DE10003466A1 - Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug

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Abstract

Ein erfindungsgemäßer Fahrgeschwindigkeitsregler (10) weist eine Regeleinheit (21) auf, die auf Basis einer Abweichung der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (v_ist) von einer Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit (v_soll) ein Stellsignal für ein die Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflussendes Stellglied erzeugt. Die Regeleinheit (21) weist dabei zumindest einen Proportional-Anteil auf. Dieser ist in Beschleunigungsphasen abhängig von der Motordrehzahl und einer Sollbeschleunigung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei herkömmlichen Fahrgeschwindigkeits-Regelsystemen - im folgenden kurz Fahrgeschwindigkeitsregler genannt - wird mit Hilfe von Bedienelementen, wie z. B. einem Einschalter oder einem Wiederaufnahmeschalter, eine Sollgeschwindigkeit einge­ stellt. Mit Hilfe einer Reglereinheit, z. B. einem PI-Regler, wird die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs möglichst schnell an die Sollgeschwindigkeit herangeführt und anschließend kon­ stant gehalten. Bei Änderungen der Sollgeschwindigkeit oder Wiederaufnahme der Fahrgeschwindigkeitsregelung ist es not­ wendig, das Kraftfahrzeug mit einer konstanten Beschleuni­ gung, üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 0,75 m/s2, abzu­ bremsen oder zu beschleunigen. Regelaufgabe ist es dabei, die Istgeschwindigkeit möglichst schnell an die vorgegebene Soll­ geschwindigkeit heranzuführen, ohne ein Überschwingen zu er­ zeugen. Diese Regelaufgabe wird durch die hohe Trägheit von Kraftfahrzeugen erheblich erschwert.
Bei einem bekannten Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem (US 5 957 992) wird die Fahrgeschwindigkeit mit Hilfe eines PI-Reglers auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit geregelt. Die Beschleunigung wird durch den P-Anteil des PI-Reglers eingestellt. Der P-Anteil berechnet sich dabei aus dem Pro­ dukt der Abweichung der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit und einem konstanten Faktor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrgeschwin­ digkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die Fahrzeug-Istgeschwindigkeit möglichst schnell an eine vorgegebene Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit herangeführt wird, ohne dass es dabei zu unerwünschtem Überschwingen der Fahrge­ schwindigkeit kommt.
Diese Aufgabe wird durch ein Regelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Ein erfindungsgemäßes Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und einem automatischen Ge­ triebe weist auf: eine Bedieneinrichtung zum Einstellen einer Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit, eine Messeinrichtung zum Erfas­ sen der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit und eine Regeleinheit zum Erzeugen eines Stellsignals für eine die Fahrzeuggeschwindig­ keit beeinflussende Stelleinrichtung auf Basis der Abweichung der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit von der Fahrzeug-Sollge­ schwindigkeit. Die Regeleinheit weist dabei zumindest einen Proportionalanteil auf, der in Beschleunigungsphasen abhängig von der Motordrehzahl und einer vorgegebenen Sollbeschleuni­ gung festgelegt wird, vorzugsweise aus einem Kennfeld ausge­ lesen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrgeschwindigkeitsregler und
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Fahrgeschwindigkeitsreglers.
Ein schematisch dargestellter Antriebsstrang 1 eines Kraft­ fahrzeugs schließt ein: einen Motor 2 mit einer elektroni­ schen Motorsteuerung (EMS) 3, die auch die Funktion einer e­ lektronischen Drosselklappenregelung (ETC) durchführen kann, sowie ein automatisches Getriebe 4 mit einem Drehmomentwand­ ler 5 und einer elektronischen Getriebesteuerung (EGS) 6. In dem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 4 als hydraulisches Planetengetriebe mit Wandler-Überbrückungskupplung ausgeführt. Ein erfindungsgemäßer Fahrgeschwindigkeitsregler lässt sich aber genauso gut für andere Automatikgetriebe, wie auto­ matisierte Handschaltgetriebe oder kontinuierlich verstellba­ re Getriebe (CVT, IVT), verwenden. Der Radantrieb ist durch eine Gelenkwelle 7 und ein angetriebenes Rad 8 angedeutet. Über Bedientasten (Ein, Aus, Wiederaufnahme) 9 übermittelt der Fahrer seine Wünsche an die Motorsteuerung 3. In Abhän­ gigkeit von diesen Eingangssignalen erzeugt ein vorzugsweise in die Motorsteuerung 3 integrierter Fahrgeschwindigkeitsreg­ ler 10 Steuersignale für die Regelung der Fahrgeschwindigkeit auf die vom Fahrer vorgegebene Sollgeschwindigkeit. Angedeu­ tet ist das durch eine Signalleitung 11, über die eine Dros­ selklappe 12 verstellt wird. Nicht dargestellt sind, da all­ gemein bekannt, die Steuerung des Einspritzzeitpunkts und der in dem Motor eingespritzten Kraftstoffmenge. Im Fahrgeschwin­ digkeitsregler 10 wird außerdem zumindest die von einer Mess­ einrichtung 13 erfasste Drehzahl der Abtriebswelle des Ge­ triebes, die der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit v_ist ent­ spricht, zugeführt.
Die Getriebesteuerung 6 steuert über eine Signalleitung 14 eine nicht dargestellte Überbrückungskupplung - oder Trocken­ kupplung bei automatisierten Handschaltgetrieben - und über eine Signalleitung 15 die Übersetzung des Getriebes 4. Die Motorsteuerung 3 und die Getriebesteuerung 6 sind über Sig­ nalleitungen 16 - unidirektionale oder bidirektionale, z. B. in Form eines Datenbusses - miteinander verbunden, die eine Koordination zwischen den einzelnen Steuergeräten gewährleis­ ten. Über die Signalleitungen 16 werden Informationen über Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs und Steuersignale unterein­ ander ausgetauscht.
Im Ausführungsbeispiel sind alle Steuergeräte und zu steuern­ den Aggregate als getrennte Hardware-Einheiten dargestellt. Die Steuergeräte können allerdings auch als sogenannte Vor­ ort-Einheiten mit dem jeweils zu steuernden Aggregat zusammengebaut oder in dieses integriert sein. An der Steuerfunk­ tion ändert sich dadurch nichts.
Der Fahrgeschwindigkeits-Regler 10 umfasst einen Sollwert­ bildner 20, welchem zumindest Signale von den vom Fahrer be­ tätigten Bedientasten 9 zugeführt werden (Fig. 2). Der Soll­ wertbildner 20 speichert dabei die vorgegebene Geschwindig­ keit. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ist vorzugsweise als Rechenprogramm in einem Rechenelement realisiert. Der Ausgang des Sollwertbildners 20 führt auf eine Vergleichsstelle, der auch die Istgeschwindigkeit v_ist des Fahrzeugs zugeführt wird. Über eine Ausgangsleitung der Vergleichsstelle wird ei­ ner Regeleinheit 21 die Regelabweichung zwischen Sollwert v_soll und Istwert v_ist der Fahrgeschwindigkeit zugeführt. Die Regeleinheit 21 weist dabei zumindest einen Proportional­ anteil auf und ist vorzugsweise als PI-Regler ausgeführt. In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Regeleinheit ei­ ne Proportionaleinheit (P-Anteil) 22 und eine Integral- Einheit (I-Anteil) 23 auf. Über eine Ausgangsleitung gibt die Regeleinheit 21 ein Stellsignal, das sich aus der Summe des P-Anteils und des I-Anteils ergibt, an ein die Fahrzeugge­ schwindigkeit beeinflussendes Stellglied, z. B. an die Dros­ selklappe 12, aus.
Bei Änderungen der Sollgeschwindigkeit oder Wiederaufnahme der Fahrgeschwindigkeitsregelung weicht die Fahrzeug- Istgeschwindigkeit v_ist zunächst deutlich von der Fahrzeug- Sollgeschwindigkeit v_soll ab. Das Fahrzeug muss dementspre­ chend beschleunigt oder abgebremst werden. Hierzu wird vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 in Abhängigkeit von der Abwei­ chung der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit v_ist von der Fahrzeug- Sollgeschwindigkeit v_soll eine Sollbeschleunigung a_soll - positiv für Beschleunigen und negativ für Abbremsen - vorge­ geben. Um ein Überschwingen der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Erreichen der Sollgeschwindigkeit v_soll zu vermeiden, wird der P-Anteil in derartigen Beschleunigungsphasen abhängig von der Motordrehzahl n_mot und der vom Fahrgeschwindigkeitsregler vorgegebenen Sollbeschleunigung a_soll bestimmt, vorzugs­ weise aus einem im Fahrgeschwindigkeitsregler 10 oder in der Motorsteuerung 3 abgespeicherten Kennfeld ausgelesen. Bei ei­ ner bevorzugten Ausführungsform wird der P-Anteil auch noch in Abhängigkeit von der Getriebeübersetzung oder bei Stufen­ getrieben in Abhängigkeit vom eingelegten Gang festgelegt. Dabei wird mit steigender Getriebeübersetzung der Wert des P- Anteils erhöht. Bei Konstantfahrt wird der P-Anteil weiter­ hin, wie aus dem Stand der Technik bekannt, als Produkt aus der Abweichung Δv der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit und einem konstanten Faktor Kp berechnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der P- Anteil in Beschleunigungsphasen als Summe aus einem von der Motordrehzahl n_mot, der Sollbeschleunigung a_soll und gege­ benenfalls der Getriebeübersetzung abhängigen Anteil und ei­ nem von der Abweichung Δv der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit abhängigen Anteil berechnet. Dabei wird der von der Abweichung Δv der Fahrzeug-Istge­ schwindigkeit von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit abhängige Anteil im Vergleich zur Konstantfahrt vorteilhaft um einen vorgegebenen Faktor - beispielsweise 0,3 - verringert.

Claims (4)

1. Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor (3) und einem automatischen Getriebe (4), das aufweist
  • - eine Bedieneinrichtung (9) zum Einstellen einer Fahrzeug- Sollgeschwindigkeit v_soll,
  • - eine Messeinrichtung (13) zum Erfassen der Fahrzeug- Istgeschwindigkeit v_ist,
  • - eine Regeleinheit (21) zum Erzeugen eines Stellsignals für eine die Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflussende Stellein­ richtung auf Basis der Abweichung der Fahrzeug-Istgeschwin­ digkeit (v_ist) von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit (v_soll), wobei die Regeleinheit (21) zumindest einen Pro­ portionalanteil aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalanteil der Re­ geleinheit (21) in Beschleunigungsphasen abhängig von der Motordrehzahl (n_mot) und einer vorgegebenen Sollbeschleu­ nigung (a_soll) ist.
2. Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalanteil der Regelein­ richtung (21) in Beschleunigungsphasen auch abhängig von der Getriebeübersetzung festgelegt wird.
3. Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionalanteile für Beschleunigungsphasen in Form eines Kennfeldes abgespei­ chert sind.
4. Fahrgeschwindigkeits-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalan­ teil der Regeleinrichtung (21) in Beschleunigungsphasen als Summe aus einem von der Motordrehzahl (n_mot) und der vor­ gegebenen Sollbeschleunigung (a_soll) abhängigen Anteil und einem von der Abweichung der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (v_ist) von der Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit (v_soll) ab­ hängigen Anteil berechnet wird.
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