JP4875143B2 - 速度制御装置、及び、このような速度制御装置を備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置とユーザーインタフェースとを備える、車両のための速度制御装置、及び、このような速度制御装置を備える車両に関する。

公知の速度制御装置（Geschwindigkeitsregelvorrichtung）は、速度制御機能において、運転者により選択された所望速度に対して自車両の速度を制御することを許容する。さらに、進化した速度制御装置、すなわち、ＡＣＣシステム（アダプティブ・クルーズ・コントロールAdaptive Cruise Control）が公知である。ＡＣＣシステムはさらに、レーザセンサ又は比較可能は測定システムによって自車線内の先行車両の位置を確かめ、先行車両の間隔及び相対速度を測定し、自車両の駆動システムへ介入すると共に、場合によってはブレーキシステムへ介入することにより、先行車両が適切な安全間隔で追従されるように、速度を制御することが可能である。

速度又は間隔制御の枠組みにおいて、目標値と実際値との偏差（Soll/Ist-Abweichung）が発生する場合には、どのような方法で、及び、どのような時間的推移（zeitlicher Verlauf）で、実際値が再び目標値に調整されるのか、について決定する制御戦略（Regelstrategie）が必要である。この制御戦略を決定的に定めるパラメータとして、例えば、自車両の加速のための上限値及び下限値が挙げられる。上限値は、車両の駆動システムの制御の枠組みにおいて要請されるべき、最大の車両加速度を定める。さらに、（負の値の）下限値は、車両が減速されるべき、最大の減速度を定める。他のパラメータは、例えば、どの条件においてブレーキシステムへの介入が行なわれるのか、について定める。

これらパラメータの設定において、互いに部分的に矛盾し合う異なる目標設定が考慮されている。一方では、当然のことながら、必要な交通安全が保障される必要がある。さらに、運転者及び車両同乗者にとって可能な限り快適であり、かつ可能な限り燃料を節約する走行形態が実現される必要がある。しかし、他方では、交通の流れも不必要に妨げられるべきではない。さらに、システム動作は、可能な限り広範囲において、人間の運転者の本能的な走行動作に対応する必要がある。例えば、高速道路の追い越し車線で、比較的遅い車両が追従され、この車両がその後右の隣接車線へ抜けた場合に、自車両の追い越し過程を短縮し、かつ後続の交通を妨害しないように、自車両は可能な限り迅速に、再び所望速度に対して加速される必要がある。従来では、制御戦略を定めるパラメータの設定は、異なる目標設定の間での妥協に基づいている。

本発明の課題は、特に燃料節約型（kraftstoffsparend）の走行形態を許容する速度制御装置を創出することにある。

本課題は、制御戦略が異なり、かつ少なくとも１つのエコモードを含む複数の駆動モードが制御装置に実現されており、エコモードの制御戦略が、燃料節約型の走行形態に最適化されており、さらに、ユーザーインタフェースが、駆動モードを選択するための入力装置を有することによって、本発明に基づき解決される。

本方法において、運転者は、特定の条件において、例えば、独自の目下の優先度に従って、又は、交通状況に従って、以下でエコモード（Oeko-Modus）と呼ばれる特に燃料節約型の駆動モードを選択する可能性を獲得する。一般的に、この駆動モードにおいて、制御戦略は、加速のためのより低い上限値、及び、より高い下限値において際立っている。

本発明は、ハイブリッド駆動（ハイブリッド駆動機能、ハイブリッド駆動装置等。Hybtridantrieb）を備える車両において特に有利である。

ハイブリット駆動システムにおいて、駆動出力を生成するために、内燃機関の他に電動機（Elektormortor）が設けられている。電動機は、再充電可能な蓄電池から給電されている。電動機は、車両の減速（Verzoegerung）の際に、ブレーキ／発電機（Bremse/Generator）として駆動可能である。従って、運動エネルギーの一部が、再び回収され、蓄電池に蓄えられることが可能である。インテリジェント駆動管理部(Antriebmanagement)は、内燃機関が可能な限り頻繁に、かつ長く、その最適な動作点（Betriebspunkt）において駆動されることに役立つ。動作点において、内燃機関は、最も効率よく稼動する。この状態において内燃機関の出力が十分ではない場合に、足りない出力が電気駆動（elektrischer Antrieb）によって提供される。一方で、反対に余剰な出力は、蓄電池の再充電に利用されることが可能である。この駆動構想によって、燃料消費は明らかに低減されることが可能である。

本発明によって、運転者はエコモードを選択することが出来る。エコモードにおいて、制御方法は、ハイブリッド駆動の要請に対して最適に調整されている。例えばこのモードにおいて、必要な駆動出力が電気駆動によって提供可能であり、従って内燃機関がその最適な動作点から外れる必要がないように、加速のための上限値が定められていることが可能である。同様に、減速時に用いられない（freiwerdend）運動エネルギーが発電機によって完全に電気エネルギーに変換されることが可能であり、従って車両の摩擦ブレーキの作動によってエネルギーが失われないように、加速のための下限値が定められることが可能である。

必要な場合、例えば交通量が比較的高く、むしろ動的な走行形態が適切な場合には、複数車線の車道での車線変更が危険なく実行可能であるように、運転者は、常に、より高い車両加速度及び減速度が許容されている「通常」駆動モードに切り替えることが可能である。

本発明の好適な実施形態は、特許請求の範囲に記載の従属請求項において明らかとなろう。

エコモードでは、通常の場合、通常モードに比べて、上部加速限界値（obere Beschleunigungsgrenze）が下げられる。しかし、通常モードよりもより高い加速度が許容されることによって燃料の節約が達成されるという状況もありうる。これは、例えば、ハイブリッド駆動において、交通状況に最適な加速度がとても高いので、必要な追加出力が電気駆動によって提供されることが不可能であり、従って内燃機関がその動作点から外れて稼動する必要がある場合が該当する。この場合、車両がより迅速にその目標速度（Sollgeschwindigkeit）に達し、内燃機関が対応して早期に再び最適な動作点に戻れるように、加速度を引き続き上げることが有利である。

ほぼ一定のスピードで走行する際に状況によっては、より低いギアの段階（Getriebestufe）へ戻す等のように、不都合な駆動状態が回避されうる場合に、目標速度を変更すること、特に下げることが有利である可能性がある。反対に他の状況において、例えば、より高いギアの段階への切り替えが可能な場合に、目標速度を少し上げることによって、燃料の節約が達成可能である。

しかし、運転者により選択された所望速度を超えて、目標速度を上げることには問題がある。すなわち、運転者は、現にある速度制限を遵守するために、この所望速度を選択したことが予想されるからである。従ってエコモードでは、燃料節約のため所望速度を超えて目標速度を上げる必要がある場合に、運転者は、警告通知を獲得する必要がある。又は、運転者が、これに関連してシステムから出力された問い合わせを確証した場合に初めて、速度の上昇が許可されるべきである。

制御方法を特徴づける、加速のための上限値及び下限値等のパラメータは、状況に応じて異なること、例えば、車道の傾斜、車両の積み荷等に従って異なることが可能である。

運転者の車両動作（Fahrzeugverhalten）が定められた状態に保持され、かつ、予期せぬ加速又は減速が起きないように、一般的に、エコモードにおける有効な加速限界値（Beschleunigungsgrenze）及び目標速度と、通常モードにおける対応する加速限界値及び目標速度との偏差（Abweichung）は、ある程度、例えば１０％を超えるべきではない。

ハイブリッド駆動に対して調整されたエコモードにおいて、制御戦略は、蓄電池の充電状態にも依存しうる。例えば、蓄電池の充電状態が低い場合に、内燃機関のある程度の余剰出力が蓄電池の再充電のために提供されるように、目標速度が下げられることが可能である。

公知のＡＣＣシステムにおいて、制御戦略の構成要素として、接近戦略(Eintauchstrategie、潜水戦略)が挙げられる。接近戦略は、比較的遅い先行車両に接近している際に、自車両が、どこまで、適切な安全間隔へと「接近した状態（eintauchen、沈んだ状態）にある」ことが可能かを決定する。この接近戦略も、エコモードにおける場合と、通常モードの場合とで区別可能である。間隔制御の枠組みにおいて、目標間隔（Sollabstand）は典型的に速度に依存する。さらに、目標間隔は、ある程度の制限値内で運転者により選択された時間間隔（Zeitluecke）によって決定されている。時間間隔は、先行車両と自車両との間の時間的な間隔を示している。エコモードでは、接近戦略の余地がより提供されるように、この時間間隔を延長することが有利である。

ハイブリット駆動システムを搭載する車両において、速度制御装置と駆動管理部との有効な連動が目指される。駆動管理部が動力源（Antriebsquelle）の選択、ギアの段階（Getriebestuf）の選択等について決定し、かつ、目標加速及び／又は目標速度の変更により著しい燃料節約が達成されることが予想される場合に、速度制御装置が常に駆動管理部から通知を獲得するように、この連動が有利に形成されうる。

本発明の実施形態は、添付の図に示されており、以下の明細書において詳細に解説される。

図１には、間隔制御装置（Geschwindigkeitregelvorrichtung）の例として、本発明に基づき、ハイブリット駆動（Hybridantrieb）を備える車両のためのＡＣＣシステムが示されている。

電子制御装置（elektronisches Steuergeraet）（１０）は、速度及び間隔制御のための制御装置(Regler)（１２）と、駆動管理システム（Antriebsmanagementsystem）１４とを含んでいる。速度及び間隔制御のための制御装置（１２）と駆動管理システム１４は、バスシステム１６を介して相互に通信し、かつ、バスシステム１６を介して、インタフェースユニット１８と、プログラム及びパラメータ記憶装置２０と通信する。インタフェースユニット１８は、車両に組み込まれたレーダセンサ２２から間隔制御のための測定データを受信し、さらに、車両の速度計（Geschwindigkeitsmesser）２４の信号を受信する。速度計２４は、自車両の実際速度（Istgeschwindigkeit）Ｖを示す。さらに、インタフェースユニット１８には、ユーザーインタフェース２６が接続されている。ユーザーインタフェース２６は、ディスプレイ２８と、スピーカー３０の形態をした運転者に情報を出力するための音声出力装置とを有する。さらに、ユーザーインタフェース２６は、１つの又は複数の切替え装置（Schalter）から形成される入力装置（Eingabeeinrichtung）３２を含んでいる。入力装置３２を介して、運転者は命令（Bedienungsbefehl）を伝達することが可能である。

駆動管理システム１４は、車両のハイブリッド駆動を制御する。ハイブリッド駆動は、内燃機関３４と、電気機械変換器（elektromechanischer Wandler）とを含んでいる。電気機械変換器は、電動機（Eletromotor）３６として駆動すると共に、発電機（Generator）３８として稼動することが可能である。示される例において、駆動管理システム１４は、車両のブレーキシステム４０にも介入する。制御装置１２又は運転者自身からブレーキ命令が与えられた場合には、駆動管理システム１４は、必要なブレーキ減速が発電機３８のみによって達成可能なのか、又は、追加的に、車両の、摩擦ブレーキ（Reibungsbremse）に基づく従来型のブレーキシステム４０が作動される必要があるかどうか、について決定する。

制御装置１２は、レーダセンサ２２及び速度計２４から伝達されたデータを用いて、及び場合によっては、車両の状態に関するある程度の追加情報を用いて、例えば、ヨーレート（Giergeschwindigkeit）を、すなわち、公知の方法では目標加速度（Sollgbeschleunigung）ａを計算する。目標加速度ａは、車両の駆動及び／又はブレーキシステムへの介入のための土台となる。ここに示される例において、この目標加速度は、駆動管理システム１４に直接伝達される。駆動管理システム１４は、要請される加速又は減速が、如何にして、可能な限り燃費良く（verbrauchguenstig）達成されうるのか、について決定する。

プログラム及びパラメータ記憶装置２０には、パラメータセット、及び場合によってはプログラムモジュールが格納されている。パラメータセット及びプログラムモジュールに対して、制御装置１２は、バスシステム１６を介してアクセスする。さらに、パラメータセット及びプログラムモジュールは、制御装置１２が作動可能な２つの異なる駆動モード、を指定する（spezifizieren）。この駆動モードのうちの１つが、通常の駆動モードＮであり、ＡＣＣシステムの従来の機能に相当する。他方の駆動モードは、エコモード（Oeko-Modus）Ｅであり、ハイブリッド駆動の特徴に応じて（ある一定の限度内で）、可能な限り燃費が良い走行形態に最適化されている。特に、プログラム及びパラメータ記憶装置２０に格納された、各駆動モードのパラメータセットは、駆動管理部１４に出力可能な目標加速度ａのための上限値ａ＿ｍａｘ＿Ｎ及びａ＿ｍａｘ＿Ｅ、ならびに、下限値ａ＿ｍｉｎ＿Ｎ及びａ＿ｍｉｎ＿Ｅを指定する（許容される値域（Wertebereich）の一例）。下限値は負の値であり、従って、その都度許容される最大の車両減速度を示している。

図２に示されるように、エコモードＥにおける加速のための上限値ａ＿ｍａｘ＿Ｅは、通常モードＮにおける対応する上限値よりも小さい。さらに、エコモードＥにおける下限値ａ＿ｍｉｎ＿Ｅは、通常モードＮにおける対応する下限値より大きい。従って、エコモードＥにおいて、許容される加速範囲がより厳しく制限されており、従って、燃料節約型の走行形態が達成可能である。特に、エコモードにおける限界値は、対応する加速又は減速が可能な限り電動機３６又は発電機３８を用いて達成可能であり、その際内燃機関３４がその最適な動作点から外れる必要がないように、選択されている。

しかし、特定の条件下では、エコモードＥにおいて、加速のために、更に大きい上限値ａ＿ｍａｘ＿Ｅ’が適用されうる。上限値ａ＿ｍａｘ＿Ｅ’は、むしろ、通常モードＮにおける上限値よりも高い。これは例えば、目標速度が基本的に目下の実際速度よりも大きく、従って車両の「適切な」加速度が非常に大きくなければならないので、ギア（Getriebe）を低速にする必要がある場合、及び／又は、内燃機関３４に対して最適な動作点よりも高い出力が要請される場合が該当する。この場合、より高い加速度によって、目標速度がより迅速に達成され、従って燃費が良い状態が比較的短い間だけ続き、全体として燃料の節約になる。

図３では、システム動作が、速度−時間曲線（Geschwindigkeits/Zeitsdiagramm）によって解説される。点線で示され、Ｎと印が付けられた曲線は、通常駆動モードＮにおける速度の推移を示している。一方、実線で示され、Ｅと印が付けられた曲線は、エコモードＥにおける対応する速度の推移を示している。

時点ｔ１とｔ２との間において、エコモードＥにおける加速度は、通常モードＮにおける加速度よりも小さい。従って、加速段階が対応して比較的長く続く。ｖ＿ｌｉｍは、制限速度を示している。制限速度は、目下の駆動条件において、他の駆動状態への駆動システムの切り替えを要請する。速度がｖ＿ｌｉｍをぎりぎりで上回る際には、速度がこの限界値をぎりぎりで下回る場合よりも、燃料の消費が著しく高いことが予想される。この理由から、エコモードＥでは、時点ｔ２とｔ３との間において、運転者により選択された所望速度と異なった、ｖ＿ｌｉｍを下回る値へと目標速度を下げることが構想されている。従って、燃料節約が活用可能である。このことは、当然のことながら、運転者により選択された所望速度がｖ＿ｌｉｍを少しだけ上回る場合にも、該当する。

時点ｔ３において、測定深度（距離）が例えば１５０ｍのレーダセンサ２２によって、遅い先行車両が測定される。その際、エコモードＥで、即時に、いずれにせよ比較的小さい減速率で、車両の減速が行なわれる。それに対して、通常モードＮでは、減速が始まる前に、比較的高い減速率で、より積極的に先行車両への間隔が狭められる。示される例において、先行車両の速度に相当する新しい目標速度が、エコモードＥにおいて時点Ｔ４で初めて達成される。一方、通常モードＮでは、既により早期の時点において、新しい目標速度が達成される。これはすなわち、むしろ通常モードＮよりもエコモードにおいて、先行車両までの目標間隔をわずかに一時的に下回ることが許容されることを意味している。

時点ｔ５において、先行車両が隣接車両へ移動したため、再び車線が空いている。さらにその間、運転者は所望速度を明確に上げている。この場合に、エコモードＥにおける加速レートは、図２のさらに上げられた上限値ａ＿ｍａｘ＿Ｅ’に相当する。従って、新しい所望速度は、既に時点ｔ６において達成される。一方、通常モードＮでは、加速段階が延長されることが予想される。

制御装置１２は、特に、ＡＣＣシステムを作動した際にエコモードＥで駆動するように構成されている。しかし、運転者は常に、操作装置（Bedienungseinrichtung）３２を介して、通常モードＮに切り替え、かつ再びエコモードＥに戻すことができる。

本発明の一実施形態に基づく速度制御装置の構成図を示している。 異なる制御戦略を解説するための説明図を示している。 異なる制御戦略による効果を明示するための速度−時間曲線を示している。

Claims (6)

1. 車両のための速度制御装置において、
   エコモードを含み、かつ制御ストラテジを互いに異にする複数の駆動モードを有する制御装置と、
   前記駆動モードを選択するための入力装置を有するユーザーインタフェースと
   を備え、
   前記エコモードの制御ストラテジは、燃料節約型の走行形態のために最適化され、かつハイブリッド駆動のための異なる駆動要素および制動要素の駆動状態および／または性能に依存し、
   前記制御装置は、前記駆動モード毎に異なる許容可能な目標加速度の範囲内で前記車両の目標加速度を計算し、
   前記エコモードにおける前記目標加速度の下限値は、減速時に用いられない運動エネルギーが発電機により完全に電気エネルギーに変換可能であり、前記車両の摩擦ブレーキの作動によりエネルギーが損失しないように定められることを特徴とする、車両のための速度制御装置。
2. 車両のための速度制御装置において、
   エコモードを含み、かつ制御ストラテジを互いに異にする複数の駆動モードを有する制御装置と、
   前記駆動モードを選択するための入力装置を有するユーザーインタフェースと
   を備え、
   前記エコモードの制御ストラテジは、燃料節約型の走行形態のために最適化され、かつハイブリッド駆動のための異なる駆動要素および制動要素の駆動状態および／または性能に依存し、
   前記制御装置は、前記駆動モード毎に異なる許容可能な目標加速度の範囲内で前記車両の目標加速度を計算し、
   前記エコモードにおける前記目標加速度の上限値は、要求される駆動出力が電気駆動により供給可能であり、内燃機関が最適な動作点から外れる必要がないように定められることを特徴とする、車両のための速度制御装置。
3. 前記制御装置は、前記エコモードにおいて、前記ハイブリッド駆動の動作状態に応じて、前記車両の運転者により選択された速度と異なる目標速度に制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の速度制御装置。
4. 前記目標速度は、前記エコモードにおいて、前記他の駆動モードにおける目標速度と最大１０％異なることを特徴とする、請求項３に記載の速度制御装置。
5. 前記車両は、内燃機関と、電動機および発電機からなる電気機械変換機とを有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の速度制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の速度制御装置を備えることを特徴とする、ハイブリッド駆動を有する車両。

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