DE102012224341A1 - System und Verfahren zum automatischen Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit - Google Patents

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Abstract

Es wird ein System und ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit offenbart. Das Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuert eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch: Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen einer Neigung einer Fahrbahn; und wenn die Fahrbahn eine geneigte Straße ist, Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines Fahrwiderstandswertes, der einen Neigungswinkel der geneigten Straße reflektiert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Systeme zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit (automatische Geschwindigkeitsregelung – Auto Cruise Control System (ACC)) sind entwickelt worden, so dass eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs gleichmäßig bei einer eingestellten Geschwindigkeit ohne die Hilfe einer Person beibehalten wird (d. h., ein Fahrer betätigt keinen Mechanismus wie zum Beispiel ein Gaspedal und ein Bremspedal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit steuert).
  • Solche Systeme zum automatischen Steuern eines Fahrzeugs sind in den US-Patentveröffentlichungen Nr. 20050240334 , 20060212207 , 20060100769 und dergleichen offenbart.
  • Gemäß diesen Systemen wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern. Die Rückkopplungsregelung ist im Allgemeinen eine Proportional-Integral-Regelung.
  • Jedoch sind solche Systeme, wie in 1 dargestellt, insofern problematisch, da eine Unterschreitung einer Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug von einer Flachen/ebenen Straße auf eine geneigte Straße fährt, und eine Überschreitung einer Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug von einer geneigten Straße auf eine flache/ebene Straße fährt.
  • Insbesondere führen diese Systeme eine Steuerung ohne Berücksichtigung einer Änderung der Fahrbahn durch, so dass eine Abweichung einer Fahrzeuggeschwindigkeit übermäßig erzeugt wird, wenn es eine Änderung in einem Gefälle (Steigung) einer Fahrbahn gibt.
  • Die oben in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System und ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit bereit, das sowohl eine Rückkopplungsregelung als auch eine Vorwärtsregelung verwendet, um die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu verbessern. Das System und das Verfahren differenzieren einen auf die Vorwärtsregelung angelegten Fahrwiderstandswert gemäß einer Steigung der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt, wodurch in wirksamer Weise eine Erzeugung einer Unterschreitung oder Überschreitung der Fahrzeuggeschwindigkeit unterdrückt wird, wenn sich die Neigung der Straße ändert. Das vorliegende System und Verfahren stellen somit ein gleichmäßiges Fahren des Fahrzeugs bereit. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung berechnen das System und ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit einen Fahrwiderstand auf einer geneigten Straße genau. Insbesondere erfassen das System und das Verfahren eine geneigte Straße durch eine Längs-Erfassungsvorrichtung, die einen Längs-Beschleunigungssensor umfasst. Als solches wird eine Ansprechcharakteristik in der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung verbessert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf eine eingestellte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit bereit, das Verfahren umfassend: Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen einer Neigung der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt (”Fahrbahn”); und falls die Fahrbahn eine geneigte Straße ist, Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs derart, so dass sie der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, auf der Grundlage eines Fahrwiderstandswertes, der einen Neigungswinkel der geneigten Straße berücksichtigt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, beim Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, so dass sie der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, ist der Fahrwiderstandswert ein Vorwärtsregelungswert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das Bestimmen der Neigung der Fahrbahn unter Verwendung einer Längs-Erfassungsvorrichtung durchgeführt, die eingerichtet ist, um eine Längsneigung des Fahrzeugs zu erfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Fahrwiderstandswert auf der Grundlage eines Rollwiderstandswerts, eines Luftwiderstandswerts und eines Neigungswerts berechnet. Insbesondere basiert der Rollwiderstandswert auf einem Abrollen der Räder auf der geneigten Straße, der Luftwiderstandswert basiert auf dem Luftwiderstand der Fahrzeugkarosserie auf der geneigten Straße und der Neigungswiderstandswert basiert auf der Neigung der geneigten Straße.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zurückgekoppelt werden und zum Durchführen einer Rückkopplungsregelung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zum automatischen Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit ferner ein Bestimmen umfassen, ob ein Ausgangssignal der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung für eine eingestellte Zeit oder länger beibehalten wird. Wenn es bestimmt wird, dass das Ausgangssignal der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung für die eingestellte Zeit oder länger beibehalten wird, dann wird die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, so dass sie der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, auf der Grundlage des Fahrwiderstands gesteuert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird ein System zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt, das umfasst: einen Längsbeschleunigungssensor, der eingerichtet ist, um eine Längsneigung des Fahrzeugs zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; ein gesteuertes Zielobjekt, umfassend einen Motor, ein Getriebe und eine Bremsvorrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; und eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung, die eingerichtet ist, um Signale von dem Längsbeschleunigungssensor und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung zu empfangen, und um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, so dass sie der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, durch Steuern des gesteuerten Zielobjekts zu steuern. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung durch ein vorgegebenes Programm betrieben, das eine Reihe von Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung: eine Rückkopplungsregelungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Rückkopplungsregelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals durchzuführen; eine Fahrwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Fahrwiderstand des Fahrzeugs zu messen; und eine Optimalwert-Regelungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Vorwärtsregelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung gemessenen Fahrwiderstandswerts durchzuführen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Fahrwiderstands-Messvorrichtung: eine Rollwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Widerstand auf der Grundlage eines Abrollens der Fahrzeugräder zu messen; eine Luftwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Luftwiderstand der Fahrzeugkarosserie beim Fahren zu messen; und eine Neigungswiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Neigungswiderstand einer geneigten Straße auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Längsbeschleunigungssensors zu messen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen berechnet die Rollwiderstands-Messvorrichtung einen Rollwiderstandswert als einen Wert (Frolling) durch folgende Gleichung (1), die Luftwiderstands-Messvorrichtung berechnet einen Luftwiderstandswert als einen Wert (Faerodynamic) durch folgende Gleichung (2), und die Neigungswiderstands-Messvorrichtung berechnet einen Neigungswiderstandswert als einen Wert (Fclimbing) durch folgende Gleichung (3).
  • Gleichung (1)
    • Frolling = μtire·mvehicle·gravity
  • Gleichung (2)
    • Faerodynamic = 1 / 2·ρair·Cd·A·ν2
  • Gleichung (3)
    • Fclimbing = mvehicle·gravity·sinθ
  • Wie oberhalb beschrieben, werden gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Rückkopplungsregelung und die Vorwärtsregelung zusammen verwendet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit derart zu steuern, um einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen. Ferner wird ein Fahrwiderstandswert gemäß einem Neigungswinkel einer geneigten Straße unmittelbar zu der Vorwärtsregelung reflektiert, wenn die Neigung der Straße variiert (zum Beispiel wenn das Fahrzeug von einer flachen Straße zu einer geneigten Straße oder von einer geneigten Straße zu einer flachen Straße fährt), wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ohne eine Unterschreitung und Überschreitung der Fahrzeuggeschwindigkeit stabil beibehalten wird.
  • Ferner wird gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Fahrwiderstand einer geneigten Straße durch Erfassen einer geneigten Straße durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung, die den Längsbeschleunigungssensor umfasst, genau berechnet, wodurch eine Ansprechcharakteristik in der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung und ein gleichmäßiges Fahren eines Fahrzeugs verbessert wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt einen Graph, der eine in einem herkömmlichen Verfahren und System zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugte Unterschreitung und Überschreitung darstellt.
  • 2 zeigt ein Konfigurationsdiagramm eines Systems zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt einen operativen Graph eines Systems und eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt ein konzeptionelles Diagramm, das einen Fahrwiderstand, wenn ein Fahrzeug eine geneigte Straße hochfährt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge und weitere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, stellt ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug dar, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl Benzin-angetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jegliche und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
  • Obwohl das Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Mehrzahl von Einheiten beschrieben wird, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
  • Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein System zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Das System zum automatischen Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hält eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs bei einer eingestellten Geschwindigkeit ohne die Hilfe eines Fahrers bei.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das System: eine Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 zum Erfassen einer Längsneigung eines Fahrzeugs; eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; ein gesteuertes Zielobjekt 230 zum Steuern einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei das gesteuerte Zielobjekt 230 einen Motor, ein Getriebe und eine Bremsvorrichtung umfasst; und eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 zum Steuern des gesteuerten Zielobjekts 230 durch Empfangen von Signalen von der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 und Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit, so dass sie einer eingestellten Sollgeschwindigkeit entspricht.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 in der Form eines an einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs angebrachten Fahrzeuggeschwindigkeitssensors vorgesehen, der eingerichtet ist, um die Umdrehungen pro Minute zu erfassen. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 in der Form eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors vorgesehen, der an einem Enduntersetzungsgetriebe eines Getriebes angebracht ist. Jedoch kann die Konfiguration der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 variieren und ist somit nicht auf diese Beispiele beschränkt. Vielmehr könnte die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtungs- 210 Konfigurationen umfassen, die einen Wert entsprechend einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen können.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 mit einer beliebigen Konfiguration ausgerüstet, die einen Wert entsprechend einer aktuellen Längsneigung eines Fahrzeugs berechnen kann. Beispielsweise kann die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 einen an einem oder mehreren Rädern angebrachten Längsbeschleunigungssensor aufweisen, um eine Längsneigung des Fahrzeugs zu erfassen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 einen Längsbeschleunigungssensor wie den in einem Anti-Blockier-System (ABS) aufweisen.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 einen oder mehrere Mikroprozessoren auf, die von einem vorgegebenen Programm betrieben werden, und das vorgegebene Programm kann eine Reihe von Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100: eine Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 zum Durchführen einer Rückkopplungsregelung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 210 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals; eine Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130 zum Messen eines Fahrwiderstands des Fahrzeugs; und eine Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 zum Durchführen einer Vorwärtsregelung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130 gemessenen Fahrwiderstandswertes.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 als eine Proportional-Integral- (PI = Regelung gebildet. Jedoch ist die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 als solche nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann der technische Geist der vorliegenden Erfindung auf jede beliebige Konfiguration einer Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 zum Einsatz kommen, mit der die Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend der aktuellen Rückkopplungsregelung steuerbar ist.
  • Allgemeine Steuervorgänge der Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 und der Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 könnten durch einen Fachmann auf dem Gebiet bestimmt werden, und somit werden ausführlichere Beschreibungen davon weggelassen.
  • In einem Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Teilprozesse durch die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 durchgeführt werden, weitere Teilprozesse können durch die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 durchgeführt werden und noch weitere Teilprozesse können durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130 durchgeführt werden. Jedoch versteht es sich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung als solcher nicht darauf eingeschränkt wird. Die Steuerung/Regelung und/oder die Messvorrichtung können durch einen Kombination von Komponenten realisiert werden, die sich von den in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen unterscheiden. Ferner können die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 und die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 eine Kombination von Prozessen durchführen, die sich von den in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschriebenen unterscheiden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130: eine Rollwiderstands-Messvorrichtung 132 zum Messen eines Widerstands gemäß einem Abrollen der Fahrzeugräder; eine Luftwiderstands-Messvorrichtung 134 zum Messen eines Luftwiderstands der Fahrzeugkarosserie beim Fahren; einen Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 zum Messen eines Neigungswiderstands auf einer geneigten Straße auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220.
  • Die Rollwiderstands-Messvorrichtung 132 kann einen Rollwiderstandswert als einen Wert (Frolling) aus folgender Gleichung (1) berechnen.
  • Gleichung (1)
    • Frolling = μtire·mvehicle·gravity
  • Die Luftwiderstands-Messvorrichtung 134 kann einen Luftwiderstandswert als einen Wert (Faerodynamic) aus folgender Gleichung (2) berechnen.
  • Gleichung (2)
    • Faerodynamic = 1 / 2·ρair·Cd·A·ν2
  • Die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 kann einen Neigungswiderstandswert als einen Wert (Fclimbing) aus folgender Gleichung (3) berechnen.
  • Gleichung (3)
    • Fclimbing = mvehicle·gravity·sinθ
  • Ein Ausgangssignalwert (long_accel_val) der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 und ein Neigungswinkel (θ) gemäß dem Ausgangssignalwert können dann durch die folgenden Gleichungen erhalten werden, beispielsweise wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße mit einem Neigungswinkel von (θ) wie in 5 dargestellt fährt. In den folgenden Gleichungen stellt M ein Fahrzeuggewicht dar, a stellt eine Fahrzeug-Fahrbeschleunigung dar und g stellt die Erdbeschleunigung dar. Ma = F – (Faerodynamic + FRolling + FClimbing) Ma = F – (Faerodynamic + FRolling + Mgsinθ) F – (Faerodynamic + FRolling) = M·(a + gsinθ) long_accel_val = a + gsinθ gsinθ = long_accel_val – a sinθ ≅ θ = 1 / g(long_accel_val – a) ∴θ = 1 / g(long_accel_val – a)
  • In 2 ist eine Kombinationsvorrichtung 152 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 eingerichtet und angeordnet zum Kombinieren der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung 210 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer durch einen Fahrer oder einen Benutzer eingestellten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, und zum Übertragen der kombinierten Fahrzeuggeschwindigkeit an die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110.
  • In 2 ist eine Kombinationsvorrichtung 154 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 eingerichtet und angeordnet zum Kombinieren von Steuersignalen, die von der Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 und der Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 ausgegeben werden, um das gesteuerte Zielobjekt 230 zu steuern.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Insbesondere 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt. Gemäß dem Verfahren wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch, um einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen, unter Verwendung der Rückkopplungsregelung und der Vorwärtsregelung gesteuert.
  • Wie in 3 dargestellt, erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs durch ein Ausgangssignal der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung 210 (S100). Die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 bestimmt dann, ob eine Fahrbahn flach oder geneigt ist, auf der Grundlage eines Ausgangssignalwertes (long_accel_val) der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220, die eine Längsneigung des Fahrzeugs erfasst (S110 und S320).
  • Im Prozess S320, wenn der Neigungswinkel (θ) durch das Ausgangssignal (long_accel_val) der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 gleich oder größer als 0 Grad ist, können die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 und die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 unverzüglich bestimmen, dass die Fahrbahn eine geneigte Straße ist. Jedoch können in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, um eine zeitliche Änderung einer Fahrbahn zu unterscheiden, wenn der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel gleich oder größer als 0 Grad ist und dieser Neigungswinkel für eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel drei Sekunden) oder länger beibehalten wird, die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 und die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 dann bestimmen, dass die Fahrbahn eine geneigte Straße ist.
  • Die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 und die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 bestimmen, dass die geneigte Straße eine Steigung (Bergfahrt) ist, wenn der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel ein positiver (+) Wert ist, und bestimmt, dass die geneigte Straße ein Gefälle (Abfahrt) ist, wenn der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel ein negativer (–) Wert ist. Jedoch sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung als solche nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung bei einer Konfiguration zum Einsatz kommen, wobei ein Wert des Neigungswinkels ein Wert entsprechend einer aktuellen ansteigenden oder abfallenden geneigten Straße ist, obwohl der Wert einen entgegengesetzten Wert oder einen anderen Wert aufweist.
  • Wenn es in der Bestimmung in Prozess S110 bestimmt wird, dass die Fahrbahn eine flache/ebene Straße ist, steuert die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 die Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit) derart, um einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen, während eine Geschwindigkeits-Rückkopplungsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts 230 auf der Grundlage des von der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung 210 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals durchgeführt wird (S220).
  • Ferner steuert die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 die Fahrzeuggeschwindigkeit derart, um einer eingestellten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen, während eine Geschwindigkeits-Vorwärtsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts auf der Grundlage des durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130 gemessenen Fahrwiderstandswertes auf der flachen Straße durchgeführt wird (S230). Mit anderen Worten führt die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 eine Vorwärtsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts 230 auf der Grundlage eines durch die Rollwiderstands-Messvorrichtung 132 gemessenen Rollwiderstandswertes und eines durch die Luftwiderstands-Messvorrichtung 134 gemessenen Luftwiderstandswertes durch.
  • Wenn die Fahrbahn die flache Straße ist, beträgt der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel 0 Grad, so dass der durch die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 gemessene Neigungswiderstandswert 0 beträgt. Demzufolge wird, wenn das Fahrzeug auf der flachen Straße fährt, der Neigungswiderstandswert nicht zu der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 reflektiert.
  • Wenn es in Prozess S320 bestimmt wird, dass die Fahrbahn eine geneigte Straße ist, führt die Rückkopplungsregelungsvorrichtung 110 eine Rückkopplungsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts 230 auf der Grundlage des von der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung 210 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ähnlich einem Fall einer Fahrt auf einer flachen Straße durch (S330).
  • In der Zwischenzeit steuert die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 die Fahrzeuggeschwindigkeit derart, um einer eingestellten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen, während eine Vorwärtsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts 230 auf der Grundlage des durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung 130 gemessenen Fahrwiderstandswertes auf der geneigten Straße durchgeführt wird (S340).
  • Wenn die Fahrbahn eine geneigte Straße ist, sind der Rollwiderstandswert (Frolling) und der Luftwiderstandswert (Faerodynamic) anders als die Werte, wenn die Fahrbahn wie in 5 dargestellt eine flache Straße ist. Wenn beispielsweise das Fahrzeug auf einer geneigten Straße fährt, kann der Rollwiderstandswert größer als der Rollwiderstandswert sein, wenn das Fahrzeug auf einer flachen Straße fährt. Ferner kann der Luftwiderstandswert, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße fährt, geringer als der Luftwiderstandswert sein, wenn das Fahrzeug auf einer flachen Straße fährt.
  • Ferner, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße fährt, beträgt der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel nicht 0 Grad. Somit wird der Neigungswiderstandswert (Fclimbing) durch die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 gemessen und ausgegeben.
  • Dementsprechend werden, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße fährt, der Rollwiderstandswert, der Luftwiderstandswert und der Neigungswiderstandswert (in welchem der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel reflektiert wird) beim Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt.
  • Das heißt, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße fährt, messen die Rollwiderstands-Messvorrichtung 132, die Luftwiderstands-Messvorrichtung 134 und die Neigungswiderstands-Messvorrichtung 136 den Rollwiderstandswert, den Luftwiderstandswert und den Neigungswiderstandswert (in welchem der durch die Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung 220 erfasste Neigungswinkel reflektiert wird), und stellen die gemessenen Werte jeweils der Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 zur Verfügung.
  • Wenn der Rollwiderstandswert, der Luftwiderstandswert und der Neigungswiderstandswert der Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 bereitgestellt werden, führt die Optimalwert-Regelungsvorrichtung 120 eine Vorwärtsregelung des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen gesteuerten Zielobjekts 230 auf der Grundlage des Fahrwiderstandswertes durch, in welchem der Neigungswinkel reflektiert wird.
  • Demzufolge steuert die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung 100 die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Rückkopplungsregelung und die Fahrzeuggeschwindigkeits-Vorwärtsregelung. Diese Fahrzeuggeschwindigkeits-Rückkopplungsregelung basiert auf dem von der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung 210 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und die Fahrzeuggeschwindigkeits-Vorwärtsregelung basiert auf dem Fahrwiderstandswert, auf welchen ein Grad der Neigung der geneigten Straße während dem Fahren auf der geneigten Straße reflektiert wird (S350).
  • Somit wird wie in 4 dargestellt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der den Neigungswinkel einer geneigten Straße berücksichtigende Fahrwiderstandswert unverzüglich durch die Vorwärtsregelung reflektiert, wenn das Fahrzeug fährt und die Neigung der Straße variiert (z. B. wenn sich die Straße von einer flachen Straße zu einer geneigten Straße oder von einer geneigten Straße zu einer flachen Straße ändert). Als solches ist es möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Unterschreitung und Überschreitung der Fahrzeuggeschwindigkeit stabil beizubehalten.
  • Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen erachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Geistes und des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung
    110
    Rückkopplungsregelungsvorrichtung
    120
    Optimalwert-Regelungsvorrichtung
    130
    Fahrwiderstands-Messvorrichtung
    132
    Rollwiderstands-Messvorrichtung
    134
    Luftwiderstands-Messvorrichtung
    136
    Neigungswiderstands-Messvorrichtung
    210
    Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung
    220
    Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (10)

  1. Verfahren zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs, um einer eingestellten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen, das Verfahren aufweisend: Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen einer Neigung einer Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt; und wenn es bestimmt wird, dass die Straße eine geneigte Straße ist, Bestimmen eines Fahrwiderstandswertes, der einen Neigungswinkel der geneigten Straße reflektiert, und Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Fahrwiderstandswertes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Fahrwiderstandswert als ein Vorwärtsregelungswert reflektiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei: der Neigungswinkel der Fahrbahn unter Verwendung einer Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung bestimmt wird, um eine Längsneigung des Fahrzeugs zu erfassen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Fahrwiderstandswert auf berechnet wird auf der Grundlage: eines Rollwiderstandswertes basierend auf einem Abrollen der Fahrzeugräder auf der geneigten Straße, eines Luftwiderstandswertes basierend auf einem Luftwiderstand einer Karosserie des Fahrzeugs auf der geneigten Straße, und eines Neigungswiderstandswertes basierend auf der Neigung der geneigten Straße.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zurückgekoppelt wird, um für eine Rückkopplungsregelung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet zu werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend: Bestimmen, ob ein Ausgangssignal der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung für eine eingestellte Zeit oder länger beibehalten wird, und wenn das Ausgangssignal der Längsbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung für die eingestellte Zeit oder länger beibehalten wird, Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Fahrwiderstandswertes.
  7. System zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit, aufweisend: einen Längsbeschleunigungssensor, der eingerichtet ist, um eine Längsneigung des Fahrzeugs zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; ein gesteuertes Zielobjekt, aufweisend einen Motor, ein Getriebe und eine Bremsvorrichtung, die eingerichtet ist, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern; und eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung, die eingerichtet ist, um Signale von dem Längsbeschleunigungssensor und der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung zu empfangen, und um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch Steuern des gesteuerten Zielobjekts zu steuern, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung durch ein vorgegebenes Programm betrieben wird, umfassend eine Reihe von Befehlen zum Durchführen eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit, das Verfahren aufweisend: Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen einer Neigung einer Fahrbahn; Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines Fahrwiderstandswertes, der einen Neigungswinkel der Fahrbahn berücksichtigt, wenn das Fahren in einer Neigung stattfindet.
  8. System nach Anspruch 7, wobei: die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung aufweist: eine Rückkopplungsregelungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Rückkopplungsregelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsvorrichtung ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals durchzuführen; eine Fahrwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Fahrwiderstand des Fahrzeugs zu messen; und eine Optimalwert-Regelungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Vorwärtsregelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines durch die Fahrwiderstands-Messvorrichtung gemessenen Fahrwiderstandswertes durchzuführen.
  9. System nach Anspruch 6, wobei: die Fahrwiderstands-Messvorrichtung aufweist: eine Rollwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Widerstand auf der Grundlage eines Abrollens der Fahrzeugräder zu messen; eine Luftwiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Luftwiderstand einer Karosserie des Fahrzeugs beim Fahren zu messen; und eine Neigungswiderstands-Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Neigungswiderstand einer geneigten Straße auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Längsbeschleunigungssensors zu messen.
  10. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor oder eine Steuerung ausgeführt werden, das computerlesbare Medium aufweisend: Programmbefehle, die eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs erfassen; Programmbefehle, die eine Neigung einer Straße bestimmen, auf welcher das Fahrzeug fährt; und Programmbefehle, die einen Fahrwiderstandswert bestimmen, der einen Neigungswinkel der geneigten Straße reflektiert, wenn es bestimmt wird, dass die Straße eine geneigte Straße ist, und die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des Fahrwiderstandswertes steuert.
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