DE19509492C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges auf ei
ne einstellbare Höchstgeschwindigkeit, die einen Bereich einzu
haltender kleinerer Geschwindigkeiten von einem Bereich zu ver
meidender höherer Geschwindigkeiten trennt.
Es ist bekannt, die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit
tels einer sogenannten Tempomatregelung auf einem einmal er
reichten Wert zu halten, indem der Fahrer bei Erreichen des ge
wünschten Wertes einen Tempomatbedienhebel losläßt und damit die
Tempomatregelung unter Festlegung des momentanen Geschwindig
keitswertes als Sollwert aktiviert. Eine solche Tempomatregelung
dient vor allem dem Zweck, den Fahrer bei langen Autofahrten zu
entlasten, wenn er über eine längere Zeit mit einer konstanten
Geschwindigkeit fahren möchte, z. B. auf Autobahnabschnitten. In
der Offenlegungsschrift DE 37 03 645 A1 ist beispielsweise eine
derartige Tempomatregelung beschrieben, bei der das Einhalten
der Geschwindigkeit mittels einer PI-Regelung mit separat zu-
und abschaltbaren P- und I-Komponenten bewirkt wird. Durch geeig
nete Wahl der P- und/oder der I-Reglerkomponente und passendes
Ändern der Regelparameter sollen bei dem dortigen System weiche
Regelungsübergänge bei Änderungen des Geschwindigkeitssollwertes
erzielt werden.
Eine andere Fahrsituation liegt vor, wenn auf einem Streckenab
schnitt eine bestimmte Höchstgeschwindigkeit vorgeschrieben ist.
Praktisch wichtige Beispiele bilden die geschwindigkeitsbe
schränkten Zonen in Wohngebieten mit einer zulässigen Höchstge
schwindigkeit von 30 km/h oder in übrigen Innenortsbereichen mit
einer Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h. Hierbei soll der Fahrer
in der Lage sein, mit jeder beliebigen niedrigeren als der
Höchstgeschwindigkeit fahren zu können, wobei lediglich das
Überschreiten dieser Höchstgeschwindigkeit verhindert werden
soll. Eine Tempomatregelung ist hierfür nicht sinnvoll, da der
aktivierte Tempomat stets die Sollgeschwindigkeit einzuregeln
versucht und sich außerdem bei einer Bremsbetätigung selbsttätig
abschaltet, wonach sie wieder neu durch Anfahren der Sollge
schwindigkeit aktiviert werden muß. Es besteht folglich Bedarf
an Systemen, mit denen sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine
einstellbare Höchstgeschwindigkeit beschränken läßt und die
gleichzeitig das Fahren mit beliebigen Geschwindigkeiten unter
halb dieser Höchstgeschwindigkeit zulassen.
In der Offenlegungsschrift DE 33 29 783 A1 ist angegeben, durch
fahrzeugseitige Maßnahmen das Fahren über einer vorgeschriebenen
Höchstgeschwindigkeit selbsttätig zu unterbinden, indem bei
Überschreitung derselben mikroprozessorgesteuert eine Motorlei
stungsbegrenzung, z. B. durch Kraftstoffdrosselung, vorgenommen
wird. In ganz ähnlicher Weise ist bei einer Einrichtung zur
Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung von Kraftfahrzeugen nach der Of
fenlegungsschrift DE 29 25 566 A1 vorgesehen, eine bleibende
Höchstgeschwindigkeitsüberschreitung dadurch zu verhindern, daß
bei einer Überschreitung eine eventuell verstärkte Betätigung
des Gaspedals durch den Fahrer unwirksam gemacht wird. In beiden
Systemen läßt sich die Höchstgeschwindigkeit verstellen, und
zwar von außerhalb oder durch den Fahrer.
In der Offenlegungsschrift DE 28 36 342 A1 ist für ein Fahrzeug
mit einem über ein Fahrpedal in seiner Leistung steuerbaren An
triebsmotor eine mechanische Lösung zur Verhinderung der Über
schreitung einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit angegeben, in
dem ein Stellmotor auf ein die Antriebsmotorleistung beeinflus
sendes Steuerglied, insbesondere eine Drosselklappe, derart ein
wirkt, daß die Motorleistung unabhängig von der Fahrpedalstel
lung verringert wird, sobald die Fahrgeschwindigkeit die Höchst
geschwindigkeit überschreitet. Der Stellmotor wird hierbei von
einem Regler angesteuert, welcher die Istgeschwindigkeit mit der
Höchstgeschwindigkeit vergleicht und den Stellmotor in einem von
der Differenz dieser Geschwindigkeiten abhängigen Maße beein
flußt, wenn die Fahrgeschwindigkeit in die Nähe der Höchstge
schwindigkeit ansteigt.
Auch ein in der Offenlegungsschrift DE 41 15 903 A1 beschriebe
ner Fahrzeuggeschwindigkeitsregler läßt sich zur selbsttätigen
Verhinderung der Überschreitung einer vorgegebenen Höchstge
schwindigkeit verwenden. Dabei greift die Regelungsmaßnahme je
weils ein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Höchstgeschwin
digkeit überschreitet, und beinhaltet z. B. eine periodische Un
terbrechung der Kraftstoffversorgung, eine Bremsenbetätigung
und/oder eine Verkleinerung der Drosselventilöffnung. Wie bei
den zuvor erwähnten höchstgeschwindigkeitsbegrenzenden Systemen
ist folglich auch hier ein Systemeingriff erst dann vorgesehen,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgegebene Höchstgeschwin
digkeit erreicht oder überschritten hat.
In der auf die Anmelderin zurückgehenden, nachveröffentlichten
Offenlegungsschrift DE 44 34 022 A1 werden bereits ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines
Kraftfahrzeuges auf eine vorgegebene Höchst- oder Mindestge
schwindigkeit beschrieben, bei denen wahlweise zwischen der Ge
schwindigkeitsbegrenzungsfunktion und einer herkömmlichen Tempo
matregelung umgeschaltet werden kann. Um das Auftreten von Kol
lisionen zwischen beiden Betriebsarten auf einfache Weise zu
vermeiden, sind dort getrennte Geschwindigkeitsarbeitsbereiche
für die Geschwindigkeitsbegrenzung einerseits und die Tempo
matregelung andererseits vorgesehen. Dabei ist vorrangig daran
gedacht, die Tempomatregelung auf herkömmliche Weise oberhalb
einer Tempomatmindestsollgeschwindigkeit von ca. 36 km/h und die
Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion als eine Höchstgeschwindig
keitsbegrenzung unterhalb dieses Geschwindigkeitswertes, z. B.
als 30 km/h-Begrenzung in Wohngebieten, einzusetzen. Bei der dor
tigen Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgt ein geschwindigkeits
steuernder Systemeingriff nach einer vorgegebenen Steuerungs
kennlinie als Funktion der Istgeschwindigkeit, solange sich die
Istgeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Intervalls des
Bereiches einzuhaltender Geschwindigkeiten befindet, während ein
geschwindigkeitsregelnder Eingriff erfolgt, wenn sich die Istge
schwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsin
tervalls befindet, das die Grenzgeschwindigkeit enthält.
In der Offenlegungsschrift DE 35 10 174 A1 ist eine Tempomatre
gelung zur Einhaltung einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit of
fenbart, die parallel zueinander angeordnet einen Geschwindig
keitsregler und einen Beschleunigungsregler umfaßt und mit der
zeitabschnittweise entweder ein beschleunigungsregelnder oder
ein geschwindigkeitsregelnder Systemeingriff vorgenommen werden
kann. Die Auswahl zwischen diesen beiden Regelungsarten erfolgt
fahrerangefordert. Wenn der Fahrer die einzuhaltende Sollge
schwindigkeit ändern möchte, wählt er an einem Bediengerät einen
entsprechenden Betriebszustand an, in welchem das Fahrzeug gere
gelt beschleunigt wird. Sobald er danach ein Ende der Beschleu
nigung und damit die Beibehaltung einer konstanten Geschwindig
keit wünscht, wählt er diesen Betriebszustand wieder ab, wodurch
die Regelung auf einen geschwindigkeitsregelnden Systemeingriff
umschaltet.
In der Offenlegungsschrift DE 36 18 844 A1 wird ein Verfahren
zur Begrenzung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine beschrie
ben, bei dem oberhalb einer vorgegebenen Drehzahlschwelle der
vom Fahrpedalgeber vorgegebene Sollwert derart begrenzt wird,
daß eine maximal zulässige Drehzahländerungsrate nicht über
schritten wird. Hierzu wird oberhalb der Drehzahlschwelle die
maximal zulässige Drehzahländerungsrate mit einem PI-Regler ein
geregelt, wobei die maximal zulässige Drehzahländerungsrate und
die Proportional-Integral-Anteile des Reglers als Funktion des
Verhältnisses von Drehzahl zu Fahrgeschwindigkeit vorgegeben
werden können. Dieses Verfahren ist auch zur Begrenzung der
Fahrgeschwindigkeit auf eine Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit ver
wendbar, wozu die vorgegebene Drehzahlschwelle und/oder die ma
ximal zulässige Drehzahländerungsrate derart ermittelt werden,
daß eine bestimmte Drehzahl, die einer vorgebbaren Fahrzeug-
Höchstgeschwindigkeit entspricht, nicht überschritten wird. In
jedem Fall erfolgt der Begrenzungsbetrieb als drehbeschleuni
gungsbegrenzender Systemeingriff dergestalt, daß die Drehbe
schleunigung des Motors bei über der vorgegebenen, maximal zu
lässigen Drehbeschleunigung liegender Fahreranforderung auf die
se maximal zulässige Drehbeschleunigung eingeregelt und damit
begrenzt wird. Dabei fällt die maximal zulässige Drehbeschleuni
gung mit bis zur Maximaldrehzahl steigender Drehzahl von einem
durch das dynamische Verhalten des Motors vorgegebenen Maximal
wert bis auf null ab.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Begrenzung der Ge
schwindigkeit eines Kraftfahrzeuges auf eine einstellbare
Höchstgeschwindigkeit zugrunde, mit denen bei hohem Fahrkomfort
zuverlässig eine Überschreitung eines beliebig einstellbaren
Höchstgeschwindigkeitswertes gewährleistet wird.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 5 gelöst. Verfahrensgemäß erfolgt bereits unterhalb
eines betriebsartumschaltenden Geschwindigkeitswertes, der ge
ringer als die eingestellte Höchstgeschwindigkeit ist, ein be
schleunigungsregelnder Eingriff nach einer vorgegebenen Sollbe
schleunigungskennlinie in Abhängigkeit von der Differenz zwi
schen eingestellter Höchstgeschwindigkeit und Istgeschwindig
keit. Bei Überschreiten des betriebsartumschaltenden Geschwin
digkeitswertes, der typischerweise relativ dicht unterhalb der
Höchstgeschwindigkeit liegt, wird dann auf einen geschwindig
keitsregelnden Begrenzungsbetrieb mit der eingestellten Höchst
geschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit umgeschaltet. Durch den
hier vorgesehenen, in der oben genannten Offenlegungsschrift DE
44 34 022 A1 nicht beschriebenen, beschleunigungsregelnden Sy
stemeingriff schon merklich unterhalb der eingestellten Höchst
geschwindigkeit wird auch bei höheren eingestellten Höchstge
schwindigkeiten eine gleichmäßige Annäherung der Istgeschwindig
keit an die Höchstgeschwindigkeit mit weitestgehend von der
Höchstgeschwindigkeit und der momentanen Motorlast unabhängiger
Annäherungsgeschwindigkeit erreicht, ohne daß die Istgeschwin
digkeit über die Höchstgeschwindigkeit hinausschwingt. Als wei
tere wesentliche Eigenschaft des Verfahrens erfolgt kein System
eingriff, solange die fahrerangeforderte Geschwindigkeit unter
halb der Höchstgeschwindigkeit bleibt, d. h. solange die Istbe
schleunigung nicht über dem bei der jeweiligen Istgeschwindig
keit durch die Sollbeschleunigungskennlinie vorgegebenen Be
schleunigungswert liegt. Dies gewährleistet, daß das Kraftfahr
zeug unterhalb der eingestellten Höchstgeschwindigkeit ohne Sy
stembeeinflussung mit jeder gewünschten Geschwindigkeit entspre
chend der Fahreranforderung gefahren werden kann. Im Gegensatz
zu einer herkömmlichen Tempomatregelung bleibt das Geschwindig
keitsbegrenzungsverfahren auch dann in Bereitschaft, wenn der
Fahrer das Fahrzeug von einer über oder auf der Höchstgeschwin
digkeit liegenden Istgeschwindigkeit auf eine merklich darunter
liegende Geschwindigkeit herunterbremst. Bei einem anschließen
den Beschleunigungsversuch verhindert dann das Begrenzungsver
fahren eine Höchstgeschwindigkeitsüberschreitung zunächst durch
den beschleunigungsregelnden und dann durch den geschwindig
keitsregelnden Systemeingriff.
Anspruch 5 charakterisiert eine vorteilhafte Vorrichtung zur
Durchführung des obigen Verfahrens. Zur Durchführung der Be
schleunigungs- bzw. der Geschwindigkeitsregelungsphasen sind
parallel ein Beschleunigungs- und ein Geschwindigkeitsregler
vorgesehen, deren Ausgangssignale einem durch die Geschwindig
keitsregelabweichung ansteuerbaren Umschalter zugeführt sind.
Die nachgeordnete Minimalauswahleinheit gewährleistet, daß die
Geschwindigkeitseinstellung entsprechend der Fahreranforderung
erfolgt, solange keine Überschreitung der eingestellten Höchst
geschwindigkeit droht. Erst wenn letzteres der Fall ist, z. B.
aufgrund einer hohen fahrerangeforderten Beschleunigung, läßt
die Minimalauswahleinheit eines der Reglerausgangssignale an
stelle des Fahrpedalsignals als Stellsignal für ein antriebs
kraftbestimmendes Stellglied, z. B. eine Drosselklappe eines Ot
tomotors oder ein Einspritzmengenstellglied eines Dieselmotors,
durch.
Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sieht geschwin
digkeitssteuernde Systemeingriffe in bestimmten Sondersituatio
nen vor, so daß auch in diesen Situationen eine weiche, stoß
freie Heranführung der Istgeschwindigkeit an die eingestellte
Höchstgeschwindigkeit bzw. im Fall des Ausschaltens der Begren
zungsfunktion an die fahrerangeforderte Geschwindigkeit erzielt
wird.
Um auch während des Befahrens von Gefällstrecken die eingestell
te Höchstgeschwindigkeit in der Begrenzungsfunktion zuverlässig
halten zu können, sind in Weiterbildung der Erfindung nach An
spruch 3 zusätzlich Getrieberückschaltungen vorgesehen.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist zusätzlich
zur aktivierbaren und deaktivierbaren Begrenzungsfunktion mit
einem vom Fahrer frei einstellbaren Höchstgeschwindigkeitswert
eine permanente Begrenzungsfunktion vorgesehen, die während der
Fahrt stets aktiv bleibt und auf einen einmalig, z. B. werkstatt
seitig, eingestellten Höchstgeschwindigkeitswert, der vom Fahr
zeug zu keinem Zeitpunkt überschritten werden soll, begrenzt.
Eine solche permanente Begrenzungsfunktion ist z. B. dann sinn
voll, wenn das Fahrzeug bei aufgezogenen Winterreifen nur bis zu
einer reifenbestimmten Höchstgeschwindigkeit gefahren werden
soll, die unter der an sich vom Fahrzeug erreichbaren Höchstge
schwindigkeit liegt. Ein weiterer Anwendungsfall ergibt sich bei
Fahrzeugen, die in Ländern mit einem gesetzlich vorgeschriebenen
Tempolimit eingesetzt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 beinhaltet die
verfahrensdurchführende Vorrichtung zusätzlich einen Tempomat
herkömmlicher Bauart, wobei entweder nur die Tempomatregelung
oder nur die variable Geschwindigkeitsbegrenzung aktiviert ist.
Falls eine permanente Höchstgeschwindigkeitsbegrenzung vorgese
hen ist, bleibt diese auch bei aktivierter Tempomatregelung ak
tiv, wobei die für die Tempomatregelung einstellbaren Geschwin
digkeitssollwerte auf einen Bereich eingeschränkt sind, der ei
nen vorgegebenen Abstand zum permanenten Höchstgeschwindigkeits
wert einhält, um Kollisionen zwischen der permanenten Begren
zungsfunktion und der Tempomatregelung zu vermeiden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 beinhaltet eine
komfortable, benutzerfreundliche Bedienung mittels eines einzi
gen Bedienhebels für die Tempomatfunktion und die Geschwindig
keitsbegrenzungsfunktion mit der Möglichkeit zur Einstellung von
Höchstgeschwindigkeitswerten und zur individuellen Programmie
rung einer Mehrzahl solcher Werte.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich
nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei
zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Funktionsteils zur Motormoment
begrenzung innerhalb einer Vorrichtung zur wahlweisen
Tempomatregelung oder Begrenzung der Fahrzeuggeschwin
digkeit auf eine einstellbare Höchstgeschwindigkeit,
Fig. 2 eine Kennlinie der in Abhängigkeit von der Istgeschwin
digkeit vorgegebenen Sollbeschleunigung für beschleuni
gungsregelnde Systemeingriffe der Vorrichtung von Fig.
1,
Fig. 3 zeitabhängige Kurvendiagramme verschiedener Größen wäh
rend einer typischen Geschwindigkeitsbegrenzungsphase,
Fig. 4 zeitabhängige Kurvendiagramme verschiedener Größen wäh
rend einer Geschwindigkeitsbegrenzungsphase mit kurzzei
tiger fahrerangeforderter Verzögerungsphase und
Fig. 5 Kurvendiagramme der Fahrzeugbeschleunigung in Abhängig
keit von der Istgeschwindigkeit sowie der jeweiligen
Gangstellung in Abhängigkeit von der Zeit zur Veran
schaulichung einer Geschwindigkeitsbegrenzungsphase mit
Getrieberückschaltungen.
Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das von ihr durch
geführte Verfahren beinhalten die Fähigkeit, die Geschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs selbsttätig auf eine variabel einstellbare
Höchstgeschwindigkeit zu begrenzen. Die Begrenzung beinhaltet
Motormomenteingriffe und Getriebebeeinflussungen. Zusätzlich
enthält die Vorrichtung eine Tempomatregelung üblicher Art. Die
beschriebene Begrenzungseinrichtung eignet sich beispielsweise
für Fahrzeuge mit einem Nachfolge-Automatgetriebe NAG und einer
Motorsteuerungselektronik mit elektronischer Fahrpedalfunktion.
Um die Tempomat- und die Begrenzungsfunktion zu erfüllen, be
sitzt die Vorrichtung den in Fig. 1 gezeigten, für einen Ottomo
tor geeigneten Motormomenteingriffsteil mit folgendem Aufbau.
Eine Einheit 3 zur Erfassung der Fahrpedalstellung erzeugt als
Ausgangssignal ein die Fahreranforderung für das Motormoment
wiedergebendes Drosselklappenstellungssignal SWP, das parallel
zum Ausgangssignal SWT einer Tempomateinheit 2 der Eingangsseite
einer Maximalauswahleinheit 4 zugeführt ist, die von diesen das
Signal für die größere Motormomentanforderung als Ausgangssignal
SWTPM an einen Eingang einer nachfolgenden Minimalauswahleinheit
5 durchläßt. Das Signal SWP der fahrpedalstellungserfassenden
Einheit 3 wird außerdem einer Begrenzungssteuereinheit 6 inner
halb einer Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 zugeführt. Letztere
führt die eigentliche Begrenzungsfunktion durch und besitzt
hierzu parallel zur Begrenzungssteuereinheit 6 einen Geschwin
digkeitsregler 7 mit einem vorgeschalteten Istgeschwindigkeits
sensor 8 und einen Beschleunigungsregler 11 mit vorgeschalteter
Istbeschleunigungs-Bestimmungseinheit 12 sowie nachgeschaltet
einen Umschalter 9. Die Begrenzungssteuereinheit 6 erkennt aus
dem zugeführten Ausgangssignal SWP der fahrpedalstellungserfas
senden Einheit 3 das fahrerangeforderte Motormoment und gibt ein
Ausgangssteuersignal SWBS ab, das einem ersten Anschluß des Um
schalters 9 zugeführt ist. Eine Subtraktionsstufe an der Ein
gangsseite des Geschwindigkeitsreglers 7 subtrahiert den an ei
ner Bedieneinrichtung 14 einstellbaren Höchstgeschwindigkeits
wert vG von der über den Geschwindigkeitssensor 8 erfaßten Fahr
zeug-Istgeschwindigkeit vist und führt die so gebildete Geschwin
digkeitregelabweichung dem Geschwindigkeitsregler 7 zu. Außerdem
dient dieses Regelabweichungssignal als Steuersignal U für den
Umschalter 9. Der Geschwindigkeitsregler 7 erzeugt ein Ausgangs
signal SWBR für die Drosselklappeneinstellung, das einem zweiten
Auswahlanschluß des Umschalters 9 zugeführt ist. Eine Subtrakti
onsstufe an der Eingangsseite des Beschleunigungsreglers 11 sub
trahiert den von einer nicht näher gezeigten Einheit abgegebenen
Beschleunigungssollwert aS von dem in der zugehörigen Bestim
mungseinheit 12 festgestellten Istbeschleunigungswert aist und
führt die so gebildete Beschleunigungsregelabweichung dem Be
schleunigungsregler 11 zu. Letzterer erzeugt ein davon abhängi
ges Ausgangssignal SWBA, das einem dritten Auswahlanschluß des
Umschalters 9 zugeführt ist. Der Beschleunigungssollwert aS wird
dabei von der besagten Einheit in Abhängigkeit von der ihr zuge
führten Information über die Differenz zwischen der eingestell
ten Höchstgeschwindigkeit vG und der Istgeschwindigkeit vist ge
mäß der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie festgelegt, worauf un
ten näher eingegangen wird.
Für den Beschleunigungsregler 11 wird ebenso wie für den Ge
schwindigkeitsregler 7 ein PD-T1-Regler benutzt. Der D-Anteil
ermöglicht es dem Beschleunigungsregler 11, schnell auf fahrer
beeinflußte Beschleunigungsänderungen, z. B. durch eine Gaspedal
rücknahme, reagieren zu können. Für jede Gangstufe ist ein ge
eigneter Parametersatz für die Regler 7, 11 vorgesehen, wobei
zwischen den Parametern nach einem erkannten Gangwechsel stoß
frei, d. h. ohne Sprung des jeweiligen Reglerausgangssignals, um
geschaltet wird.
Mit dem Umschalter 9 wird jeweils eines der drei eingehenden
Signale SWBS, SWBR, SWBA als Ausgangssignal SWB der Begren
zungsfunktionsbaugruppe 1 durchgelassen, das einem weiteren Ein
gang der Minimalauswahleinheit 5 zugeführt ist. Letztere läßt
das Signal SWD mit der geringeren Motormomentanforderung, d. h.
dem geringerem angeforderten maximalen Drosselklappenöffnungs
winkel, zu einer Pedalkennlinieneinheit 10 durch, welche über
eine Fahrpedalprogressionskennlinie ein Stellsignal erzeugt, das
anschließend über eine Vollast-Momentenkennlinie des Drossel
klappenöffnungswinkels in Abhängigkeit von der Drehzahl geführt
wird, welche die Drosselklappenöffnung an das Motormoment an
paßt, wodurch das Stellsignal SW für die Drosselklappe erzeugt
wird. Bei ansonsten gleichem Aufbau der Vorrichtung ist im Fall
von Fahrzeugen mit Dieselmotor die Pedalkennlinieneinheit 10 di
rekt hinter die Pedalerfassungseinheit 3 gelegt und die Vollast-
Momentenkennlinieneinheit 13 entfällt, so daß bei Dieselmotoren
die Berechnung der Begrenzungsfunktion auf der Einspritzmengene
bene erfolgt, d. h. die Sollwertgrößen entsprechen einer jeweils
gewünschten Einspritzmenge, während bei Ottomotoren die Begren
zungsfunktion auf der Fahrpedalebene berechnet wird, d. h. die
Sollwertgrößen entsprechen einer gedachten Fahrpedalstellung.
Ein Proportionalregler ohne I-Anteil hat strukturbedingt eine
bleibende, hier last- bzw. geschwindigkeitsabhängige Regelabwei
chung. Da dies für den Begrenzungsbetrieb ungünstig ist, wird
zunächst mittels einer Geschwindigkeitsvorsteuerkennlinie für
jede Gangstufe der Arbeitspunkt des Geschwindigkeitsreglers 7
für einen typischen Zustand einer Fahrt in der Ebene so einge
stellt, daß genau für diesen Lastzustand keine Regelabweichung
auftritt. Beim Beschleunigungsregler 11 wird jedoch für den Be
schleunigungsvorgang zusätzliches Motormoment benötigt, weshalb
der Offset aus den Geschwindigkeitsvorsteuerkennlinien nicht
ausreicht, um auch den Beschleunigungsregler 11 am richtigen Ar
beitspunkt zu halten. Zu diesem Zweck werden für den Beschleuni
gungsregler 11 zusätzliche Beschleunigungsvorsteuerkennlinien
vorgesehen, und zwar ebenso wie die Geschwindigkeitsvorsteuer
kennlinien separat für jede Gangstufe. Dieses Aufaddieren zu
sätzlicher Geschwindigkeitsvorsteuerkennlinien für den Geschwin
digkeitsregler 7 bzw. zusätzlicher Geschwindigkeits- und Be
schleunigungsvorsteuerkennlinien für den Beschleunigungsregler
11 ist in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht explizit
dargestellt.
Nachfolgend wird die Detail auf die Funktionsweise der Vorrich
tung mit dem oben skizzierten Aufbau eingegangen. Die Funktion
der Tempomateinheit 2 ist herkömmlicher Natur, so daß es genügt,
den Begrenzungsbetrieb näher zu erläutern.
Zur Einstellung sowohl des Geschwindigkeitssollwertes vS für die
Tempomateinheit 2 als auch der Höchstgeschwindigkeit vG für die
Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 ist in der Bedieneinrichtung 14
ein gemeinsamer Bedienhebel vorgesehen, der als ein üblicher
Tempomatbedienhebel zuzüglich eines Schalters zur Umschaltung
zwischen Tempomatbetrieb und Begrenzungsbetrieb gestaltet ist.
Den Tempomatstellungen "Setzen und Verzögern" "Setzen und Be
schleunigen", "Wiederaufnahme" sowie "Aus" entsprechen in pas
sender Weise analog die Begrenzungsfunktionen "Höchstgeschwin
digkeit dekrementierend einstellen", "Höchstgeschwindigkeit in
krementierend einstellen", "Begrenzungsfunktion aktivieren" so
wie "Begrenzungsfunktion abschalten". Eine derartige Bedienein
richtung 14, bei der über einen einzigen Bedienhebel sowohl der
Geschwindigkeitssollwert vS für die Tempomatregelung als auch
die Höchstgeschwindigkeit vG für die Begrenzungsfunktion varia
bel eingestellt werden können, ist in der nachveröffentlichten
Offenlegungsschrift DE 195 09 494 A1 beschrieben, auf die hier
bezüglich einer ausführlichen Beschreibung der Bedieneinrichtung
14 verwiesen werden kann.
Zusätzlich zu den dort bereits beschriebenen Funktionen ist bei
der vorliegenden Bedieneinrichtung 14 die Möglichkeit der Pro
grammierung mehrerer Höchstgeschwindigkeitswerte mittels des Be
dienhebels durch geeignete Betätigung desselben bei stehendem
Fahrzeug vorgesehen. Die einprogrammierten Geschwindigkeitswerte
können in einem zyklischen Durchlauf wiederum über eine Bedien
hebelbetätigung abgerufen werden. Erfolgt andererseits eine Ein
stellanforderung über den Bedienhebel während der Fahrt, so geht
das System davon aus, daß eine Höchstgeschwindigkeit im Bereich
der momentanen Istgeschwindigkeit gewünscht wird, und setzt
folglich letztere oder einen ihr naheliegenden Einstellwert als
anfänglichen Höchstgeschwindigkeitswert für den Einstellvorgang
fest, von dem aus die Höchstgeschwindigkeit gegebenenfalls stu
fenweise erhöht oder verringert werden kann. Durch längere Betä
tigung des Bedienhebels in der Funktionsstellung "Begrenzungs
funktion aktivieren" werden die einprogrammierten Höchstge
schwindigkeitswerte zyklisch abgerufen, und derjenige Geschwin
digkeitwert, der beim Loslassen des Bedienhebels angezeigt wird,
wird als aktueller Höchstgeschwindigkeitswert für eine nachfol
gende Begrenzungsphase übernommen.
Solange die fahrerangeforderte Geschwindigkeit unterhalb der
eingestellten Höchstgeschwindigkeit vG liegt, ist kein aktiver
Begrenzungseingriff erforderlich. Andererseits wäre eine abrupte
Verminderung der Motorleistung erst zu dem Zeitpunkt, zu dem die
Istgeschwindigkeit vist die Höchstgeschwindigkeit vG überschrei
tet, sehr unkomfortabel, weshalb das Begrenzungsverfahren aktive
beschleunigungs- oder geschwindigkeitsregelnde Begrenzungsein
griffe bereits bei Istgeschwindigkeitswerten unterhalb der ein
gestellten Höchstgeschwindigkeit vG vornimmt.
Bei aktivem Begrenzungsbetrieb arbeitet die Begrenzungsfunkti
onsbaugruppe 1 situationsabhängig in einem gesteuerten Betrieb,
einem beschleunigungsregelnden Betrieb oder einem geschwindig
keitsregelnden Betrieb, je nachdem, ob das Ausgangssignal der
Begrenzungssteuereinheit 6, des Beschleunigungsreglers 11 oder
des Geschwindigkeitsreglers 7 vom Umschalter 9 als Ausgangs
signal SWB der Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 durchgelassen
wird. Fig. 3 zeigt den Fall einer anfänglichen Begrenzungsbe
triebsphase, wenn die Istgeschwindigkeit vist zum Aktivierungs
zeitpunkt to merklich unterhalb der eingestellten Höchstge
schwindigkeit vG liegt und der Fahrer durch Niedertreten des
Fahrpedals eine über der Höchstgeschwindigkeit vG liegende Ge
schwindigkeit anfordert. Zunächst beschleunigt das Fahrzeug un
ter Begrenzung der Istbeschleunigung aist mit der durch die
Vollast-Momentenkennlinie SWV gegebenen Begrenzung des Stellsig
nals SW für die Drosselklappe. Aufgrund der noch vergleichsweise
großen Differenz zwischen eingestellter Höchstgeschwindigkeit vG
und Istgeschwindigkeit vist läßt der Umschalter 9 durch das ent
sprechende Geschwindigkeitsregelabweichungssignal als Steuersig
nal U das Ausgangssignal SWBA des Beschleunigungsreglers 11 als
Ausgangssignal SWB der Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 durch.
Der Beschleunigungsregler 11 regelt um einen Beschleunigungs
sollwert aS, der im zweitobersten Diagramm von Fig. 3 strich
punktiert gezeichnet ist und sich aus der zugehörigen Kennlinie
von Fig. 2 ergibt. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, liegt dieser Be
schleunigungssollwert aS auf dem maximalen Beschleunigungswert
amax, solange die Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit vG und
Istgeschwindigkeit vist über einem vorgegebenen Wert vo liegt.
Unterschreitet die Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit vG
und Istgeschwindigkeit vist diesen vorgegebenen Wert vo, so wird
der Beschleunigungssollwert aS mit dem in Fig. 2 gezeigten Ver
lauf mit kleiner werdender Geschwindigkeitsdifferenz vG - vist
stetig verringert. Entsprechend beginnt der Beschleunigungsreg
ler-Sollwert aS in Fig. 3 ab einem Zeitpunkt ta, an dem die Dif
ferenz zwischen Höchstgeschwindigkeit vG und Istgeschwindigkeit
vist den vorgegebenen Geschwindigkeitswert vo unterschreitet,
stetig kleiner zu werden. Bis zu einem späteren Zeitpunkt t1
bleibt jedoch zunächst der Beschleunigungssollwert aS größer als
der Beschleunigungsistwert aist, so daß zwar der Beschleunigungs
regler 11 im Hintergrund bereits aktiv regelt, ohne daß sich
dies jedoch zunächst explizit auf das Fahrzeugverhalten aus
wirkt. Ab diesem Zeitpunkt t1 sorgt jedoch die Minimalauswahl
einheit 5 dafür, daß das Ausgangssignal SWBA des Beschleuni
gungsreglers 11 das Drosselklappenstellsignal SW bestimmt. Dies
führt folglich zu einer Verringerung der Istbeschleunigung aist
und damit zu einer weichen Annäherung der Istgeschwindigkeit vist
an die eingestellte Höchstgeschwindigkeit vG.
Sobald zu einem späteren Zeitpunkt t2 die Istgeschwindigkeit vist
nur noch um einen vorgegebenen, relativ geringen Geschwindig
keitsbetrag vdG unter der Höchstgeschwindigkeit vG liegt, wird
der Umschalter 9 in die Stellung umgesteuert, in welcher er das
Ausgangssignal SWBR des Geschwindigkeitsreglers 7 als Ausgangs
signal SWB der Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 durchläßt. Auf
diese Weise wird vom beschleunigungsregelnden auf den geschwin
digkeitsregelnden Begrenzungsbetrieb umgeschaltet, und das Aus
gangssignal SWBR des Geschwindigkeitsreglers 7 bestimmt ab nun
das Drosselklappenstellsignal SW. Der Geschwindigkeitsregler 7
wird mit seinen Differentialgleichungsparametern so ini
tialisiert, daß dieser Umschaltvorgang von Beschleunigungs- auf
Geschwindigkeitsregelung stoßfrei erfolgt, indem die Regleraus
gangsgrößen vor und nach dem Umschaltzeitpunkt gleich groß sind.
Danach erfolgt im freien Betrieb des Geschwindigkeitsreglers 7
die weitere Einregelung der Istgeschwindigkeit vist auf die ein
gestellte Höchstgeschwindigkeit vG. Im unteren Diagramm der Fig.
3 ist ersichtlich, daß durch die Beschleunigungs- und die an
schließende Geschwindigkeitsregelphase eine zuverlässige Begren
zung der Istgeschwindigkeit vist auf die Höchstgeschwindigkeit vG
erzielt wird, obwohl der Fahrer das Gaspedal nach der von ihm
wahrgenommenen Beschleunigungsverringerung bei der einsetzenden
Beschleunigungsregelphase auf Vollast durchgetreten hat, wie das
unterste Diagramm von Fig. 3 zeigt. Der geschwindigkeitsregelnde
Systemeingriff wird dann beibehalten, bis entweder die Begren
zungsfunktion deaktiviert wird oder die Istgeschwindigkeit vist
durch eine fahrerangeforderte Verzögerung einen vorgegebenen
Wert unterhalb der eingestellten Höchstgeschwindigkeit vG er
reicht hat, wonach wieder auf den beschleunigungsregelnden Sy
stemeingriff umgeschaltet wird. Damit beim Fahren im Bereich
dieser Umschaltschwellen nicht ständig zwischen den beiden Rege
lungsarten umgeschaltet wird, wird der Geschwindigkeitswert zur
Umschaltung von Geschwindigkeits- auf Beschleunigungsregelung
kleiner gewählt als derjenige zur Umschaltung von Beschleuni
gungs- auf Geschwindigkeitsregelbetrieb.
In Fig. 4 ist ein Fall einer beginnenden Geschwindigkeitsbegren
zungsphase veranschaulicht, bei welcher der Fahrer zwischenzeit
lich verzögert, indem er zu einem Zeitpunkt t4 das zuvor durch
getretene Gaspedal bis zu einem Zeitpunkt t5 losläßt, wonach er
es erneut durchtritt, wie im obersten Diagramm von Fig. 4 zu er
kennen. Zunächst ist das Fahrverhalten analog zu demjenigen von
Fig. 3, indem aufgrund des durchgetretenen Gaspedals die Istbe
schleunigung aist begrenzt von der Vollast-Momentenkennlinie an
steigt, bis sie den Beschleunigungssollwert aS zu einem Zeit
punkt t3 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt t3 werden die dann vor
liegende Istgeschwindigkeit vL1 und das zugehörige, momentane
Drosselklappenstellsignal SWL1 abgespeichert. Wenn nun wie in
dem dargestellten Fall während der anschließenden Beschleuni
gungsregelphase die Fahrzeugistbeschleunigung aist wegen der Gas
pedalrücknahme zum Zeitpunkt t4 wieder kleiner als der Beschleu
nigungssollwert aS des Beschleunigungsreglers 11 wird, so werden
wiederum die dann vorliegende Istgeschwindigkeit vL2 und das zu
gehörige Drosselklappenstellsignal SWL2 abgespeichert, und an
schließend wird ein geschwindigkeitssteuernder Systemeingriff
vorgenommen. In dieser geschwindigkeitssteuernden Phase, in der
die Begrenzungssteuereinheit 6 wirksam ist, wird zwischen den
beiden abgespeicherten Drosselklappenstellsignalwerten SWL1, SWL2
in Abhängigkeit von den beiden zugehörigen, abgespeicherten Ist
geschwindigkeitswerten vL1, vL2 linear interpoliert, solange die
Istgeschwindigkeit vist noch oberhalb der ersten abgespeicherten
Geschwindigkeit VL1 liegt. Die Differentialgleichung des Be
schleunigungsreglers 11 wird parallel dazu zyklisch derart
initialisiert, daß der Beschleunigungsreglerausgang stets dem
interpolierten Drosselklappenstellsignal entspricht. Wenn nun
der Fahrer nach der kurzzeitigen Gasrücknahme das Gaspedal wie
der zu einem Zeitpunkt t5 voll durchtritt, beginnt sofort eine
beschleunigungsregelnde Begrenzungsphase mit dem richtigen Be
schleunigungssollwert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß
der Beschleunigungssollwert aS in diesem Zeitraum maximales Mo
tormoment zuläßt, das erst mit der Reglerzeitkonstante abgebaut
werden müßte, so daß ein Überschreiten der Höchstgeschwindigkeit
auftreten könnte. Diese Adaptionsmaßnahme verhindert folglich,
daß das Fahrzeug beim neuerlichen Gasgeben nach einer kurzzeiti
gen Verzögerung mit zuviel Motormoment beschleunigt und die Ist
geschwindigkeit dadurch über die Höchstgeschwindigkeit hinausge
langt. Wie zuvor zu Fig. 3 beschrieben, wird dann wieder nach
Erreichen des vorgegebenen Abstands vdG der Istgeschwindigkeit
vist zur Höchstgeschwindigkeit vG von der Beschleunigungsregelung
zu einem späteren Zeitpunkt t6 auf die Geschwindigkeitsregelung
umgeschaltet.
In bestimmten Fahrsituationen, z. B. beim Befahren von Gefäl
lestrecken, ist möglicherweise das Reduzieren des Motormoments
nicht ausreichend, um ein Überschwingen der Istgeschwindigkeit
vist über die Höchstgeschwindigkeit vG zu vermeiden. Zusätzlich
sind daher Getriebesteuerungseingriffe vorgesehen. Zum einen
wird ein Hochschalten des Getriebes kurz vor Erreichen der
Höchstgeschwindigkeit vG durch die Istgeschwindigkeit vist unter
drückt, so daß das Fahrzeug nicht durch den Momentensprung des
Schaltvorgangs über die Höchstgeschwindigkeit vG schiebt. Bei
kleinen eingestellten Höchstgeschwindigkeiten wird außerdem bei
Bedarf das Anfahren im zweiten Gang vorgesehen, da bei vollem
Motormoment im ersten Gang die Istbeschleunigung ansonsten gege
benenfalls nicht mehr bis zum Erreichen der Höchstgeschwindig
keit vG abgebaut werden kann. Als dritte Getriebeeingriffsmaß
nahme werden Getrieberückschaltungen durchgeführt, wie nachfol
gend anhand von Fig. 5 für den Fall einer Beschleunigungsregel
phase des Begrenzungsbetriebs näher erläutert.
Im oberen Diagramm von Fig. 5 sind abhängig von der Istgeschwin
digkeit vist die zugehörige Istbeschleunigung aist sowie die Soll
beschleunigung aS des mindestens im Hintergrund aktiven Be
schleunigungsreglers 11 als durchgezogene bzw. dünn getrichelte
Kennlinie dargestellt. Die Istbeschleunigung aist steigt zu Be
ginn der Beschleunigungsregelphase an, während die Sollbeschleu
nigung aS von ihrem horizontalen Verlauf bei der Maximalbe
schleunigung amax langsam abfällt, wie analog zu den Fig. 3 und 4
beschrieben. Im Fall von Fig. 5 gelingt es nun dem Beschleuni
gungsregler 11 allein nicht, die Istbeschleunigung aist, nachdem
sie die Sollbeschleunigung aS erreicht hat, wie in den vorigen
Fällen auf der Sollbeschleunigungskennlinie zu halten. Vielmehr
schwingt die Istbeschleunigung aist über die Sollbeschleunigung
aS hinaus. Sobald nun in diesem Fall der Abstand der Istge
schwindigkeit vist zur eingestellten Höchstgeschwindigkeit vG un
terhalb eines vorgegebenen Wertes vdG1 liegt und die Differenz
zwischen Istbeschleunigung aist und Sollbeschleunigung aS einen
vorgegebenen Beschleunigungswert adG1, der durch die linke Hälfte
der dick gestrichelten Kennlinie oberhalb der Sollbeschleuni
gungskennlinie repräsentiert wird, überschreitet, d. h. wenn die
Istbeschleunigungskennlinie die stark gestrichelte Kennlinie
erstmals schneidet, wird eine erste Getrieberückschaltung vorge
nommen, wie im zeitgleich darunterliegenden Gangstufendiagramm
von Fig. 5 wiedergegeben. Nach einer solchen Gangrückschaltung
wird zunächst eine vorgegebene Wartezeit dtg abgewartet. Dann
wird auf analoge Weise abgefragt, ob zum einen der Abstand der
Istgeschwindigkeit vist von der Höchstgeschwindigkeit vG unter
halb eines weiteren vorgegebenen Grenzabstandes vdG2 liegt und ob
zum anderen die Istbeschleunigung aist um einen weiteren vorgege
benen Beschleunigungsabstand adG2, der durch den rechten Teil der
stark gestrichelten Kennlinie über der Sollbeschleunigungskenn
linie repräsentiert wird, über der Sollbeschleunigung aS liegt.
Ist dies, wie in Fig. 5 gezeigt, der Fall, so wird eine zweite
Getrieberückschaltung, hier vom vierten in den dritten Gang,
vorgenommen. Voraussetzung für beide Getrieberückschaltungen ist
überdies, daß das Ausgangssignal SWBA des Beschleunigungsreglers
11 jeweils bereits auf null liegt.
Auch während Geschwindigkeitsregelphasen des Begrenzungsbetriebs
können Getrieberückschaltungen zur Erhöhung des Motorbremsmomen
tes vorgenommen werden, um die gewünschte Höchstgeschwindigkeit
vG möglichst ohne Bremseneingriff durch den Fahrer wieder zu er
reichen, wenn die Istgeschwindigkeit vist durch Befahren einer
Gefällestrecke über die Höchstgeschwindigkeit vG hinaus an
steigt. Dabei werden bis zu zwei Getrieberückschaltungen veran
laßt, wobei eine Rückschaltung in den ersten Gang nicht zugelas
sen wird. Die Entscheidung, ob ein oder zwei Gänge zurück
geschaltet wird, wird mit Hilfe der Differenz zweier Beschleuni
gungswerte getroffen, die bei zwei Geschwindigkeitsschwellen be
stimmt werden, von denen die eine dann gewählt wird, wenn das
Geschwindigkeitsreglerausgangssignal auf null gefallen ist, wäh
rend die andere um einen vorgegebenen Wert über dieser ersten
Schwelle festgelegt wird. Die ermittelte Beschleunigungsdiffe
renz ist ein Maß für die Steilheit der Gefällestrecke. Wenn der
Differenzwert zwischen null und einem vorgegebenen Grenzwert
liegt, wird sofort um einen Gang zurückgeschaltet. Erhöht sich
die Istgeschwindigkeit vist noch weiter, wird um einen weiteren
Gang zurückgeschaltet, wenn die Istgeschwindigkeit um einen vor
gegebenen Wert über der eingestellten Höchstgeschwindigkeit
liegt. Wenn der Beschleunigungsdifferenzwert kleiner null ist,
wird dies als kleiner werdender Gefälleneigungswinkel erkannt,
wonach eine erste Gangrückschaltung erst vorgenommen wird, wenn
die Istgeschwindigkeit um einen zugehörigen Wert über der
Höchstgeschwindigkeit liegt. Wird der zuvor genannte Geschwin
digkeitswert für eine zweite Gangrückschaltung auch in diesem
Fall erreicht, wird anschließend zusätzlich eine zweite Rück
schaltung vorgenommen. Liegt der Beschleunigungsdifferenzwert
über dem vorgegebenen Grenzwert, so erfolgt sofort eine Rück
schaltung um zwei Gänge. Die jeweilige Gangrückschaltung wird
erst aufgehoben, wenn sich das Fahrzeug wieder in der Ebene oder
in einer Steigung befindet, wozu als Entscheidungskriterium Ge
schwindigkeitsvorsteuerkennlinien herkömmlicher Art verwendet
werden, mit denen das Geschwindigkeitsreglerausgangssignal ver
glichen wird.
Neben den Getrieberückschaltungen erfüllt die Begrenzungsvor
richtung noch weitere, in den Figuren nicht explizit gezeigte
Funktionen. Hier ist beispielsweise im Fall von Ottomotoren eine
Antischubruckelfunktion zu nennen, die das von der Tempomatrege
lung her bekannte Ziel hat, die Ein- und Aussetzschwellen der
Schubabschaltung so weit auseinanderzuziehen, daß kein störendes
Schubruckeln mehr auftritt. Für den Geschwindigkeitsbegrenzungs
betrieb ist eine permanente Geschwindigkeitshysterese wie beim
Tempomat für die Schubabschaltung nicht sinnvoll, da die Brems
wirkung der letzteren an steileren Gefällestrecken durchaus er
wünscht ist und auch schon bei geringen Geschwindigkeitsabwei
chungen wirken soll. Zu diesem Zweck wird, nachdem eine erste
Schubabschaltung nach Erreichen des Wertes null durch das Ge
schwindigkeitsreglerausgangssignal ausgelöst wurde, eine zweite
Schubabschaltung nach erneutem Erreichen des Wertes null durch
das Geschwindigkeitsreglerausgangssignal erst dann verzögert
ausgelöst, wenn die Istgeschwindigkeit um einen vorgegebenen
Wert über der Istgeschwindigkeit bei der Auslösung der ersten
Schubabschaltung liegt. Durch diese geschwindigkeitsabhängig va
riable Schubabschaltungshysterese wird eine zuverlässige An
tischubruckelfunktion unabhängig vom jeweils eingestellten
Höchstgeschwindigkeitswert erreicht.
Eine weitere Eigenschaft der Begrenzungsvorrichtung ist die Ver
änderbarkeit der Höchstgeschwindigkeit im aktiven Begrenzungsbe
trieb, wobei durch geeignete Maßnahmen sichergestellt ist, daß
unkomfortable Beschleunigungsrucke vermieden werden. Wenn die
Höchstgeschwindigkeit auf größere Werte verändert wird, so
schaltet die Vorrichtung auf den Beschleunigungsregler 11 um,
falls zuvor bereits der Geschwindigkeitsregler 7 aktiv gewesen
sein sollte. Vorherige Getriebebeeinflussungen werden zurückge
setzt, falls ihre zugehörigen Bedingungen bei der neuen Höchst
geschwindigkeit nicht mehr erfüllt sind. Damit aufgrund der von
der Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit verursachten Erhöhung des
Beschleunigungssollwerts das Fahrzeug nicht plötzlich beschleu
nigt, wird vor der eigentlichen Beschleunigungsphase ein ge
schwindigkeitssteuernder Systemeingriff wiederum mit Hilfe der
Steuerungseinheit 6 durchgeführt, durch welchen das Ausgangs
stellsignal SWB der Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1 gleichmäßig
über eine zeitabhängige Kennlinie verändert wird. Sobald das
Ausgangssignal SWBS der bis dahin aktiven Steuerungseinheit 6
den Wert des Beschleunigungsreglerausgangssignals SWBA erreicht,
schaltet der Umschalter 9 von der Steuerungseinheit 6 auf den
Beschleunigungsregler 11 um, wonach der eigentliche Begrenzungs
betrieb erfolgt. Analog wird bei Einstellung einer kleineren
Höchstgeschwindigkeit auf den Geschwindigkeitsregler 7 umge
schaltet, wenn zuvor der Beschleunigungsregler 11 aktiv war. Da
das Geschwindigkeitsreglerausgangssignal SWBR aufgrund der ent
stehenden neuen Regelabweichung rasch null wird, schlagartige
Motormomentänderungen jedoch unkomfortabel sind, wird der Aus
gangssignalwert SWB der Begrenzungsfunktionsbaugruppe 1, der vor
der Erniedrigung der Höchstgeschwindigkeit vorlag, durch die
zwischenzeitlich aktive Steuerungseinheit 6 rampenförmig mit
einer wählbaren Steigung nach null geführt. Das Erreichen der
neuen, kleineren Höchstgeschwindigkeit kann gegebenenfalls
durch geeignete Getrieberückschaltungen unterstützt werden.
Auf analoge Weise wie bei der oben beschriebenen Einstellung ei
ner kleineren Höchstgeschwindigkeit während des aktiven Begren
zungsbetriebs wird vorgegangen, wenn die Begrenzungsfunktion bei
oberhalb der eingestellten Höchstgeschwindigkeit liegender Ist
geschwindigkeit aktiviert wird. Eine weitere wichtige Funktion
der Begrenzungsvorrichtung bildet die Übergangsfunktion nach Ab
schalten der Begrenzungsfunktion durch Betätigen des Umschalters
zwischen Begrenzungs- und Tempomatbetrieb oder durch Betätigen
des Bedienhebels in die Stellung "Aus". Beim Ausschalten der Be
grenzungsfunktion wird das bisher im allgemeinen von einem der
beiden Regler 7, 11 bereitgestellte Ausgangssignal SWB der Be
grenzungsfunktionsbaugruppe 1 wieder durch einen steuernden Ein
griff der Steuerungseinheit 6 gleichmäßig vom aktuellen Wert zum
Ausschaltzeitpunkt auf den aktuell vom Fahrer gewünschten Wert
SWP geführt, der zu diesem Zweck der Steuerungseinheit 6 ein
gangsseitig zugeführt ist. Dabei wird eine durch den Nullpunkt
gehende, zeitabhängige Sollwertkennlinie für das Ausgangssignal
SWBS der Steuerungseinheit 6, z. B. von parabelförmig ansteigen
der Form, vorgegeben, und diese Kennlinie wird jeweils von der
Stelle der Kennlinie aus durchlaufen, die dem Begrenzungsaus
gangssignal SWB zum Abschaltzeitpunkt entspricht. Zusätzlich
kann die Kennliniensteigung bei Bedarf von der Fahrpedalstellung
abhängig gewählt werden. Mit diesen Maßnahmen wird eine Adaption
der Übergangssteuerung nach Ausschalten des Begrenzungsbetriebs
an die momentanen Lastverhältnisse erzielt, wodurch sich die
Istgeschwindigkeit möglichst rasch und gleichmäßig an die fah
rerangeforderte Geschwindigkeit heranführen läßt. Lag zum Ab
schaltzeitpunkt eine Getriebebeeinflussung vor, so wird diese
erst aufgehoben, wenn die Gefällstrecke verlassen wurde und sich
das Fahrzeug in der Ebene befindet, so daß nicht optimale oder
gar sicherheitskritische Aufhebungen von Getrieberückschaltungs
anforderungen beim Abschalten der Begrenzungsfunktion während
des Befahrens einer Gefällestrecke verhindert werden.
Ist ein sogenannter Kick-Down-Schalter vorhanden, wird die Be
grenzungsfunktion auch bei dessen Betätigung abgeschaltet, so
bald die Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit und Istge
schwindigkeit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, damit der
vom Fahrer gewünschte Motormomentenzuwachs realisierbar ist und
nicht von der Begrenzungsfunktion unterdrückt wird. Je nach Mo
torlast- und Geschwindigkeitsbedingungen wird die Kick-Down-
Funktion von Getriebeschaltungen unterstützt.
Des weiteren ist bei der Begrenzungsvorrichtung in nicht gezeig
ter Weise zusätzlich zur Möglichkeit der Einstellung einer vari
blen Höchstgeschwindigkeit eine permanente Höchstgeschwindig
keitsbegrenzungsfunktion vorgesehen. Die permanente Höchstge
schwindigkeitsbegrenzungsfunktion ist ständig aktiv, wobei der
zugehörige Höchstgeschwindigkeitswert, der vom Fahrzeug zu kei
nem Zeitpunkt überschritten werden soll, beispielsweise über ein
Diagnosegerät in einer Werkstatt eingestellt wird. Dieser Wert
kann eine von aufgezogenen Winterreifen bestimmte Höchstge
schwindigkeit oder ein generelles, unter der vom Fahrzeug an
sich erreichbaren Höchstgeschwindigkeit liegendes landesweites
Tempolimit sein. Die permanente Höchstgeschwindigkeit wird dem
Fahrer beim Einschalten der Zündung vor dem Motorstart ange
zeigt, oder wenn die Istgeschwindigkeit in die Nähe dieser per
manenten Höchstgeschwindigkeit gelangt. Die permanente Begren
zungsfunktion bleibt auch während aktivem Tempomatregelbetrieb
aktiv. Um Regelungskollisionen dieser Betriebsarten zu vermei
den, wird die zulässige, höchste Tempomatsollgeschwindigkeit auf
einen Bereich begrenzt, der einen ausreichenden Abstand zu der
permanenten Höchstgeschwindigkeit einhält. Bei Getriebebeinflus
sungen hat zudem die permanente Begrenzungsfunktion Priorität.
Die permanente Begrenzungsfunktion wirkt mit dem fest vorgegebe
nen Höchstgeschwindigkeitswert analog zu der beschriebenen va
riablen Begrenzungsfunktion. Kollisionen zwischen der permanen
ten Begrenzungsfunktion und der variablen Begrenzungsfunktion
werden dadurch verhindert, daß die permanente Begrenzungsfunkti
on nur wirkt, wenn die variable Begrenzungsfunktion nicht akti
viert ist.
Mit der gezeigten Vorrichtung läßt sich folglich zusätzlich zu
einem herkömmlichen Tempomatbetrieb ein Geschwindigkeitsbegren
zungsbetrieb mit einer variabel einstellbaren Höchstgeschwindig
keit bei hohem Fahr- und Bedienungskomfort ausführen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit eines
Kraftfahrzeuges auf eine einstellbare Höchstgeschwindigkeit
(vG), wobei
- 1. - ein beschleunigungsregelnder Systemeingriff mit einem abhän gig von der Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit (vG) und Istgeschwindigkeit (vist) vorgegebenen Beschleunigungs sollwert (aS) erfolgt, wenn die Differenz zwischen einge stellter Höchstgeschwindigkeit (vG) und Istgeschwindigkeit (vist) größer als ein vorgegebener Wert (vdG) ist und die Istbeschleunigung (aist) den Beschleunigungssollwert (aS) übersteigt, und
- 2. - ein geschwindigkeitsregelnder Systemeingriff erfolgt, wenn die Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit (vG) und Istge schwindigkeit (vist) kleiner als der vorgegebene Wert (VdG) ist und die fahrerangeforderte Geschwindigkeit über der Höchstgeschwindigkeit (vG) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
jeweils ein geschwindigkeitssteuernder Systemeingriff erfolgt,
wenn ein bisher aktiver Begrenzungsbetrieb beendet wird oder
der Begrenzungsbetrieb bei gegenüber der eingestellten Höchst
geschwindigkeit (vG) größerer Istgeschwindigkeit (vist) akti
viert wird oder die Höchstgeschwindigkeit (vG) bei eingeschal
tetem Begrenzungsbetrieb verändert wird oder die Istgeschwin
digkeit (Vist) während des beschleunigungsregelnden Systemein
griffs fahrerangefordert abfällt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei
Getrieberückschaltungen durchgeführt werden, wenn während des
beschleunigungsregelnden Systemeingriffs die Istbeschleunigung
(aist) um einen vorgegebenen Wert (adG1, adG2) über die Sollbe
schleunigung (aS) ansteigt oder wenn während des geschwindig
keitsregelnden Systemeingriffs die Istgeschwindigkeit (vist)
länger als eine vorgegebene Zeitspanne über der Höchstge
schwindigkeit (vG) bleibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
eine weitere, funktionsanaloge Geschwindigkeitsbegrenzung vor
gesehen ist, die während der Fahrt permanent aktiviert ist und
deren zugehörige Höchstgeschwindigkeit bleibend auf einen vom
Fahrzeug zu keinem Zeitpunkt zu überschreitenden Wert festge
setzt ist.
5. Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Kraft
fahrzeuges auf eine einstellbare Höchstgeschwindigkeit, mit
folgenden Elementen zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4:
- 1. - eine die Stellung eines Fahrpedals erfassende Einheit (3),
- 2. - eine Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1), die parallel zuein ander einen Geschwindigkeitsregler (7) und einen Beschleuni gungsregler (11) sowie einen Umschalter (9) zur wahlweisen Bereitstellung des Ausgangssignals des Geschwindigkeitsreg lers oder des Beschleunigungsreglers als Begrenzungsaus gangssignal (SWB) beinhaltet, und
- 3. - eine Minimalauswahleinheit (5), welcher das Ausgangssignal (SWP) der pedalstellungserfassenden Einheit (3) und das Aus gangssignal (SWB) der Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) zu führbar ist und deren Ausgangssignal (SWD) das Stellsignal für ein antriebskraftbestimmendes Element festlegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei
- 1. - eine Tempomat-Geschwindigkeitsregeleinheit (2) und
- 2. - eine Maximalauswahleinheit (4), welcher das Tempomataus gangssignal (SWT) und das Ausgangssignal (SWP) der pedal stellungserfassenden Einheit (3) zugeführt sind und deren Ausgangssignal (SWTPM) neben dem Ausgangssignal (SWB) der Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) der Minimalauswahleinheit (5) zugeführt ist, vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei
eine Bedieneinrichtung (14) mit einem Schalter zur Umschaltung
zwischen Tempomatbetrieb und Geschwindigkeitsbegrenzungsbetrieb
sowie mit einem gemeinsamen Bedienhebel zur Einstellung sowohl
des Tempomat-Geschwindigkeitssollwertes als auch der Höchstge
schwindigkeit (vG) für die Begrenzungsfunktion vorgesehen ist,
und wobei über den Bedienhebel eine Mehrzahl von Höchstge
schwindigkeitswerten in einen Speicher abspeicherbar und aus
diesem abrufbar ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19509492A DE19509492C2 (de) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung eines Kraftfahrzeuges |
GB9605170A GB2298937B (en) | 1995-03-16 | 1996-03-12 | Method and apparatus for limiting the speed of a motor vehicle |
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