt, und dass bei einem Eingriff in die Antriebsmotorsteuerung eine Antriebsmotorsteuerungs- Eingangsgrösse erzeugt wird und auf Grundlage der Bremsenregelungs-Eingangsgrösse eine Steuerung des Antriebsmotors zwecks Erzielung der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fahrzeuglängsbeschleunigung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (a) automatisch einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (a) automatisch einstellbar ist.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheiten stellen mittels eines automatischen Bremseingriffs und/oder Eingriffs in die Antriebsmotorsteuerung insbesondere im Rahmen einer Folge- und Abstandsregelung eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ein. Die Folge- und Abstandsregelungen sind auch unter der Bezeichnung ACC (Autonomous Cruise Control, autonome
Fahrgeschwindigkeitsregelung) oder ICC (Intelligent Cruise Control, intelligente Fahrgeschwindigkeitsregelung) oder AICC (Autonomous Intelligent Cruise Control, autonome intelligente Fahrgeschwindigkeitsregelung) bekannt .
Die Einstellung der bestimmten Fahrzeugverzögerung (a) dient neben der Erhöhung der Fahrsicherheit insbesondere dem Komfort des Fahrers (Assistenzfunktion) . Daher sollte die automatische Verzögerung hinreichend gleichmäßig und damit komfortabel erfolgen.
Dabei ist es ein Problem, dass die Fahrzeuglängsdynamik durch eine Vielzahl unterschiedlicher Größen oder Situationen, wie eine vom Fahrer veranlasste Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs oder ein automatischer Eingriff einer Fahrdynamikregelung (ESP) oder Antriebsschlupfregelung (TCS) , beeinflusst wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer
Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit anzugeben, durch das/die eine bestimmte Fahrzeugverzögerung sicher und für den Fahrzeugführer komfortabel eingestellt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist, in dem eine Bremsenregelungs-Eingangsgröße erzeugt wird und auf Grundlage der Bremsenregelungs-Eingangsgröße eine Bremsenregelungs-Ausgangsgröße erzeugt wird, durch die eine Regelung oder Steuerung eines Bremsdrucks oder einer Bremskraft erfolgt, zwecks Erzielung der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung, dass ein Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors vorgesehen ist, in dem eine Antriebsmotorsteuerungs-Eingangsgröße erzeugt wird und auf Grundlage der Antriebsmotorsteuerungs-Eingangsgröße eine Antriebsmotorsteuerungs-Ausgangsgröße erzeugt wird, durch die eine Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors erfolgt, zwecks Erzielung der gewünschten
Fahrzeugbeschleunigung, und dass zwischen einem Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage oder einem Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebs otors gewählt wird.
Der Begriff „Beschleunigung^ ist im Sinne der Erfindung sehr weit aufzufassen. Er bedeutet sowohl positive Beschleunigungen, somit ein Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit. Andererseits sind unter dem Begriff aber auch negative Beschleunigungen, somit eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrzeugverzögerung) zu verstehen.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Bremsenregelungs-Eingangsgröße eine Bremsen- Fahrzeugbeschleunigungs-Anforderung erzeugt wird und als Bremsenregelungs-Ausgangsgröße eine Bremsdruck- oder Bremskraft-Anforderung erzeugt wird, die einer elektronischen Bremsenregelung zugeführt wird, und dass als Antriebsmotorsteuerungs -Eingangsgröße eine Antriebs otor- Fahrzeugbeschleunigungs-Anforderung erzeugt wird und als AntriebsmotorSteuerungs-Ausgangsgröße eine Antriebsmotormoment-Anforderung erzeugt wird, die einer elektronischen Antriebsmotorsteuerung zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Auswahl zwischen der Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors und der Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremse nach Maßgabe einer Entscheidungslogik in einem Koordinator erfolgt.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass als Koordinator- Eingangsgrößen die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung, ein aktueller Bremsdruck, eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung und ein aktuelles Antriebsmotormoment dem Koordinator zugeführt werden.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass dass ein aktueller Bremsdruck und/oder eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung durch eine modellbasierte Berechnung ermittelt oder abgeschätzt werden.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Signal für die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung, vorzugsweise mit einem Filter erster Ordnung, gefiltert wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass durch die Koordinator-Einheit bei einem Eingriff in die Bremsregelung die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung durch eine Druckanforderung oder eine davon abgeleitete Größe in das Bremssystem eingestellt wird, und dass bei einem Eingriff in die Antriebsmotorsteuerung die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung durch eine Motormomentenanforderung oder eine davon abgeleitete Größe in das Bremssystem eingestellt wird.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein vom Antriebsmotor minimal mögliches Moment ermittelt wird, dass die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung und ein gewünschtes Moment ermittelt wird, und dass ein Eingriff in die Bremsregelung dann erfolgt, wenn das gewünschtes Moment geringer ist als des minimal mögliche Moment.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage (Fahrzeugverzögerungsregelung) , eine Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors (Fahrzeugbeschleunigungsregelung) und eine Einheit für die Auswahl zwischen diesen Eingriffen (Koordinator) als einzelne Module in einer Longitudinal- Regelung (Lac) vorgesehen sind.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Longitudinal-Regelung zumindest drei Zustände einnehmen kann, einen ersten Zustand (Lac_mode_l) , bei dem nur den Antriebsmotor angesteuert wird, inen zweiten Zustand (Lac_mode_2) , bei dem nur zumindest eine Fahrzeugbremse angesteuert wird, zwecks Erzeugung eines
Fahrzeugverzögerung, nd einen dritten Zustand (Lac_mode_3) , bei dem nur die zumindest eine Fahrzeugbremse angesteuert wird, zwecks Erzeugung eins geringen Bremsdrucks im wesentlichen ohne merkliche Fahrzeugverzögerung, die im wesentlichen nur zum Überwinden der Lüftspiele im Bremssystem dient.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Übergang in den zweiten Zustand (Lac_mode_2) erst nach einem Übergang in den drittenn Zustand (Lac_mode_3) erfolgt.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Ruckbegrenzung vorgesehen ist, welche die Änderung bzw. die Änderungsgeschwindigkeit der Fahrzeugbeschleunigung begrenzt.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Ruckbegrenzung als ein Modul in der Longitudinal-Regelung (Lac) vorgesehen ist.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Longitudinal-Regelung (Lac) als ein Modul in einer elektronischen Bremsenregelung, wie eine Fahrdynamikreglung (ESP) , eine Antriebsschlupfregelung (TC) oder eine Motormomentenregelung (TC) vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass im ersten Zustand (Lac_mode_l) der Longitudinal-Regelung (Lac) ein gewünschtes Moment Vh unter Berücksichtigung eines Übertragungsfaktors und ein Kupplungsmoment 54 ermittelt wird, nd dass aus dem gewünschtes Moment Twh unter Berücksichtigung von Antriebsmotordaten (Momentverlust) ein korrespondierendes Motormoment TE erzeugt wird, mittels dem der Antriebsmotor gesteuert oder geregelt wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors (Fahrzeugbeschleunigungsregelung) einen offenen Regelkreis und einen geschlossenen PID-Regelkreis aufweist.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Kontroll- Fehler durch Subtraktion der, vorzugsweise gefilterten, aktuellen Fahrzeugbeschleunigung und einer gewünschten, internen FahrZeugbeschleunigung ermittelt wird, dem geschlossenen PID-Regelkreis als Eingangssignal zugeführt wird und daraus eine Fehler-Beschleunigungsanforderung als Ausgangsgröße ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass dem offenen Regelkreis eine gewünschte, interne Fahrzeugbeschleunigung als Eingangssignal zugeführt wird und daraus eine modellbasierte Moment-Anforderung ermittelt wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass durch Zusammenführen der modellbasierten Moment-Anforderung und des Anteils des PID-Regelkreise eine Gesamt- Beschleunigungs-Anforderung gebildet wird.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit funktionell einer Folge- oder Abstandsregelung, wie ACC-System, ICC-System oder AICC-System, zugeordnet ist.
Das bedeutet der Begriff
Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausdrücklich nicht limitiert auf die Funktion oder Vorrichtung eines Geschwindigkeitsreglers im engeren Sinne (Tempomat) . Vielmehr ist die Er indung besonders vorteilhaft auch bei Regeleinheiten für die Fahrzeuggeschwindigkeit einsetzbar, die funktionell oder als eine Baueinheit einer Folge- oder Abstandsregelung (ACC-Systeine, ICC-Systeme, AICC-Systeme etc.) zugeordnet sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das System einen Fahrzeugbeschleunigungsregler aufweist, zwecks Ansteuerung des Antriebsmotors zur Einstellung einer bestimmten Fahrzeugbeschleunigung, dass das System einen Fahrzeugverzögerungsregler aufweist, zwecks Ansteuerung des Fahrzeugbremssystems zur Einstellung einer bestimmten Fahrzeugbeschleunigung, und dass das System eine Koordinator-Einheit aufweist, zwecks Auswahl der Ansteuerung des Fahrzeugbeschleunigungsregler oder des Fahrzeugverzögerungsreglers .
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass ein Ruckbegrenzer vorgesehen ist, zwecks Begrenzung der Änderung bzw. der Änderungsgeschwindigkeit der Fahrzeugbeschleunigung.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Koordinator- Einheit dafür vorgesehen ist, nach Maßgabe der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung, des aktuellen Bremsdrucks, der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung und des aktuellen Antriebsmotormoments den Fahrzeugverzögerungsregler und/oder den Fahrzeugbeschleunigungsregler anzusteuern .
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Koordinator- Einheit, der Fahrzeugbeschleunigungsregler, der Fahrzeugverzögerungsregler und der Ruckbegrenzer als modulare Einheiten in einem Longitudinal-Regeler (Lac) ausgeführt sind.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung funktionell einer Vorrichtung zur Folge- oder Abstandsregelung, wie ACC-System, ICC-System oder AICC- System, zugeordnet ist.
Die Aufgabe wird auch durch eine elektronische Bremsenregelungseinheit gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in der elektronischen Bremsenregelungseinheit die Vorrichtung nach der Erfindung als ein Modul vorgesehen ist.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der elektronischen Bremsenregelungseinheit ein Gesamt- Longitudinal-Fahrzeugregler (LVCges) als ein übergeordnetes Modul vorgesehen ist, in dem im wesentlichen sämtliche die Längsregelung des Fahrzeugs regelnde oder die Regelung beeinflussende Systeme als Module integriert sind.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26 in das übergeordnete Modul (Gesa t-Longitudinal-Fahrzeugregler, LVC) integriert ist.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Gesamt- Longitudinal-Fahrzeugregler (LVCges) einen übergeordneten Beschleungungsregler (LACges) und einen übergeordneten Koordinator (LVCges) aufweist.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Vorrichtung nach der Erfindung oder einer Bremsenregelungseinheit nach der Erfindung für eine fremdkraftbetätigbare, elektronisch regelbare Fahrzeugbremse mit einer hydraulischen Bremskraftverstärkung mittels einer hydraulischen Pumpe und mit einem analogisierten Trennventil eingesetzt wird.
Unter dem Begriff „Trennventil'" ist ein Ventil zu verstehen, mit welchem eine hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und den Radbremsen unterbrochen werden kann. Das Trennventil ist dabei als "analogisiertes Ventil", insbesondere als " analogisiertes elektromagnetisches Ventil" ausgebildet. Unter dem Begriff „analogisierte elektromagnetische Ventile" sind hier elektromagnetische Ventile zu verstehen, die durch Ansteuerung mit einem bestimmten Steuerstrom eine bestimmte Schaltstellung einnehmen, zwecks Einstellung eines bestimmten Volumenstroms an hydraulischem Fluid (Bremsflüssigkeit) durch die Ventile. Das bedeutet, das Ventil kann durch eine entsprechende Ansteuerung zwischen einer (voll) geöffneten Stellung und einer (voll) geschlossenen Stellung auch Zwischenstellungen einnehmen und so zumindest näherungsweise ein definiertes Druckgefälle zwischen den beiden Seiten des Ventils einstellen.
Bei diesem Bremssystem kann der Fahrer mittels einer Betätigungseinrichtung, vorzugsweise ein Bremspedal, Bremsdruck in einen Hauptbremszylinder einsteuern und der vom Fahrer eingesteuerte Druck kann mittels der aktiven hydraulischen Druckerhöhungseinheit, der hydraulischen Pumpe, verstärkt werden. Wird beim diesem System der Aussteuerpunkt eines Vakuum-Bremskraftverstärkers erreicht und wird das Bremspedal durch den Fahrer weiter betätigt, dann wird durch die Pumpe -bei ungenügender Unterstützung des Vakuum-Bremskraftverstärkers- der Druck weiter erhöht, damit der Fahrer die gewünschte Bremsleistung erhält. Somit ist zumindest ein Teil der Bremsunterstützung durch die Pumpe aktiv erzeugbar.
Bei diesen hydraulischen Bremsanlagen ist insbesondere ein automatischer Eingriff in die Bremsenrgelung durch das Verfahren bzw. mittels der Vorrichtung nach der Erfindung technisch besonders einfach und vorteilhaft realisierbar.
Für bestimmte Anwendungen ist auch die Verwendung der Erfindung für ein Bremssystem mit einem „aktiven Booster" bevorzugt, bei dem ein fremdgesteuerter, d.h. nicht vom Fahrer direkt vorgegebener Aufbau von Bremsdruck realisiert wird mittels eines Ventils am Booster
(Vakuumbremskraftverstärker) , wodurch dieser fremdgesteuert belüftet werden kann.
Das er indungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nun anhand von Abbildungen (Fig.l bis Fig.12) beispielhaft näher erläutert werden. Die Fig.l zeigt ein Blockdiagramm für die Regelung der Fahrzeugbeschleunigung,
Die Fig.2 zeigt eine Ausführungsform der Systemarchitektur des Reglers für die longitudinale Fahrzeugbeschleunigung,
Die Fig.3 zeigt einen Ruck-Begrenzer und eine Koordinator- Einheit,
Die Fig.4 zeigt verschiedene Zustände des Reglers für die longitudinale FahrZeugbeschleunigung,
Die Fig.5 zeigt eine Berechnung des Antriebsmotormoments aus einem Moments,
Fig.6 zeigt ein Block Diagramm der Struktur eines Beschleunigungsreglers,
Fig.7 zeigt ein Beispiel einer Regelung
Fig. 8 zeigt eine Auftragung des Proportionalanteils einer Druckanforderung (Lac_ρrop_j?art) gegen eine Ableitung des Kontrollfehler (Lac_con_err) ,
Fig.9 zeigt eine Auftragung eines Differentialanteils einer Druckanforderung (Lac_diff_part) gegen eine Ableitung des Kontrollfehlers (Del_con_err) ,
Fig.10 zeigt eine Auftragung eines Integralanteils einer Druckanforderung (Lac_int_part) gegen eine Kontrollfehlersuinme (Lac_con_err_sum) ,
Fig.11 zeigt ein Beispiel für eine Regelung mit Zurücksetzung des integralen Anteils, und
Fig.12 zeigt ein Bremsenregelungssystem mit einem übergeordneten Longitudinal Fahrzeugregler (LVC) .
In der Fig.l ist mittels eines Block Diagramms das Systems für die Regelung der Fahrzeuglängsbeschleunigung, im folgenden auch „Fahrzeugbeschleunigung" oder kurz „Beschleunigung" bezeichnet, dargestellt.
Das Fahrzeug weist eine Folge- und Abstandsregelung (ACC) mit einer Elektronikeinheit (ACC-ECU) 1 auf. Die ACC- Einheit 1 weist Fahrgeschwindigkeits-Regeleinheit 2 auf, die vom Fahrzeugführer einstellbar ist 3. Ferner ist eine Objektabstands-Regeleinheit 4 vorgesehen, der Daten einer Abstands-Ermittlungseinheit 5 bezüglich eines vorausfahrenden Objekts zugeführt werden 6. Diese Daten werden auf Grundlage von einem Sensor, vorzugsweise einem Radar-Abstandssensor, ermittelt.
Von der Fahrgeschwindigkeits-Regeleinheit 2 wird ein Signal einem Longitudinal-Regler 7 zugeführt 9, der einem Bremsensteuergerät, insbesondere ein Steuergerät einer Fahrdynamikregelung (ESP-ECU) 8, zugeordnet ist, auf. Dem Longitudinal-Regler 7 wird ebenso ein Signal von der Objektabstands-Regeleinheit 4 des ACC-Systems zugeführt 10. Die gewünschte Beschleunigung wird von dem Longitudinal- Regler 7 erfindungsgemäß umgesetzt entweder mittels einer Druckregelungs-Einheit 11, die ein Signal 12 zur Bremsensteuerung erzeugt. Es kann aber auch ein Signal 13 für ein Motor-Steuergerät (EMS-ECU) 15 erzeugt und übermittelt werden. Durch das Motor-Steuergerät (EMS-ECU) wird dann der Antriebsmotor entsprechend einer bestimmten Fahrpedal-Stellung (Gaspedal-Stellung bzw. E-Gas) oder gesteuert bzw. geregelt.
Der Longitudinal-Regler 7, auch als „Longitudinal Acceleration Controller" oder kurz „LAC-Regler" bzw. „LAC" bezeichnet, ist in der Fig. 2 näher dargestellt. Der Longitudinal-Regler 7 ist vorzugsweise als ein Modul (LAC- Modul) in der Software des elektronischen Bremssystems (EBS Software, wie ESP Software) vorgesehen.
In Fig. 2 ist der Longitudinal-Regler 7 näher dargestellt. Der Longitudinal-Regler 7 weist im wesentlichen die folgenden Komponenten auf:
Einen Ruckbegrenzer 20, der das angeforderte Beschleunigungssignal von eventuellen ruckartigen Änderungen bereinigt, die unkomfortabel für den Fahrer sind.
Eine Koordinator-Einheit 21, die eine Situationslogik Motor/Bremse aufweist, die auf Grundlage einer internen longitudinale Beschleunigungs-Anforderung 26, eines aktuellen Bremsdruck 28, eines Moments 29 und der aktuellen Beschleunigung 29 entscheidet, welcher Aktuator im Moment notwendig ist, um die gewünschte Beschleunigung um zu setzen,
Ein Verzögerungsregler 22, der, falls der Bremse angesteuert oder geregelt werden soll, die gewünschte Beschleunigung (in der Regel negative Beschleunigungen) umsetzt. Dies erfolgt durch eine Druckanforderung 23 an einen Druckregler in dem Fahrzeug 24,
Einen Beschleunigungsregler oder Fahrzeugbeschleunigungsregler 24, der, falls der Antriebsmotor des Fahrzeugs angesteuert oder geregelt werden soll, die gewünschte Beschleunigung (in der Regel positive Beschleunigungen) umsetzt. Dies erfolgt durch eine Motormomenten-Anforderung 25, die vorzugsweise über ein Fahrzeug-Bussystem, wie CAN, an das Motorsteuergerät übermittelt wird.
Der Aufbau und die logischen Abfragen und Schritte dieser einzelnen Komponenten des Longitudinal-Reglers 7 werden im folgenden und unter Bezug auf Abbildung in Fig.2 und Fig.3 näher beschrieben.
Wird dem Longitudinal-Regler 7 eine longitudinale Beschleunigungs-Anforderung intern oder von einer externen Einheit, wie eine ECU, z.B. eines ACC-Systems oder von einer Folgeregelung für eine Stop & Go-Fahrsituation (Stop & Go-System) zugeführt 30, dann berechnet der Regler eine korrespondierende Druck-Anforderung an das Brems-System 23 oder eines Motormoments 25 an das Motorsteuerungs-System, abhängig von der momentanen Situation, wie Beschleunigungs- Anforderung, aktuelle Beschleunigung, Fahrzeug- Geschwindigkeit oder Fahrbahn.
Die Bremsen des Fahrzeugs werden dann gesteuert durch Setzen der internen Bremsdruckanforderung 23 durch den Bremsdruck-Kontroller 22, der einen aktiver Booster oder eine hydraulische Bremskraftverstärkung mittels einer Pumpe regelt.
Eine Motormomenten-Anforderung 25 wird dann über einen Bussystem, wie CAN Bus, der Motorsteuerung übermittelt. Der Longitudinal-Regler 7 ist dabei vorzugsweise bei Systemen mit einem elektronischen Gaspedal (E-Gas) vorgesehen. Um einen "sanften" Übergang zwischen Bremssteuerung und Motormomentensteuerung zu realisieren, werden dabei Motor- Kontrolldaten berücksichtigt.
Nach Empfang einer "ACC Verzögerungs-Anforderung " (arβJr,Λcc) 30, vorzugsweise durch CAN Bus, werden durch den Longitudinal-Regler 7 ggf. auftretende abrupte Änderungen ("jerks") der Beschleunigungs-Anforderung unterdrückt durch den Ruckbegrenzer 20. Eine so "korrigierte" Beschleunigungs-Anforderung λacceleration demand intern" st af 26 wird dann als neue Beschleunigungs-Anforderung verwendet. Die Beschleunigungs-Kontroll-Einheit 24 kalkuliert ein korrespondierendes Achsen-Moment, das übertragen wird in eine Motormomenten-Anforderung TE 25.
Um zwischen Bremsenregler 22 und Motorregler 24 zu unterscheiden, wird nur eine „Moment-Anforderung" 29 kalkuliert. Die Anforderung 29 wird mit dem minimal möglichen Motormoment 31 verglichen, die berechnet wird und gesendet wird von der Motorsteuerung. Wenn das gewünschte Moment 29 unter dem minimal möglichen Moment 31 liegt, schaltet der "Koordinator Bremse/Motor" 21 die Bremse aktiv. Falls der Koordinator 21 die Bremse schaltet, dann wird das geforderte Moment und Motormoment automatisch auf den minimal möglichen Wert gesetzt. Der LDC (Verzögerungs- Kontroller 22) wird aktiviert, um eine korrespondierende Bremsdruck-Anforderung Pref 23 zu berechnen. Der "Koordinator Bremse/Motor" 21 schaltet den Motor nur dann, wenn die Druckanforderung des LDC 7 Null ist und der aktuelle Bremsdruck ra 28 unterhalb einem best. Grenzwert fällt, der anzeigt, dass durch den Motor die gewünschte Verzögerung allein einstellbar ist.
Das LAC Modul 7 schließt daher erfindungsgemäß eine Verzögerungs-Kontrolle 24 selbst mit ein, die „Ruck- Limitierung" 20 und den Koordinator Bremse/Motor 21. Bei aktiver Bremse spricht das LAC Modul 7 direkt das LDC Modul 22 an, um die Bremsverzögerung zu realisieren.
Eine Einheit "Fahrzeug Modell" 32 ist für bestimmte Anwendungsfälle zusätzlich vorgesehen. Damit kann eine besonders feinfühlige Regelung zusätzlich implementiert werden. Bevorzugt aber sind Ausführungsformen ohne das Modul "Fahrzeug Modell" 32. Von der "Fahrzeug Modell" 32 werden eine ermittelte Fahrzeugverzögerung dem Ruckregler 20, dem Koordinator 21 und dem Bremenregler 22 zugeführt 33,34,35. Auch dem Beschleunigungsregler 24 werden Informationen von dieser Einheit 32 übermittelt 37. Die Einheit „Fahrzeug Modell^ 32 ermittelt die Daten auf Grundlage von Fahrdynamikdaten 36 des Fahrzeugs.
In dem Koordinator 21 wird ein Beschleunigungs-Signal ermittelt. Das Beschleunigungs-Signal 38,39 wird für den Beschleunigungs-Kontroller 24 und Verzögerungsregler 22 übermittelt. Das Signal ist ein spezielles gefiltertes Beschleunigungs-Signal. Es basiert auf einer ABS Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und wird aus den ABS Radgeschwindigkeits-Sensoren kalkuliert. Es wird berechnet, die meisten Fahrzeuge nicht mit einem Sensor für eine longitudinale Beschleunigung ausgerüstet sind.
In der folgenden Beschreibung und in den Abbildungen der Fig.4 bis Fig.12 werden für funktionale Einheiten bestimmte Namen oder Symbole verwendet, die in der Tabelle aufgeführt sind.
Abkürzung Symbol und Bedeutung
Lac Status Status Lac_req_tor Twh (Moment Axle torque request limited)
Lac_stat_acc as,iac (Static acceleration)
Lac_acc_fil afii.iac (Filtered vehicle acceleration)
Lac_dem_lim aref (gradient limited acceleration demand)
Lac_a_req_grad
Lac_con_err Ei,iao (Control error)
Lac_dem_arb a_-ef,Acc (Arbitrated accel. demand fro ACC)
Lac_op_lope Rio,iac (Torque demand for open loop)
Lacjorop_part rop.iac ( Proportional part of pressure)
Lac_diff_part R--Lff,iac (Differential part of pressure)
Lac_int_part Rint,iac (Integral part of pressure)
Lac_err_sum EisoM.iac (Control error sum)
Lac_cl_lope Rιc,iac( Torque demand for closed loop)
Lac_err_sume EιsoM,Eff (Effective control error sum)
Lac_veh_acc aeh,iac (Vehicle acceleration)
Lac_pres_dem Rιo,iac (Open loop Pressure demand)
Lac_acc_grad arad,iac Gradient of acceleration)
Lac_req_grad Bgrad,iac (Gradient of brake request) acc_lngaccel aiac (Longitudinal acceleration)
Lac_dem_sg R.t,iac (State of demanded acceleration signal)
Lac_del_err Ed,lac
Lac_req_tor__u Rι,iac (Torque demand from LAC unlimited)
Ldc_ p re s_dem Pref (Pressure demand from LDC Controller)
P_%w Pre (Wheel pressures)
ReqEngTq TE (Requested engine torque)
ActTorque Ta (Actual wheel torque)
Lacfrictor TWh,min (Min. possible axle torque)
Der LAC-Regler kann unterschiedliche Zustände (Status) , einen „LAC-Mode Status", einen Motor Status (Lac_mode 1) , einen Bremsen Status (Lac_mode 2) und einen Bremsen-Prefill Status (Lac_mode 3), annehmen bzw. in diesen verschiedenen Zuständen betrieben werden (siehe Fig.4) . Zunächst wird das LAC Modul 7 durch Signale (Lac__active Signale) aktiviert. Sie bewirken, dass eine Referenzmoment- Anforderung zum Motor-Kontroller übertragen wird 25, der dann den Motor aktiviert, um die gewünschte Beschleunigung einzustellen. Das LAC Modul 7 kann auch abhängig von einer Moment-Anforderung 29 aktiviert werden. Durch den LDC Bremsen Kontroller 22 wird dann die gewünschte Beschleunigung eingestellt.
Das Bit für den das aktive LAC Modul (LAC_STATUS.LAC_ACTIVE) wird unabhängig von dem übergeordneten System gesetzt. Aber „Lac_active" wird nur dann gesetzt, wenn die LAC Funktion und/oder LDC Funktion nicht abgeschaltet sind.
Der LAC Kontroller 7 kann angesprochen werden von einer ACC ECU, wie bei einer externen Momenten-Anforderung via CAN- BUS 30. Während einer ACC Regelung wird Lac_active gesetzt, wenn die Bedingungen erfüllt sind, dass eine interne Aktuator-Anforderung Acc_act_reqi gesetzt ist.
Im folgenden wird der LAC-Mode Status des Systems beschrieben.
Der Status Lac_mode (LAC__STATÜS. AC_MODE) zeigt den aktuellen Status (Mode) des LAC Kontrollers, den Motor Mode (engine mode (1)) 41, den Bremsen Mode (brake mode (2)) 42, den Vorfüll-Mode (prefill mode (3)) 43 an (siehe Fig.4) .
Im Engine mode 41 benutzt das LAC Modul 7 nur den Motor, um die gewünschte Beschleunigung zu kontrollieren. Die Bremsenanforderung ist Null (Lac__bra_req = 0) . Im Brake mode 42 aktiviert das LAC Modul 7 auch den LDC Kontroller 22 zur Kontrolle der gewünschten Beschleunigung durch Bremsenaktivierung (Lac_bra_req = 1) und setzt gleichzeitig die Momentenanforderung des Motors auf den niedrigst möglichen Wert (Twh = Twh,πn) .
Im Prefill mode 43 benutzt das LAC Modul 7 die Motorsteuerung, um die Beschleunigung zu regeln, aber der LDC Kontroller 22 wird nur aktiviert (Lac_bra_req = 1) , um die Bremsen vorzufüllen. Dies wird kurz vor einer richtigen Bremsenbetätigung in Mode (2) durchgeführt. Beim Vorfüllen ist die Druckanforderung konstant, d.h. nicht abhängig von einem ggf. Fehler der Beschleunigungsregelung.
Durch den Ruck-Verminderer (Jerk Limiter) 20 wird ein sanfter Übergang zwischen longitudinalen Beschleunigungen erzielt, wenn die Beschleunigungs- Anforderung (extern ACC, a.χef,Acc) 30 ersetzt wird durch eine interne Anforderung (aref) 26 (vgl. Fig.2) .
Die interne Anforderung aref wird wie folgt kalkuliert:
Nachdem der LAC Kontroller aktiviert wurde (Lac_active = 1) , wird die interne Anforderung arβf auf die gefilterte aktuelle Beschleunigung atu,ιaa für eine Zeitdauer (loop) gesetzt. Dann folgt der internen Anforderung aref die ACC Anforderung aref,Αcc mit maximalem Gradient. Ein homogener Übergang zwischen Fahrer- und ACC-Kontrolle wird so gewährleistet .
Die Funktion beim Übergang der Motorsteuerung 41 zur Bremsensteuerung 42 startet, wenn der LAC Kontroller aktiv ist (Lac_active = 1) , der Motor-Kontroll Mode (Lac_mode = 1) . Dann wird der LAC Kontroll Algorithmus 24 ein gewünschtes Achsenmoment T„ι, ausgeben 29, das vergleichbar ist mit einem minimal möglichen Moment T„h/min (gesendet von der Motor- ECU über den CAN Bus) . Im wesentlichen ist das gewünschte Moment T„h ähnlich oder geringer als das kleinste mögliche Moment TNh,min 44. Die Bremsen werden daher aktiviert (Lac_mode = 2) .
Um einen weichen Übergang zwischen Motor und Bremsensteuerung und eine schnelle Regelung der Bremsen im Bremsen Modus (Lac_mode = 2) 42 zu erreichen, wird der prefill mode (Lacjnode = 3) 43 genutzt 45,46. Dieser prefill mode (Lacjnode = 3) 43 ist daher in der Regel jedem Brems Modus 42 vorgelagert. Der Bremsen Prefill Modus 43 wird sofort gestartet, wenn T„h gering oberhalb Twh/mia ist, wodurch die Notwendigkeit einer Bremsensteuerung angezeigt wird 45 (siehe Fig.4).
Bei dem Übergang wird auch eine Kupplungsbetätigung durch den Fahrer bei einem Fahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe sowie ein zu starkes Abbremsen (Überbremssituation) mitberücksichtigt 47,48 und 49.
Die Funktion des Motor Status (Engine Modus, Lac_mode = 1) 41 wird im folgenden näher beschrieben (siehe Fig.5).
Im Motor Mode 41 gibt der LAC Kontroller Algorithmus ein gewünschtes Moment „h 50 das überführt wird in ein korrespondierendes Motormoment TE 51. Es wird dabei durch Berücksichtigung 52 eines Übertragungsfaktors 53 ein Kupplungsmoment 54 ermittelt, aus dem unter Berücksichtigung von Antriebsmotordaten (Momentverlust) 55 das korrespondierendes Motormoment TE 51 ermittelt wird 56. Das Motormoment TB 51 wird an die Motorsteuer ECU vorzugsweise über CAN Bus gesendet. Die LAC Motormoment Anforderung TE 51 entspricht dabei nicht den anderen Anforderungen von elektronischen Bremsenregelungssystemen, wie Fahrdynamikregelung (ESP) , Momentenregelung (MSR) oder Antriebsschlupfreglungen (TCS) . In diesem Modus wird die gewünschte Beschleunigung durch den Motor allein realisiert, d.h. die Bremsen werden nicht aktiviert (Lac_bra_req = 0), daher gilt LDC_status = 0.
Im folgenden wird die Funktion des Bremsen Status (Brake mode, Lacjnode = 2) 42 näher beschrieben (siehe Fig.4, vgl. Fig.2) .
Im Bremsen Modus 42 ist das bremsende Motormoment zu gering, um die gewünschte negative Beschleunigung zu realisieren. Daher werden die Bremsen aktiviert. Dies geschieht durch Aktivierung des LDC moduls 22 (Lac_bra_req = 1).
Daraus folgt, dass der Ldc_status gleich 1 ist, wodurch die korrespondierende Druck Anforderung Pref ausgegeben wird 23. Diese Anforderung 23 selbst wird durch einen Druck-Regler realisiert, der z.B. einen aktiven Booster oder ein System mit aktiver hydraulischer Verstärkung ansteuert.
Die LAC Moment Anforderung T„h 29 wird konstant gehalten auf dem niedrigst möglichen Level, damit diese nicht den LDC Regler 22 stört. Wenn die Druckanforderung Pxef vom LDC Modul 22 kalkuliert wurde als Null und wenn der Druck in den Bremsen Pbra selbst Null ist, dann wird ein Bremsdruck nicht mehr benötigt. Der LAC 7 schaltet in den Motor mode 41 oder Prefill mode 43, abhängig vom momentan kalkuliertem Moment Twh. Nun wird die Funktion des Bremsen Prefill Status (Brake prefill mode, Lacjnode = 3) 43 näher beschrieben (siehe Fig.4, vgl. Fig.2) .
Im Prefill Mode 43 gibt der LAC Kontroll-Algorithmus 7 weiter ein gewünschtes Moment Twh als Motormoment aus. Die Bremsen werden aktiviert durch eine geringe, konstante Druckanforderung, damit die Lüftspiele zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag überwunden werden. Zur Aktivierung der Bremsen wird das LDC Modul 22 aktiviert (Lac__bra_req = 1). Dass bedeutet Ldc_status = 1.
Anders als im Bremsen Mode bleibt die Druckanforderung konstant bei Lac_ldcj?refil_j?res, unabhängig von aktuellen Fehlern in der Beschleunigungsregelung, damit die beiden Regler 22,24 nicht zu gleicher Zeit aktiv sind. Abhängig vom kalkulierten Moment Twh kann LAC von der Motorregelung 41 zur Bremsenregelung 42 umschalten.
Im folgenden wird der Aufbau des LAC Reglers 7 (LAC Control Structure) näher beschrieben (siehe Fig.6).
Der Beschleunigungsregler-Anteil 24 des LAC Reglers 7 besteht im wesentlichen aus einer offenen Regelschleife (offener Regelkreis) 58 und einem geschlossenen PID-Regler- Einheit 59. Zur besseren Regelung durch den LAC Regler 7 werden dabei Hilfssignale (LAC auxiliary Signals) verwendet, wobei die Richtung der Beschleunigungs- Anforderung, der Gradient der ge ilterten internen Beschleunigungs-Anforderung und die Fahrzeugbeschleunigung berechnet werden.
Um eine unruhige, oszillierende Motormoment-Anforderung zu vermeiden, wird das berechnete ABS Fahrzeugbeschleunigungs- Signal a^ 33,34,35,60 gefiltert mit einem Filter erster Ordnung 61. Mit einer Filterkonstante Cai wird so eine gefilterte Fahrzeugbeschleunigung a£±lrlac 62 aus der ABS Fahrzeugbeschleunigung zu berechnet:
"jHlαc = * F'lter («veh> Cfll>
Aus der internen Beschleunigungsanforderung 57 und der gefilterten Fahrzeugbeschleunigung af±ιrιaα 62 wird durch Subtrahieren ein Kontroll-Fehler Eιf lac ermittelt 72 und dem PID-Regler 59 zugeführt 73.
Eine Auftragung von arat,&cc, axβf md af±ι,iaα gegen die Zeit t für einen Regelvorgang zeigt Fig.7. Wenn die MotorSteuerungs-Einheit 24 aktiviert ist (Lacjnode = 1) 63, 64 wird die gefilterte aktuelle FahrZeugbeschleunigung fii,ιaα gespeichert als Signal a„ιlaα 65. Dieses Signal 65 wird dann in der Kalkulation der internen
Fahrzeugbeschleunigungs-Anforderung areε und als Signal für den offenen Regelkreis 58 benutzt. Das Signal aβrιaα wird nur am Anfang eines LAC Motor Modes neu ermittelt und bleibt über einen Motor Mode-Loop konstant (siehe Fig.7)
Der Gradient der internen Fahrzeugbeschleunigungs- Anforderung aret 66 ist begrenzt auf {Lac_accel_dem_ctrad_pos, Lac_accel_ de _grad_neg) in normalen Situationen. Zusätzlich wird der Startwert des internen Werts aref beim Beginn des Motor-Modes 67 auf den aktuellen Wert (aSrlaα) gesetzt atiχ,iaα (siehe Fig.7)
Um die Richtung {Rat,ιac) der Beschleunigungs-Anforderung zu ermitteln, wird die Beschleunigungs-Anforderung aref und der Gradient der gefilterten Beschleunigungs-Anforderung Bq∞d^ α zuerst kalkuliert. Bgrad,ιaa wird kalkuliert durch Subtraktion des vorherigen Werts von aref von dem aktuellen Wert und Filterung des Ergebnisses mit einem Filter erster Ordnung. Bgχad,iaa wird dann benutzt, um die Richtung zu kalkulieren.
Für kleine Gradienten von kleiner 0,125 bis 0,165 m/s3, insbesondere ca. 0,143 kleiner m/s3 wird die Beschleunigungs-Anforderung als konstant angesehen, daraus folgt:
Bgrad,ι∞ = 1 Filter(tt κf , Cß, 1 ) und
If iBgmllιlm <-0.143 mlS 3)
Rst,iac =9x01 (decrease) EbeifBgmVae < 0.143 ml s3 R st,kc =0x02 (~constant) Else
R^ a =0x03(increase)
Um das Maximum der erlaubten Momenten-Anforderung zu berechnen und schnelle Abweichungen der
Fahrzeugbeschleunigung zu erfassen, wird ein gefilterter Fahrzeug-Beschleunigungs-Anforderungs-Gradient agrad.iac kalkuliert. Der Gradient agrad,Iao wird berechnet durch Subtraktion des vorherigen Werts von afnrlaa von dem aktuellen Wert und Filterung des Ergebnisses mit einem Filter erster Ordnung.
gr<xi,lac --1" Filter(d(aM><">/ dt> C^
Durch eine Einheit einer modellbasierten Momentanforderung „LAC feedforward Einheit" 70 (siehe Fig.6) wird die annähernd lineare Relation zwischen der Fahrzeugbeschleunigung und Moment bei einem Fahrzeug auf ebener Fahrbahn und mit einem nominellen Fahrzeuggewicht kompensiert.
Diese Relation wird zur Berechnung des Anteils der offenen Schleife-Einheit 58 des LAC R O,IΛC 71 benutzt, wobei die aktuellen Fahrzeug-Beschleunigung durch die gewünschte Beschleunigung ersetzt wird. Unter Annahme eines idealen Beschleunigungs-Reglers kann die obige Gleichung ersetzt werden durch:
R-IO. AC — 1/k * ( a„f -aSt lc)and k = (5 / Lac_par_open_tope) ms2/Nm
Die obige Formel wird benutzt für das "feed forward control law" 70. Der Parameter Lac_par_open_loop wird dann beim Fahrzeug eingestellt.
Die LAC-Rückmeldungs-Einheit (LAC feedback part) wird benutzt, um alle übrigen Reglerfehler, z.B. beruhend eine abschüssige oder ansteigende Fahrbahn oder verschiedene Fahrzeugmassen, zu kompensieren. Diese basiert auf dem PID- Regler 59. Für eine komfortable ACC-Bremsung ist es wichtig, dass das LAC Signal an den Motor-Regler 24 nicht oszilliert, sondern gleichmäßig verläuft. Um dies zu erreichen, werden die Kontrollergrenzen des PID Reglers 59 reduziert zu Null, wenn der Fehler des Beschleunigungs- Reglers gering ist.
Beispiele sind in den Abbildungen Fig.8 bis Fig.10 dargestellt. Sie zeigen den Verlauf des Proportionalitäts- Signal RpoPriaa des differenzierten Teils d±£riac und des integrierten Teils JRint, ,jXaa
Das Proportionalitäts-Signal poPriaa 75 (Fig.8) ist proportional dem Kontroll-Fehler E1>lac 76 mit einem bestimmten Umfang für geringe Reglerfehler nach der folgenden Formel:
If(Eklttc<-0.2m/s2) Rpmp,ικ = <®the + °-2> * ipropac > *>ith j^ c = Lac_par_propjart * 20 Else if (Elac<0.2 /s2)
**-prop,lac =^
Else Krop,hc =^tte -A2*- ∞ >^ith ϊ p'op c =Lac_par_prop_part*20
Um zu große Reglereinstellungen zu vermeiden, wird der maximale absolute Wert des Proportional-Teils Rpxθp,iaa begrenzt auf Lac_max_proportional_part Nm.
Das differenzierte Signal di££,ic 77 (siehe Fig.9) ist proportional der ersten Ableitung (Edtlac) 78 des Regler- Fehlers ιrlac mit einer speziellen Breite für kleine Regler-Fehler nach der folgenden Formel:
Rdmiac =Eäfac* j„mkκ ,with j ac = Lac_par_diff_part*0.14
Else if (Eμ∞ < 0.2 m/s2 )
Else
R ι« = ^«rc * Jβm« ' with Jdtff =Lac_par_diff_part * 0.14
Um große Regleraktivitäten zu vermeiden ist der maximale Wert des differenzierten Teils di££,iac limitiert auf Lacjnax_differential_part Nm.
Dabei ist zu beachten, dass der Parameter ac_jpar_d±f£_part Null ist, bevor der differentielle Teil Null ist.
Das Integral Rj„t,iac 79 (Fig.10) ist proportional der Summe (ELSUM C) 80 des Regler-Fehlers Elιhc mit einer speziellen Anhäufung für kleine Regelungs-Fehler:
Rint, iac = E τf;ττ\f • ι∞ * »* lac, wkh jint, K = Lac_par_in tjp rt * 0.2
Um größere Regler-Aktivitäten zu vermeiden, wird auch der integral Anteil Rint,iac limitiert auf Lac_max__integral_part Nm.
Die Summe aller Teile des geschlossenen Kreises 59 ∑ci c 81 (Fehler-Beschleunigungsanforderung) kann so ermittelt werde :
RlC, lαc = Rpmp, lαc + Rdiff, lαc + Rirtt, lαc
Durch Zusammenführen 82 der modellbasierten Moment- Anforderung RW,IΛC 71 und des Regleranteils ∑ci α 81 wird eine Gesamt-Beschleunigungs-Anforderung des R ,iac 83 gebildet.
Um eine gleichmäßige und komfortable Beschleunigung zu erreichen, muss auch die Beschleunigungs-Anforderung 83 des LAC zur Motormomenten-Steuerung gleichmäßig und nicht oszillierend sein. Um dies zu erreichen, wird der Gradient der Beschleunigungs-Anforderung RL,ιac limitiert 84 (siehe Fig.6) Der maximale positive/negative Gradient der Beschleunigungs-Anforderung ist dann:
Lac_max_eng_tor_grad_pos / ac_maκ_eng_ tor_grad_neg.
Aus dem endgültigen, limitierten Gradient TWh 85 wird dann ein Motormoment ΪΕ 86 ermittelt unter Berücksichtigung von Raddrehzahlsensordaten 87 sowie Antriebsmotordaten, Motorübertragungsdaten und Getriebedaten 88. Dies erfolgt vorzugsweise von Einheiten des elektronischen Bremsenregelungssystems .
Wenn das maximal mögliche Aktuator-Moment erreicht wurde, kann der integrale Teil angehoben werden, wenn ein übrig bleibender positiver Beschleunigungsregler-Fehler existiert. Dies ist in der Fig.11 dargestellt.
Ein großer integraler Anteil wird langsam die Antwortzeit herabsetzen, wenn die Beschleunigungs-Anforderung erneut abnimmt. Daher wird die folgende Logik benutzt, um die Momentenanforderung Wh auf einen neuen Startwert zu setzen, reduziert durch den abnehmenden integralen Anteil wenn der Reglerfehler wieder negative ist.
V [EL, lac < 0 and ELSVM, lac > EISUM, EffJ
ELSVM, lac = ElSUM, Bff
Die effektive Reglerfehler-Summe EιSm,Eff ist der Reglerfehler £ ..,.-ac korrigiert durch das Anheben des integralen Anteils nach der Formel: V ^LJac X» ) lSUM,Eff = ELSÜM,lac - (** T" /j
Durch Korrektur der Summe des Reglerfehlers und den integralen Anteil wird das geforderte Moment angehoben auf den maximal möglichen Wert, wenn der Regler-Fehler negativ ist. Damit wird eine zu große Verzögerungszeit verhindert (siehe Fig.11) .
Um die wachsende Anzahl und Komplexität der Anforderungen an die Längsregelung zu berücksichtigen, ist es vorgesehen, dass in die Softwarestruktur eines elekronischen Bremsenregelungssystems (EBS) ein übergeordentes Modul (Gesamt-Longitudinal-Vehicle-Control, LVCges) integriert wird. Dies ist in der Fig.12 dargestellt.
In dieses übergeordentes Modul LVCges 99 innerhalb des EBS 98 werden sämtliche Funktionalitäten integriert, die mit der Längsregelung vom Fahrzeug zu tun haben, wie Kollisionsvermeidung CAS 100, ACC 101, Stop & Go 102 oder Tempomat 103, die im wesentlichen auf Sensordaten 115,116,117,118 von Fahrzeugsensoren 119 beruhen . Alle Anforderungen dieser Systeme, je nach Definition interne oder externe Anforderungen, werden in einem übergeordneten Status-Koordinator (LVC-state-machine, LVCges) 104 überführt 105,106,107,108. Der Status-Koordinator 104 ermittelt aus allen Anforderungen eine gesamte Anforderung und übermittelt diese 109 an einen zentralen, übergeordneten Beschleunigungsregler LACges 110.
Der Beschleunigungsregler 110 stellt eine schnelle oder komfortable Umsetzung der Anforderung über Bremse 111 und Motor 112 sicher. Die Koordination der Bremse 111 und Motor 112 ist Aufgabe des LACges Beschleunigungsreglers 110.
Ein vom Status-Koordinator LVCges 104 aktiviertes 114 Anfahrmodul HSA Modul 113 wird benutzt, um ein erneutes Losfahren nach einem Anhalten vom Fahrzeug auszuführen.
Der LVCges Status-Koordinator 104 kann in eine Anzahl an Regelungsmodi überführt werden, die je nach Anforderung aktiviert werden. Vorgesehen sind beispielsweise ein Modus für einen Stand-by-Betrieb, ein Hold-vehicle-Betrieb (Fahrzeug hält) , ein Stop-vehicle-Betrieb (Fahrzeug stoppen) , ein Drive-off-Betrieb (Fahrzeug fährt) , ein Acceleration-controller-Betrieb (Fahrzeugbeschleunigung) , ein Deceleration-control-Betrieb (Fahrzeugverzögerung) und ein Pressure-control-Betrieb (Bremsdruckregelung) .
Diese verschiedenen Modi werden vorzugsweise bei verschiedenen Ausführungsformen des LACges Beschleunigungsregler 110 berücksichtigt, so dass eine modular Kodierung des LACges Regler 110 erfolgen kann. Damit ist eine schnelle Erweiterbarkeit und Anpassung an verschiedene Systeme möglich.
Bei der Regelung werden die einzelnen angeforderten Drücke 120,121,122,123 sowie ein angeforderte Moment vom LACges Beschleunigungsregler 123 in einem nachgeschalteten Koordinator COA zugeführt und es wird eine Gesamt- Motormoment-Anforderung 124 oder eine Gesamt-Bremsdruck- Anforderung 125 erzeugt. Die Gesamt-Motormoment-Anforderung 124 wird vorzugsweise über ein Fahrzeubus-System (BUS) 126 dem Antriebsmotor 112 oder einem Getriebe bzw. Antrieb 126 zugeführt 127,128. Die Gesamt-Bremsdruck-Anforderung 125 wird einer Bremsenregelungs-Einheit 129 zugeführt, welche einen entsprechenden Bremsdruck einsteuert bzw. regelt 130. Bei der Regelung werden Daten von Fahrzeugsensoren 134, wie Gierrate, eingestellter Lenraddrehwinkel, Querbeschleunigung, Raddrehzahlen, Hauptzylinderdruck, Bremspedalkraft und Radbremszylinderdruck mit berücksichtigt 131.
Ein AusgangsSignal 135 der Bremsenregelungs-Einheit 129 wird auch einer weiteren Einheit 136 zugeführt, welche Ausgangssignale 137,138 für die HSA 113 und LVCges 104 erzeugt.
Bei der Regelung kann auch eine externe Beschleunigungsanforderung, insbesondere von einem ACC- Regler 132 mit berücksichtigt werden 133.
In der Fig.12 sind ferner bekannte Module 139 der Bremsenregelung 139 gezeigt, die ebenfals in dem übergeordenten Modul LVCges 99 integriert sind.
Diese Integration ist besonders vorteilhaft, da in der näheren Zukunft voraussichtlich eine Anzahl neuer Funktionalitäten (weiter) entwickelt werden, die den Fahrer bei der Längsregelung seines Fahrzeuges unterstützen oder autonom die Längsbeschleunigung regeln. Zunächst sind damit Systeme wie ACC, Tempomatfunktion mit Bremseneingriff oder Stop & Go. gemeint (siehe Fig.12) . Dabei ist es vorgesehen, dass ein immer größeres Maß an Funktionalität an das Bremsensteuergerät EBS 98 übertragen wird.
Die durch die neuen Systeme bedingten unterschiedlichen Anforderungen an die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs können über unterschiedliche physikalische Größen (Bremsdruck, Bremsmoment, Verzögerung, Beschleunigung) oder als binäre Information z.B. „Fahrzeug anhalten", „Losfahren" angefordert werden. Auch können verschiedene Systeme gleichzeitig unterschiedliche Anforderungen stellen. Dabei können die Anforderungen von intern kommen oder extern über den CAN BUS 126.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer
Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (a) automatisch einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist, in dem eine Bremsenregelungs-Eingangsgröße erzeugt wird und auf Grundlage der Bremsenregelungs-Eingangsgröße eine Bremsenregelungs-Ausgangsgröße erzeugt wird, durch die eine Regelung oder Steuerung eines Bremsdrucks oder einer Bremskraft erfolgt, zwecks Erzielung der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung, dass ein Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors vorgesehen ist, in dem eine Antriebsmotorsteuerungs-Eingangsgröße erzeugt wird und auf Grundlage der Antriebsmotorsteuerungs-Eingangsgröße eine Antriebsmotorsteuerungs-Ausgangsgröße erzeugt wird, durch die eine Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors erfolgt, zwecks Erzielung der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung, und dass zwischen einem Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage oder einem Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsenregelungs-Eingangsgröße eine Bremsen- Fahrzeugbeschleunigungs-Anforderung erzeugt wird und als Bremsenregelungs-Ausgangsgröße eine Bremsdruckoder Bremskraft-Anforderung erzeugt wird, die einer elektronischen Bremsenregelung zugeführt wird, und dass als Antriebsmotorsteuerungs -Eingangsgröße eine Antriebsmotor-Fahrzeugbeschleunigungs-Anforderung erzeugt wird und als Antriebsmotorsteuerungs- Ausgangsgröße eine Antriebsmotormoment-Anforderung erzeugt wird, die einer elektronischen Antriebsmotorsteuerung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl zwischen der Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors und der Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremse nach Maßgabe einer Entscheidungslogik in einem Koordinator erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Koordinator- Eingangsgrößen die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung, ein aktueller Bremsdruck, eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung und ein aktuelles Antriebsmotormoment dem Koordinator zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Bremsdruck und/oder eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung durch eine modellbasierte Berechnung ermittelt oder abgeschätzt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal für die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung, vorzugsweise mit einem Filter erster Ordnung, gefiltert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Koordinator- Einheit bei einem Eingriff in die Bremsregelung die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung durch eine Druckanforderung oder eine davon abgeleitete Größe in das Bremssystem eingestellt wird, und dass bei einem Eingriff in die Antriebsmotorsteuerung die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung durch eine
Motormomentenanforderung oder eine davon abgeleitete Größe in das Bremssystem eingestellt wird
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Antriebsmotor minimal mögliches Moment ermittelt wird, dass die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung und ein gewünschtes Moment ermittelt wird, und dass ein Eingriff in die Bremsregelung dann erfolgt, wenn das gewünschtes Moment geringer ist als des minimal mögliche Moment.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung der Fahrzeugbremsanlage
(Fahrzeugverzögerungsregelung) , eine Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors (Fahrzeugbeschleunigungsregelung) und eine Einheit für die Auswahl zwischen diesen Eingriffen
(Koordinator) als einzelne Module in einer Longitudinal-Regelung (Lac) vorgesehen sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Longitudinal-Regelung zumindest drei Zustände einnehmen kann, einen ersten Zustand (Lac_mode_l) , bei dem nur den
Antriebsmotor angesteuert wird, einen zweiten Zustand (Lac_mode_2) , bei dem nur zumindest eine Fahrzeugbremse angesteuert wird, zwecks
Erzeugung eines Fahrzeugverzögerung, und einen dritten Zustand (Lac_mode_3) , bei dem nur die zumindest eine Fahrzeugbremse angesteuert wird, zwecks
Erzeugung eins geringen Bremsdrucks im wesentlichen ohne merkliche Fahrzeugverzögerung, die im wesentlichen nur zum Überwinden der Lüftspiele im Bremssystem dient.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang in den zweiten Zustand (Lac_mode_2) erst nach einem Übergang in den drittenn Zustand (Lac_mode_3) erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ruckbegrenzung vorgesehen ist, welche die Änderung bzw. die Änderungsgeschwindigkeit der Fahrzeugbeschleunigung begrenzt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckbegrenzung als ein Modul in der Longitudinal-Regelung (Lac) vorgesehen ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Longitudinal-Regelung (Lac) als ein Modul in einer elektronischen Bremsenregelung, wie eine Fahrdynamikreglung (ESP) , eine Antriebsschlupfregelung (TC) oder eine Motormomentenregelung (TC) vorgesehen ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zustand
(Lac_mode_l) der Longitudinal-Regelung (Lac) ein gewünschtes Moment Twh unter Berücksichtigung eines Übertragungsfaktors und ein Kupplungsmoment 54 ermittelt wird, und dass aus dem gewünschtes Moment Twh unter Berücksichtigung von Antriebsmotordaten (Momentverlust) ein korrespondierendes Motormoment TE erzeugt wird, mittels dem der Antriebsmotor gesteuert oder geregelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zum Eingriff in die Regelung oder Steuerung des Antriebsmotors (Fahrzeugbeschleunigungsregelung) einen offenen
Regelkreis und einen geschlossenen PID-Regelkreis aufweist.
17. Verfahren nach Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontroll-Fehler durch Subtraktion der, vorzugsweise gefilterten, aktuellen Fah zeugbeschleunigung und einer gewünschten, internen Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird, dem geschlossenen PID-Regelkreis als Eingangssignal zugeführt wird und daraus eine Fehler- Beschleunigungsanforderung als Ausgangsgröße ermittelt wird.
18. Verfahren nach Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem offenen Regelkreis eine gewünschte, interne Fahrzeugbeschleunigung als Eingangssignal zugeführt wird und daraus eine modellbasierte Moment-Anforderung ermittelt wird.
19. Verfahren nach Ansprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zusammenführen der modellbasierten Moment-Anforderung und des Anteils des PID-Regelkreise eine Gesamt-Beschleunigungs-Anforderung gebildet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit funktionell einer Folge- oder Abstandsregelung, wie ACC-System, ICC- System oder AICC-System, zugeordnet ist.
21. Vorrichtung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer
Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (a) mittels eines automatischen Eingriffs in die Bremsregelung und/oder Antriebsmotorsteuerung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Fahrzeugbeschleunigungsregler aufweist, zwecks Ansteuerung des Antriebsmotors zur Einstellung einer bestimmten Fahrzeugbeschleunigung, dass das System einen Fahrzeugverzögerungsregler aufweist, zwecks Ansteuerung des Fahrzeugbremssystems zur Einstellung einer bestimmten Fahrzeugbeschleunigung, und dass das System eine Koordinator-Einheit aufweist, zwecks Auswahl der Ansteuerung des Fahrzeugbeschleunigungsregler oder des Fahrzeugverzögerungsreglers .
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ruckbegrenzer vorgesehen ist, zwecks Begrenzung der Änderung bzw. der Änderungsgeschwindigkeit der Fahrzeugbeschleunigung.
23. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinator-Einheit dafür vorgesehen ist, nach Maßgabe der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung, des aktuellen Bremsdrucks, der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung und des aktuellen Antriebsmotormoments den Fahrzeugverzögerungsregler und/oder den Fahrzeugbeschleunigungsregler anzusteuern.
24. Vorrichtung nach Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinator-Einheit, der Fahrzeugbeschleunigungsregler, der Fahrzeugverzögerungsregler und der Ruckbegrenzer als modulare Einheiten in einem Longitudinal-Regeler (Lac) ausgeführt sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung funktionell einer Vorrichtung zur Folge- oder Abstandsregelung, wie ACC-System, ICC-System oder AICC- System, zugeordnet ist.
26. Elektronische Bremsenregelungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Bremsenregelungseinheit die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25 als ein Modul vorgesehen ist.
27. Elektronische Bremsenregelungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Bremsenregelungseinheit ein Gesamt-Longitudinal- Fahrzeugregler (LVCges) als ein übergeordnetes Modul vorgesehen ist, in dem im wesentlichen sämtliche die Längsregelung des Fahrzeugs regelnde oder die Regelung beeinflussende Systeme als Module integriert sind.
28. Elektronische Bremsenregelungseinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26 in das übergeordnete Modul (Gesamt-Longitudinal-Fahrzeugregler, LVC) integriert ist.
29. Elektronische Bremsenregelungseinheit nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamt-Longitudinal- Fahrzeugregier (LVCges) einen übergeordneten Beschleungungsregler (LACges) und einen übergeordneten Koordinator (LVCges) aufweist.
30. Fremdkraftbetätigbare, elektronisch regelbare Fahrzeugbremse mit einer hydraulischen Pumpe zur Erzeugung einer hydraulischen Bremskraftverstärkung und mit einem analogisierten Trennventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremse mit einer Vorrichtung oder einer Bremsenregelungseinheit nach einem der Ansprüche 21 bis 28 zusammenwirkt.
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