Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln ei- nes Kraftfahrzeuges gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

In modernen Fahrzeugregelungsverfahren bzw.-systemen gibt es verschiedenen Komponenten, die insbesondere auf die Re- gelung der Längsdynamik (Beschleunigung bzw. Abbremsen in Fahrtrichtung) Einfluß nehmen können bzw. wollen, um dem Fahrer, der bisher diese Aufgabe alleine zu bewältigen hat- te, zu assistieren : -der vom Fahrer gesteuerte Geschwindigkeitsregler (Tempomat), -eine Fahrzeugfolgeregelung, mit der Abstände zu voraus- fahrenden Fahrzeugen überwacht und eingehalten bzw. ein- gestellt werden, -Kurvendynamikregelungen, die auch auf die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung in Fahrtrichtung Einfluß nehmen, -Motor/Getriebe-Regelungen, die einen Motor unter tech- nisch/ökonomisch/ökologischen Gesichtspunkten regeln, -Bremsenregelungen z. B. abstandsgestützter Bremsassi- stent, analoger Bremsassistent.

Die obige, auch derzeit sicher nicht abschließende Aufzäh- lung von Systemkomponenten geben jeweils nach ihren Krite- rien ermittelte Sollwerte für entweder Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor. Es ergibt sich somit die Notwendigkeit, die verschiedenen Sollwertquellen zu koordinieren, um Motor und Bremse geeignet steuern zu können.

Ein bekanntes Beispiel einer solchen Koordination ist das Zusammenspiel zwischen Fahrerwunsch (Gaspedal), Tempomat und Fahrzeugfolgeregelung. Dabei gibt die Fahrzeugfolgere- gelung, falls notwendig, dem Tempomaten geeignete Sollge- schwindigkeiten vor, damit die Fahrzeugfolgeregelung ihr Regelungsziel erreichen kann. Damit ist die Fahrzeugfolge- regelung seriell zum Tempomaten geschaltet. Der Fahrer- wunsch in Form der Fahrpedalbetätigung wird dabei üblicher- weise so in das System eingebunden, daß er die automatisch erzeugten Signale überschreibt. Bei einer Bremsung schaltet das Längsdynamikregelsystem ab.

Das obige System bzw. Verfahren hat den Nachteil, daß das dynamische Verhalten der Folgeregelung nicht besser als das des Tempomaten sein kann. Es hat sich gezeigt, daß das dy- namische Verhalten nicht ausreicht.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Fahrzeugregelung anzugeben, mit denen geeignete Führungsgrößen für die Fahrzeugregelung ermittelt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausfüh- rungsformen der Erfindung gerichtet.

Um eine ausreichende Dynamik zu erzielen, erfolgen erfin- dungsgemäß die Regeleingriffe nicht über den Umweg Ge- schwindigkeitsregler sondern direkt, vergleichbar zu den Fahrereingriffen Bremsen und Gasgeben. Diese Fahrereingrif- fe verändern als Regelgröße die Längebeschleunigung des Fahrzeugs ; die Längsbeschleunigung wird als Regelgröße ge- wählt.

Nachfolgend werden Bezug nehmend auf die Zeichnungen ein- zelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zei- gen : Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform.

Bezug nehmend auf Fig. 1 wird nachfolgend eine erfindungs- gemäße Ausführungsform beschrieben.

Beispielhaft zeigt Fig. 1 verschiedene Quellen für Soll- wertvorgaben. Mit 1-17a-c sind verschiedene Sensoren be- zeichnet, nach deren Maßgabe Sollbeschleunigungen erzeugt werden. 1-17a bezeichnet einen Abstandssensor, mit dem der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt wird. Nach Maßgabe des Signals vom Sensor 1-17a bestimmt eine Fahr- zeugfolgeregelung lla eine für die Fahrzeugfolgeregelung geeignete Fahrzeugbeschleunigung aFOlge. Mit 1-17b sind Ta- sten symbolisiert, die sich am Lenkrad befinden, oder ein Lenkstockschalter, mit denen bzw. dem der Tempomat beein- flußt werden kann. Die Tastatur kann Tasten zum Setzen, Er- höhen, Erniedrigen oder Wiederaufnehmen einer bestimmten Sollgeschwindigkeit aufweisen. Nach Maßgabe der über solche Tasten eingegebenen Befehle bzw. sonstiger Betriebsbedin- gungen ermittelt der Tempomat 1-llb eine zur Erreichung seines Regelungsziels gewünschte Beschleunigung aTemr,. Uber Pedale 1-17c (Bremspedal und Gaspedal, ggf. Kupplung) kann ein Fahrer das Fahrzeug wunschgemäß direkt beeinflussen.

Eine geeignete Regelung 1-llc ermittelt aus diesen Größen sowie aus sonstigen Betriebsbedingungen eine Beschleunigung apedai. Bezugsziffer 1-lld symbolisiert weitere Quellen fur Beschleunigungzwischenwerte, beispielsweise eine Kurvenge- schwindigkeitsanpassung oder eine Fahrstabilitätsregelung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die verschiedenen Ein- zelsollbeschleunigungen durch die jeweils"zuständigen" Komponenten 1-lla-1-lld funktionell parallel zu erzeugen, die so erzeugten Einzelsollängsbeschleunigungen parallel einer Koordinationseinrichtung 1-12 zuzuführen und in die- ser Koordinationseinrichtung in geeigneter Weise daraus ei- ne resultierende Sollängsbeschleunigung aLsoll zu ermitteln.

Diese Beschleunigung äLsoii wird an einen Beschleunigungs- regler 1-13 weitergegeben, der nach dieser Maßgabe die ver- schiedenen Fahrzeugaktoren wie Bremse 1-14a und/oder Ge- triebe 1-14b und/oder Motor 1-14c betätigt.

Die Koordinatoreinrichtung 1-12 kann verschiedene Ausge- staltungen erfahren. In einem einfachen Fall ist die Koor- dinationseinrichtung 1-12 so ausgelegt, daß sie den nume- risch kleinsten aller ihr eingegebenen Werte als Sollwert aL,, Il an den Beschleunigungsregler 1-13 ausgibt. Dabei ist "der kleinste Wert"im mathematischen Sinne zu verstehen, d. h. unter Berücksichtigung des Vorzeichens. Die Koordina- tionseinrichtung 1-12 kann aber auch ein gewichtetes Mittel aus den von ihr empfangenen Werten bilden, wobei die Ge- wichtungen ggf. situativ angepaßt bzw. verschoben werden können. Die Zustandsgrößen im Fahrzeug und um das Fahrzeug herum werden durch Sensoren 1-16 und 1-17a-c erfaßt. Die von diesen Sensoren gelieferten Werte können zur Steuerung der Gewichtung bzw. der Auswahl einzelner, der Koordina- toreinrichtung 1-12 eingegebener Einzelsollbeschleunigungs- werte herangezogen werden.

Die einzelnen Sollwerte erzeugenden Komponenten 1-lla-d liegen und arbeiten damit funktionell parallel zueinander.

Damit ist es möglich, den einzelnen Komponenten verschiede- ne Charakteristika zu geben, ohne daß solche Charakteristi- ka durch nachfolgende Komponenten wieder verwischt wurden.

Beispielsweise ist es möglich, den Tempomaten auf"weich" einzustellen, während die Abstandsfolgeregelung auf"unmit- telbar"eingestellt werden kann. Im erfindungsgemäßen Sy- stem kann die Koordinatoreinrichtung 1-12 dann beispiels- weise bei konkurrierend auftretenden Signalen aus Tempomat 1-llb und Fahrzeugfolgeregelung 1-lla die von der Fahrzeug- folgeregelung 1-lla ausgegebene Beschleunigung apolqe aus- wählen und als Beschleunigung äLsoii dem Beschleunigungsreg- ler 1-13 zufuhren, ohne daß die"unmittelbare"Charakteri- stik der Fahrzeugfolgeregelung durch die"weiche"Charakte- ristik des Tempomaten 1-llb wieder verwischt wurde. Im ein- gangs beschriebenen bekannten Beispiel wäre es dagegen so, daß das Ausgangsergebnis der Fahrzeugfolgeregelung durch den nachgeschalteten Tempomaten bewertet und damit ggf. verwaschen wurde.

Die die Sollwerte erzeugenden Komponenten 1-lla-1-lld sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Im Zuge der Fortentwicklung der Fahrzeugregelung können weitere Kompo- nenten hinzukommen, die individuell Sollwerte erzeugen. Sie können parallel zu den übrigen schon vorhandenen Komponen- ten geschaltet werden und in die Koordinierung durch die Koordinatoreinrichtung 1-12 miteinbezogen werden.

Das gesamte System wird durch eine Kontroll-und Sicher- heitslogik 1-18 überwacht, die den Regelablauf sicherstellt und bei Ausfall einzelner Komponenten entsprechende Maßnah- men wie Teilabschaltung, Vollabschaltung o. a. ergreift. Ei- ne Adaption verschiedener Kennlinien auf verschiedene Fah- rerklassen über die Beobachtung des Fahrerverhaltens, der Fahrzeugreaktion und der Umfeldverhältnisse ist ebenfalls möglich. Die Kontroll-und Sicherheitslogik 1-18 steuert und überwacht auch die Benutzerschnittstelle 1-15, indem sie mit ihr Signale austauscht.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen einer vorge- gebenen Sollbeschleunigung eines Fahrzeugs. Im mathemati- schen Sinne umfaßt dabei der Begriff"Beschleunigung"auch negative Werte, also Fahrzustände, die in der Alltagsspra- che als Abbremsen bezeichnet werden.

Eine vorgegebene Sollbeschleunigung kann beispielsweise di- rekt durch den Fahrer oder indirekt durch ein ICC-System (Intelligent Cruise Control) vorgegeben sein. In ICC- Systemen werden Sollbeschleunigungen beispielsweise nach Maßgabe nicht nur des Fahrerwunsches, sondern auch nach Maßgabe etwa einer Fahrzeugfolgeregelung (Abstandsregelung zum vorausfahrenden Fahrzeug), einer Regelung zur Vermei- dung gefährlicher Verkehrssituationen usw. ermittelt. Hier- zu werden Fahrzeugzustandsgrößen durch Fahrzeugsensoren (etwa Gaspedal, Bremspedal, Drosselklappensensor, Saugluft- menge, Motordrehzahl, Getriebeübersetzung) ermittelt. Au- ßerdem werden gegebenenfalls externe Zustandsgrößen wie Ab- stand zum vorausfahrenden Fahrzeug, Beschaffenheit der Fahrbahn sowie allgemein der Umgebung, unbewegliche Hinder- nisse durch geeignete Sensoren und Auswerteeinrichtungen erfaßt. Nach Maßgabe der internen sowie der externen Größen ermittelt ein ICC-System eine Sollängsbeschleunigung, die für das Fahrzeug eingestellt werden soll.

Bekannte Verfahren für die Beschleunigungsregelung umfassen im Zuge von PI-bzw. PID-Regelungen eine Differentation der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit, um die Ist-Be- schleunigung zu ermitteln. Diese Differentation bringt die üblichen Schwierigkeiten wie starkes Rauschen bei Verwen- dung von Differenzenquotienten oder großen Phasenversatz bei Gebrauch eines Differentationsfilters mit sich. Da bei Differentation und Filterung des Geschwindigkeitssignals Stabilitätsreserven eingehalten werden müssen, ist die ein- stellbare Regelkreisdynamik vergleichsweise gering. Außer- dem sind die Regelparameter abhängig von Masse, Geschwin- digkeit, Motorkennfeld usw., und die Ermittlung der Parame- ter erfolgt vergleichsweise komplex.

Aufgabe dieses Teilaspekts der Erfindung ist es, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung zur Beschleunigungsregelung an- zugeben, mit denen die Beschleunigungsregelung zuverlässi- ger, robuster und schneller erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche 19 und 31 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf be- vorzugte Ausführungsformen dieses Teilaspekts der Erfindung gerichtet.

Nachfolgend werden einzelne Ausführungsformen dieses Tei- laspekts der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, es zeigen : Fig. 2 eine erste Ausführungsform dieses Teilaspekts der Erfindung, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform dieses Teilaspekts der Erfindung, Fig. 4 einen möglichen Aufbau des Beobachters aus Fig. 2 und 3, Fig. 5 eine Ausführungsform des Beschleunigungsreglers, wobei der Beobachter der Übersichtlichkeit wegen weggelassen wurde, Fig. 6 eine Ausführungsform des Bremsmomentreglers, Fig. 7 eine Ausführungsform des Motormomentreglers, und Fig. 8 eine weitere Ausführungsform des Motormomentreg- lers.

Es wird nun bezugnehmend auf Fig. 2 und Fig. 3 das allge- meine Konzept sowie eine erste Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung beschrieben.

Vorgeschlagen wird ein modellbasierender Regelungsansatz.

Anhand von Modellen werden aus von Sensoren gemessenen Ein- gangsgrößen Schätzwerte für das Bremsmoment Mbrems, schätz und das Motormoment Mmotlschatz bestimmt. Diese Schätzwerte basie- ren damit auf tatsächlich gemessenen Fahrzeuggrößen. Ande- rerseits wird ein Sollantriebsmoment Msoii ermittelt, das zur Erreichung der gewünschten Sollbeschleunigung atoll not- wendig ist. Das Sollantriebsmoment Msoll widerspiegelt damit die Führungsgröße äsoii der erfindungsgemäßen Regelung.

In Fig. 2 bezeichnet Ziffer 2-10 eine Einrichtung zur Um- wandlung der Sollbeschleunigung atoll in ein Sollantriebsmo- ment Msoii. Die Einrichtung kann als Vorfilter angesehen werden. Im einfachsten Fall kann die Umwandlung von Sollbe- schleunigung in Sollmoment eine proportionale Umrechnung sein. Es können aber auch dynamische Anteile berücksichtigt werden, beispielsweise durch dynamische Kompensation von Systemeinschwingzeiten. Die Einrichtung 2-10 gibt das Sol- lantriebsmoment Msoll aus.

Ziffer 2-11 bezeichnet eine Einrichtung zur Modellierung einer Fahrzeugbremse, oder einfacher ausgedrückt ein Brem- senmodell. Als Eingangsgröße empfängt das Bremsenmodell 2-11 den gemessenen Hauptzylinderdruck und schätzt daraus das insgesamt wirkende Bremsmoment. In das Modell können aber auch die Wirkung einer Antiblockier- (ABS-), einer An- triebsschlupf- (ASR-) oder einer Automatischen Stabilitäts- mangement-System- (ASMS-) Anlage eingearbeitet werden.

Statt einer Bremsdruckmessung kann aber auch aus Steuersi- gnalen zur aktiven Bremsdruckerzeugung (beispielsweise bei einem aktiven Booster) ein geschätzter Bremsdruck hergelei- tet werden.

Bezugsziffer 2-12 bezeichnet eine Einrichtung zum Modellie- ren von Motor/Getriebe. Dieses Modell liefert als Ausgangs- größe das geschätzte Motormoment Mmot, schätz. Als Eingangsgrö- ßen empfängt es die Fahrzeuggeschwindigkeit Vabs, die Motor- drehzahl ni, t und den Drosselklappenwinkel aist. Nach Maßgabe dieser Eingangsgrößen schätzt die Einrichtung 2-12 das sich am Rad ergebende Antriebsmoment. Das Modell kann das Motor- kennfeld, wie es in einer Motorsteuerung verwendet wird, teilweise oder vollständig enthalten.

In modernen Motorregelungssystemen liegt oft auch das vom Motor abgegebene Drehmoment als Signal vor. In diesem Fall genügt ein Getriebemodell zur Schätzung des Motormoments.

Diese Variante ist in Fig. 3 zu sehen. Das Motor/Getriebe- Modell 2-12 aus Fig. 2 ist durch ein Getriebe-Modell 2-22 ersetzt, das als Eingangsgrößen die Getriebeübersetzung i sowie das durch die Motorregelung vorgegebene Motordrehmo- ment Mist empfängt. Nach Maßgabe dieser Eingangsgrößen wird abermals das Antriebsmoment am Rad Mmotschätz ermittelt. Wenn das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes im Regelungssy- stem bekannt ist, kann in einfacher Weise das Moment am Rad berechnet werden.

Der in Fig. 2 wie in Fig. 3 gezeigte Beobachter ist eine Einrichtung 2-13 bzw. 2-23, mit der das Verhalten des Fahr- zeugs modelliert wird. Eingangsgrößen sind das anhand des Bremsenmodells ermittelte Bremsmoment Mbrems, schätze das anhand des Motor/Getriebe-Modells ermittelte Antriebsmoment am Rad Mmot, schätz sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit Vabs. Der Be- obachter kann typenspezifisch ausgebildet sein. Er kennt dann Fahrzeugparameter wie Fahrzeugmasse, dynamischer Radrollradius, Fahrzeugzeitkonstanten usw. In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß das vom Beobachter ausgegebene Signal das am Fahrzeug wirkende Moment Mist, ist.

Denkbar ist aber auch, daß mit der Ausgangsgröße des Beob- achters nur das Sollfahrzeugmoment verändert wird. In Fig.

3 wird anhand der Schätzwerte für Bremsmoment Mbrems, schätz und Motormoment Mmotschätz sowie bezugnehmend auf die Fahrzeugge- schwindigkeit V, b, ein Korrekturmoment Mkorr ermittelt. Mit diesem Korrekturmoment Mkorr wird das Sollmoment Msoii korri- giert. Nach Maßgabe des Ergebnisses der vorgenommenen Kor- rektur werden Motor und/oder Bremsen des Fahrzeugs durch geeignete Stellglieder angesteuert.

Durch diese Ausgestaltung der Beschleunigungsregelung wird die zur Erreichung des Sollwerts notwendige Korrektur an- hand der Fahrzeuggeschwindigkeit Vabs selbst bestimmt, nicht aber anhand ihres differenzierten Werts. Damit können die weiter oben beschriebenen gravierenden Nachteile bekannter Beschleunigungsregelungen vermieden werden. Als Ausgangs- größe liefert die Einrichtung 2-23 das Korrekturmoment Mkorr, mit dem das aus der Sollbeschleunigung atoll ermittelte Soll-Drehmoment Msoll korrigiert wird. In der Einrichtung 2-23 wird zunächst anhand der Schätzwerte für Motormoment (Antriebsmoment am Rad) Mmot und Bremsmoment Mbrems die Fahr- zeuggeschwindigkeit Vschatz geschätzt. Dieser Schätzwert wird mit der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vab, verglichen.

Nach Maßgabe der Abweichung zwischen gemessener Geschwin- digkeit Vabs und geschätzter Geschwindigkeit Vschatz wird das Korrekturmoment Mkorr ermittelt und von der Einrichtung 2-23 ausgegeben.

Die Momentenreglereinrichtung 2-14 bzw. 2-24 empfängt als Eingangsgrößen das Sollmoment Msoii vom Vorfilter 2-10 sowie das Korrekturmoment Mkorr bzw. das Istmoment Mist, schätz vom Be- obachter 2-13 bzw. 2-23. Anhand dieser beiden Eingabewerte werden Steuersignale für Aktoren ermittelt. Diese können umfassen : -Steuersignale für die Drosselklappe, um den Drosselklap- penöffnungsgrad zu vergrößern oder zu verkleinern, -Steuersignale für die Bremse, um den Bremsdruck zu erhö- hen oder zu verringern, und -gegebenenfalls auch Steuersignale für das Getriebe, um die Getriebestufe gegebenenfalls anzupassen.

Nach Fig. 3 werden das Sollmoment Msnii und das Korrekturmo- ment Mkorr am einfachsten in der Weise verarbeitet, daß sie addiert werden, wobei dann nach Maßgabe des Vorzeichens ge- eignete Maßnahmen, beispielsweise entweder Anpassen des Kraftstoffzufuhrsignals oder des Bremsdruckes ergriffen werden. Momentensollwert und Momentenkorrekturwert können aber auch so verarbeitet werden, daß ein gewichtetes Mittel gebildet wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann auch aufgrund des Ausgangs- signals vom Beobachter 2-13 und vom Vorfilter 2-10 ein Re- gelungssignal in 2-14 im Sinne einer Regelung erzeugt wer- den. Das Regelungssignal wird einem Koordinator zugeführt, der das Regelungssignal z. B. in Abhängigkeit von seinem Vorzeichen in ein drittes und viertes Signal umwandelt, die jeweils zum Erzeugen einer Verzögerungs-bzw. Vortriebs- stellgröße herangezogen werden.

Ziffer 2-25 in Fig. 3 zeigt einen Bremsmomentenregler. Er erhält sein Eingangssignal Mbrems, soll vom Block 2-24. Er ver- arbeitet ebenfalls das geschätzte Bremsmoment Mbrems. Anhand dieser beiden Werte ist eine Bremskraftregelung möglich.

Den Reglerausgang bildet sein Signal psoll, mit dem eine ge- eignete regelbare Druckquelle angesteuert werden kann. Da die Bremsenhydraulik vergleichsweise genau bekannt ist, kann außerdem ein Feed-forward-Anteil entsprechend dem in- versen Bremsenmodell eingearbeitet werden.

Ziffer 2-26 in Fig. 3 zeigt einen Motormomentenregler. Er erhält sein Eingangssignal Mmot, soii vom Block 2-24. Er verar- beitet ebenfalls das geschätzte Motormoment Mmot Anhand dieser beiden Werte ist eine Motormomentenregelung möglich.

Den Reglerausgang bildet sein Signal Msoii, out oder αsoll.

Fig. 4 zeigt in Kombination Ausführungsformen des Bremsen- modells 2-11 bzw. 2-21, des Motormodells 2-12 bzw. Getrie- bemodells 2-22 sowie den internen Aufbau des Beobachters 2-13 bzw. 2-23.

Das Bremsenmodell 2-11 bzw. 2-21 ist durch eine Verstär- kungseinrichtung 2-30 und einen Tiefpaß 2-31 modelliert.

Das Motormodell 2-12 besteht aus einer Verstärkungseinrich- tung 2-32, die in Fig. 4 als Annäherung eines Motorkenn- felds nichtlinear ausgebildet ist, einem Tiefpaß 2-33, der als PT1-Glied ausgebildet sein kann, und einer Einrichtung 2-34 zur Nachbildung der Getriebeübersetzung.

Der Beobachter selbst besteht aus einer Einrichtung 2-35, die in der dargestellten Ausführungsform den Radhalbmesser r und die Fahrzeugmasse m proportional nachbildet (2-35), sowie aus einem Integrierglied 2-36. Diesem nachgeschaltet ist eine über eine Rückführung nachgebildete Sensorsignal- verzögerung bzw. der Kraftaufbau am Reifen (2-37 und 2-38, hier Tiefpaß erster Ordnung). Es ergibt sich die vom Beob- achter geschätzte Geschwindigkeit vschatz. Diese wird mit der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit Vabs verglichen. Nach Maßgabe dieses Vergleichs wird das Korrekturmoment Mkorr bzw. das am Fahrzeug wirkende Moment Mist, schlätz ermittelt und ausgegeben.

Fig. 5 zeigt in Kombination Ausführungsformen des Vorfil- ters 2-20 und des Koordinators 2-24 nach Fig. 3. Mit der Einrichtung 2-40-dem Vorfilter-, die die Sollbeschleuni- gung atoll empfängt, wird die Fahrzeugmasse m sowie der Rad- halbmesser r nachgebildet. Die Einrichtung 2-40 liefert das Sollmoment Msoll. In der gezeigten Ausführungsform wird es im Koordinator 2-24 zum Korrekturmoment Mkorr (das auch ne- gativ sein kann) addiert (2-45), so daß sich ein Regelmo- ment Murez ergibt. In der Entscheidungseinrichtung 2-41 wird entschieden, ob das Regelmoment Mreq positiv oder negativ ist. Ist es positiv (Mreg > 0, unterer Zweig), wird der Mo- tormomentenregler 2-43 angesteuert, ist das Regelmoment ne- gativ (Mreg kleiner Null, oberer Zweig), wird die Bremsmo- mentregelung 2-42 angesprochen.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des Bremsmomentreglers.

Ausgangssignal ist ein Solldruck Psoll für ein Bremskraft- stellglied. Als Eingangssignal empfängt der Bremsmomentreg- ler ein Soll-Bremsmoment Mbrems, soii, das zum einen mit dem aus dem Bremsenmodell stammenden geschätzten Bremsmoment Mbrems verglichen und danach gradientenbegrenzt wird (2-52).

Parallel zum Vergleich zwischen Soll-und Schätzbremsmoment wird ein Feed-forward-Anteil 2-51 geführt, mit dem das ver- gleichsweise genau bekannte Verhalten des Bremssystems von vornherein kompensiert wird. Der I-Anteil im Signal p,,,,, wird zu Null gesetzt, wenn die Drosselklappe noch nicht ganz geschlossen ist, um eine bleibende Regelabweichung im Bremsmoment zu erzwingen. Damit kann man erreichen, daß der Motormomentregler die Drosselklappe bei einsetzendem Brem- seingriff ganz schließt und so einen Zustand verhindert, in dem Bremse und Motor gegeneinander arbeiten.

Fig. 7 zeigt einen Motormomentregler (entsprechend 2-26 in Fig. 3). Vom Koordinator 2-24 in Fig. 3 bzw. 2-41 in Fig. 5 wird ein Motorsollmoment Mmot, soii ausgegeben, von dem das vom Motormodell 2-12 ermittelte geschätzte Motormoment Mmot sub- trahiert wird. Das Ergebnis durchläuft einen in seinem Gra- dienten beschränkten PI-Regler 2-62 und 2-63. Auch hier kann ein Feed-forward-Anteil 2-61 vorgesehen sein, mit dem die Dynamik der Regelung verbessert werden kann.

Fig. 8 zeigt eine Variante des Motormomentreglers. Sie ist geeignet für eine hochentwickelte Motorelektronik, bei der das aktuelle Motormoment bekannt ist. Dieser Ist-Wert wird dann für die Regelung benutzt. Ausgangswert ist der Motor- momentensollwert für die Motorelektronik.

Die in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Einzelkomponenten können durch entsprechende Schaltungen und Kennfelder rea- lisiert sein. Vorzugsweise werden die einzelnen Komponenten durch entsprechend programmierte Rechner als zeitdiskrete digitale Systeme implementiert, die bei einer geeigneten Abtastfrequenz der einzelnen Werte arbeiten.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Fahrzeugfolgerege- lung.

Ein im modernen Straßenverkehr immer wieder auftretendes Problem ist das Auftreten von Staus auf dicht befahrenen Straßen ohne ersichtlichen Anlaß. Solche Staus treten ins- besondere bei Kolonnenfahrten auf, also dann, wenn viele Fahrzeuge hintereinander herfahren, wobei ihre individuelle Geschwindigkeit nicht durch jeweils den freien Willen des jeweiligen Fahrers, sondern durch die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt ist. Anhand Fig. 9 wird das Auftreten solcher Staus erklärt.

Fig. 9 zeigt Geschwindigkeitsverläufe verschiedener Fahr- zeuge. Kurve 3-10 zeigt die Geschwindigkeit eines voraus- fahrenden Fahrzeugs, Kurve 3-11 die Geschwindigkeit eines unmittelbar folgenden Fahrzeugs. Ausgegangen wird nun vom stationären Zustand, in dem die beiden Fahrzeuge mit kon- stanter Geschwindigkeit vC, hintereinander herfahren. Es wird dann angenommen, daß das vorausfahrende Fahrzeug zum Zeitpunkt t, abbremst und danach mit verminderter Geschwin- digkeit v1 weiterfährt. Kurve 3-10 zeigt somit ab dem Zeit- punkt t] ein Abfallen der Geschwindigkeit von Vn bis v,. Da- mit stellt sich ein Zustand ein, in welchem die Geschwin- digkeit des folgenden Fahrzeugs (Kurve 3-11) ab dem Zeit- punkt t, höher ist als die Geschwindigkeit des vorausfah- renden Fahrzeugs (Kurve 3-10). Um das Auffahren zu verhin- dern, muß das folgende Fahrzeug früher oder später eben- falls abbremsen. Nun kann das folgende Fahrzeug der Ge- schwindigkeitsänderung des vorausfahrenden Fahrzeugs bzw. des Abstandsregelsystems nicht unmittelbar folgen. Zumin- dest die Reaktionszeit des Fahrers des nachfolgenden Fahr- zeugs verstreicht, bis zum Zeitpunkt t2 das folgende Fahr- zeug ebenfalls seine Geschwindigkeit verringert. Bis zum Zeitpunkt t4, an dem sich die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs derjenigen des vorausfahrenden Fahrzeugs angegli- chen hat, ist die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs höher als die des vorausfahrenden. Deshalb verringert sich bis zum Zeitpunkt t4 der Abstand zwischen beiden Fahrzeu- gen. Die Abstandsverringerung entspricht dabei der Fläche (Integral) zwischen den beiden Kurven. Bis zum Zeitpunkt t4 hat sich damit der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen verringert. Um diese Verringerung auszugleichen, wird das folgende Fahrzeug weiter abgebremst. Üblicherweise ge- schieht dies so, daß die Geschwindigkeit solange verringert wird, bis der ursprüngliche Abstand bzw. ein der neuen Ge- schwindigkeit entsprechender Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen wieder hergestellt ist. In Fig. 9 wird dies zum Zeitpunkt t5 angenommen. Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 ist die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs geringer als die des vorausfahrenden Fahrzeugs, so daß sich der Ab- stand zwischen beiden wieder erhöht. Die Fläche 3-14 zwi- schen den beiden Kurven 3-10 und 3-11 entspricht dann der Abstandsvergrößerung. Wenn der ursprüngliche Abstand wieder hergestellt ist, beginnt der Beschleunigungsvorgang, um die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs wieder aufzu- nehmen. Da ab dem Zeitpunkt t5 die Geschwindigkeit des fol- genden Fahrzeugs immer noch niedriger ist als die des vor- ausfahrenden Fahrzeugs, wird sich der Abstand zwischen bei- den weiter erhöhen, bis sie zum Zeitpunkt t6 die gleiche Geschwindigkeit haben. Die weitere Abstandszunahme ent- spricht der Fläche 3-15. Um diesen Betrag ist der Abstand zum Zeitpunkt t6 großer als vor dem Zeitpunkt tl. Er kann später (etwa zwischen den Zeitpunkten t/und ts) wieder aufgeholt werden, indem das folgende Fahrzeug schneller fährt als das vorausfahrende Fahrzeug.

Somit ergibt sich, daß es Zeiträume gibt, in denen die Ge- schwindigkeit des folgenden Fahrzeugs niedriger ist als diejenige des vorausfahrenden Fahrzeugs. Im erläuterten Beispiel ist dies zwischen den Zeitpunkten t4 und t6 der Fall. Wenn hinter dem folgenden Fahrzeug ein weiteres, drittes Fahrzeug fährt, werden sich zwischen diesen beiden letztgenannten Fahrzeugen ähnliche Vorgänge abspielen wie zwischen den beiden anfänglich betrachteten Fahrzeugen.

Dies führt dazu, daß das dritte Fahrzeug eine Minimalge- schwindigkeit einnimmt, die geringer sein wird als die ge- ringste Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs. In Fig. 9 ist dies schematisch durch die Kurve 3-12 angedeutet. Somit kann sich der Vorgang aufschaukeln, so daß es zum völligen Verkehrsstillstand kommt.

Dabei spielt es keine Rolle, ob die Fahrzeuge frei von ih- rem jeweiligen Fahrer geführt werden oder ob eine ICC-Re- gelung (Intelligent Cruise Control) stattfindet. Auch eine ICC-Regelung weist Reaktionszeiten auf, die dazu führen, daß sich Abstände zwischen hintereinander fahrenden Fahr- zeugen verringern, wenn das vorausfahrende Fahrzeug ab- bremst. Solche Abstandsverringerungen werden durch Abbrem- sen des folgenden Fahrzeugs bis unter die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ausgeglichen, wie bezugneh- mend auf Fig. 9 beschrieben.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrgeschwindigkeitsregelung anzu- geben, mit der Auswirkungen von Reaktions-bzw. Verzöge- rungszeiten verringert bzw. vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche 43, 44, 47 und 48 gelöst, davon abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung gerichtet.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden nun einzelne Aus- führungsformen dieses Aspekts der Erfindung beschrieben, es zeigen : Fig. 9 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Zustandekom- mens spontaner Staus, Fig. 10 schematisch einen Abstandsregler, und Fig. 11 Verläufe von Geschwindigkeiten und Abstand bei Re- gelung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungs- form.

Fig. 10 zeigt einen Abstandsregler. Er empfängt Eingangs- signale, die von einer vergleichsweise hochentwickelten Sensorik geliefert werden. Unter anderem empfängt er Signa- le, die den Abstand und die Relativgeschwindigkeit des ei- genen Fahrzeugs von bzw. gegenüber einem vorausfahrenden Fahrzeug angeben. Darüber hinaus kennt der Regler die eige- ne Geschwindigkeit. Der Regler ist dazu ausgelegt, aus zu- mindest den obigen Eingangssignalen Steuersignale für das eigene Fahrzeug zu erzeugen. Diese Steuersignale können Steuersignale umfassen, die sowohl zu einer Beschleunigung als auch zu einem Abbremsen des Fahrzeugs führen. Eine Be- schleunigung des Fahrzeugs kann erreicht werden, indem der Abstandsregler Signale ausgibt, die beispielsweise den di- gitalisierten Signalen eines Gaspedals entsprechen. Diese Ausgabesignale werden dann von einer nachfolgenden Motorre- gelung in geeigneter Weise verarbeitet. Genausogut sind di- rekte Ansteuersignale für die Drosselklappe denkbar, gege- benenfalls in Verbindung mit Signalen für die Einspritzdau- er, um die Geschwindigkeit direkt zu erhöhen. Über Gaspe- dal-und Drosselklappensignale kann auch eine Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit bewirkt werden (Motorbremse).

Darüber hinaus kann der ICC-Regler Signale ausgeben, die zu einer aktiven Abbremsung des Fahrzeugs führen, indem das Bremssystem direkt oder indirekt angesteuert wird.

Das anhand Fig. 9 beschriebene Problem des Auftretens spon- taner Staus bei Kolonnenfahrt kann dadurch verringert wer- den, daß im Falle, daß zwei Fahrzeuge hintereinander her- fahren, die Geschwindigkeit des hinteren Fahrzeugs so gere- gelt wird, daß entweder die Geschwindigkeit des vorausfah- renden Fahrzeugs nicht unterschritten wird, oder daß der für eine gegebene Geschwindigkeit angemessene Sicherheits- abstand erst mit zeitlicher Verzögerung eingestellt wird. Zwischenzeitlich wird ein verringerter Abstand zwischen den Fahrzeugen in Kauf genommen. Es ergibt sich dann beispiels- weise ein Geschwindigkeits-und Abstandsverlauf wie in Fig.

11 gezeigt. Kurve 3-30 zeigt die Geschwindigkeit des vor- ausfahrenden Fahrzeugs, Kurve 3-31 die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs. Kurve 3-30 entspricht qualitativ der Kurve 3-10. Nicht zu vermeiden ist auch bei moderner Tech- nik eine Verzögerungszeit zwischen Bremsbeginn des voraus- fahrenden Fahrzeugs und Bremsbeginn des folgenden Fahr- zeugs. Die ICC-Regelung kann aber geeignete Regelungsziele vorgeben, um negative Auswirkungen, wie sie in Fig. 9 auf- treten, zu vermeiden. Fig. 11 zeigt den Fall, daß die ICC- Regelung die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs (Kurve 3-31) so regelt, daß auf das Abbremsen des voraus- fahrenden Fahrzeugs hin zeitversetzt ebenfalls abgebremst wird, aber die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahr- zeugs nicht unterschritten wird. Ein anderes Regelungsziel kann es sein, beim Erkennen des Abbremsens des vorausfah- renden Fahrzeugs zeitweise kürzere Abstände zwischen vor- ausfahrendem Fahrzeug und folgendem Fahrzeug zuzulassen als dies im stationären Zustand der Fall wäre.

Fig. 11 zeigt das Regelungsziel, die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs nicht unter die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs absinken zu lassen. Zwischen den Zeitpunkten tg und tao ist die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs (Kurve 3-31) höher als die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (Kurve 3-30). Somit verringert sich zwischen den genannten Zeitpunkten der Abstand zwi- schen den beiden Fahrzeugen. Die Abstandsverringerung ent- spricht dem Integral über der Relativgeschwindigkeit. Die Abstandsverringerung ist im unteren Teil der Fig. 11 ge- zeigt. Im oberen Teil entspricht die Abstandsverringerung bildlich der Fläche zwischen den Kurven 3-30 und 3-31, im unteren Teil ist der Wert als-A gekennzeichnet. Um diesen Wert-A hat sich der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen zwischen tg und t1o verringert. Wenn dann ab dem Zeitpunkt tio die Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge gleich ist, wird dieser Abstand konstant eingehalten. Dadurch ist vor- läufig der negative Effekt aus Fig. 9 vermieden. Die Ge- schwindigkeit des folgenden Fahrzeugs sinkt nicht unter die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs, so daß der Effekt sich insbesondere bei vielen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen nicht aufschaukeln kann.

Im weiteren zeitlichen Verlauf sind verschiedene Maßnahmen denkbar. Fig. 11 zeigt den Fall, daß das vorausfahrende Fahrzeug wieder beschleunigt (Zeitpunkt tu). Für diesen Fall kann die ICC-Regelung so ausgelegt sein, daß sie der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs nicht unmit- telbar folgt, sondern zeitverzögert erst zum Zeitpunkt t12.

Danach wird das nachfolgende Fahrzeug solange beschleunigt, bis es die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zum Zeitpunkt t13 wieder eingenommen hat. Vorzugsweise ist dann der Abstand der gleiche wie vor dem Zeitpunkt tg. Vor- zugsweise ist der Zeitversatz t12-tll zwischen eigener Be- schleunigung und Beschleunigung des vorausfahrenden Fahr- zeugs genauso groß wie der Zeitversatz zwischen Beginn des Abbremsens des vorausfahrenden Fahrzeugs und Beginn des Ab- bremsens des folgenden Fahrzeugs.

Wenn das vorausfahrende Fahrzeug zum Zeitpunkt tll nicht beschleunigt, sondern mit konstanter Geschwindigkeit wei- terfährt, kann die ICC-Regelung so ausgelegt sein, daß sie die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs so regelt, daß sie geringfügig unter der Geschwindigkeit v1 des vor- ausfahrenden Fahrzeugs liegt. Vorzugsweise wird diese etwas verringerte Geschwindigkeit erst nach Ablauf einer bestimm- ten Zeitspanne nach Einnehmen der geringeren konstanten Ge- schwindigkeit v1 (Zeitpunkt t1o) vorgegeben. Diese verrin- gerte Geschwindigkeit wird solange eingehalten, bis der für die Geschwindigkeit v1 gewünschte Abstand zwischen den Fahrzeugen erreicht ist.

Wenn als Regelungsziel"Geschwindigkeit des folgenden Fahr- zeugs nicht unter der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs"vorgegeben ist, kann überprüft werden, ob wäh- rend des Abbremsens des folgenden Fahrzeugs (vor dem Zeit- punkt t1o in Fig. 11) der Abstand zwischen den beiden Fahr- zeugen unter einen gegebenenfalls geschwindigkeitsabhängi- gen Mindestwert fällt, der nicht unterschritten werden darf. Wenn er unterschritten wird, kann die Bremskraft er- höht werden und gegebenenfalls auch das obengenannte Rege- lungsziel verlassen werden, so daß in diesem Falle die Ge- schwindigkeit des folgenden Fahrzeugs doch unter die Ge- schwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs fällt. Damit ist sichergestellt, daß die ICC-Regelung bei der Verhinde- rung von Kollisionen assistierend eingreifen kann.

Die ICC-Regelung kann auch so ausgelegt sein, daß sie im Falle, daß ein Abbremsen des vorausfahrenden Fahrzeugs er- kannt wird, kurzzeitig vergleichsweise geringere Abstände als im stationären Zustand zwischen den beiden Fahrzeugen zuläßt. Dieses Zulassen kürzerer Abstände kann auch noch für einen Zeitraum übernommen werden, in dem das vorausfah- rende Fahrzeug nach dem Abbremsen eine konstante geringere Geschwindigkeit eingenommen hat. In Fig. 11 wäre das die Geschwindigkeit vi ab dem Zeitpunkt t14. Die im stationären Zustand zugelassenen Mindestabstände bzw. die in dynami- schen Übergangszuständen zuzulassenden Mindestabstände kön- nen geschwindigkeitsabhängig sein und in Tabellen bzw.

Kennfeldern abgelegt sein. Ahnlich wie bei der weiter oben genannten Ausführungsform kann nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne der für stationäre Zustände eigentlich vorgese- hene Abstand eingestellt werden, indem das eigene Fahrzeug geringfügig abgebremst wird, bis der für den stationären Zustand-und gegebenenfalls für die entsprechende Ge- schwindigkeit passende-Abstand zwischen den beiden Fahr- zeugen wieder eingestellt ist. Danach kann beschleunigt werden, bis die beiden Fahrzeuge die gleiche Geschwindig- keit haben.

Die oben beschriebene Regelung kann durch einen geeignet programmierten Rechner implementiert werden, der die oben erwähnten Eingangsgrößen aufnimmt und die ebenfalls be- schriebenen Steuersignale liefert. Solche Systeme sind zeitdiskret abtastend aufgebaut, die Signalverarbeitung er- folgt digital.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines eine Fahrzeuggeschwindigkeit angebenden Geschwindigkeitssignals.

Für die verschiedensten Aufgaben im Bereich der Fahrzeug- steuerung bzw.-regelung wird ein genaues Geschwindigkeits- signal benötigt. Bisher wird das Geschwindigkeitssignal entweder direkt von einem Sensor geliefert oder einem Aus- gang einer ABS-Regelung entnommen. Solche Signale sind aber stark durch Rauschen überlagert, so daß sie in manchen An- wendungen, z. B. in ICC-Systemen, nicht ohne weiteres einge- setzt werden können.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein genaues Ge- schwindigkeitssignal mit nur geringer Zeitverzögerung er- halten werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Ansprüche 51 und 60 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausfüh- rungsformen der Erfindung gerichtet.

Im Rahmen der Untersuchung des o. g. Problems haben die Er- finder festgestellt, daß Rauschen das Geschwindigkeits- signal nicht gleichmäßig über den Frequenzbereich verteilt stört, sondern daß einzeln unterscheidbare Störkomponenten vorliegen. Insbesondere stellten die Erfinder fest, daß ei- nerseits durch ein Frequenzband lokalisierbare Anteile und andererseits höherfrequente Anteile das Geschwindigkeits- signal stören. Ein insbesondere stark gestörtes Frequenz- band liegt im Bereich von fo = 1 bis 4 Hz, außerdem sind Frequenzen ab ca. fi = 8 Hz stark verrauscht.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden nun einzelne Aus- führungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen : Fig. 12 das Spektrum eines unbearbeiteten Geschwindigkeits- signals, Fig. 13 ein prinzipielles Blockschaltbild der Erfindung, Fig. 14 eine Ausführungsform des Tiefpasses aus Fig. 13, Fig. 15 eine Ausführungsform der Bandsperre aus Fig. 13, Fig. 16 ein Spektrum eines erfindungsgemäß gefilterten Ge- schwindigkeitssignals, und Fig. 17 und 18 das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen nichtlinearen Filters im Vergleich zu dem Ausgangssignal von der ABS-Regelung und im Vergleich zu linearen Filtern verschiedener Eckfrequenzen.

Fig. 12 zeigt das Spektrum eines Geschwindigkeitssignals, wie es üblicherweise für die Motor-bzw. Fahrzeugsteuerung verwendet wird. Das Spektrum, das zwischen den Frequenzen 0 und 5 Hz genommen wurde, zeigt einen deutlichen Peak bei etwas unter fo = 2 Hz. Solche Störungen beeinflussen die Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit der Fahrzeugregelung deut- lich und müssen deshalb unterdrückt werden.

Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Unterdrückung von Störungen des Ge- schwindigkeitssignals. Das gestörte Eingangsgeschwindig- keitssignal VE durchlauft in diesem Blockschaltbild einen Tiefpaß 4-20 sowie eine Bandsperre 4-21. Dabei müssen nicht beide Filter 4-20 und 4-21 vorgesehen sein. Einer von bei- den kann ausreichend sein, wobei die Hintereinanderschal- tung-gegebenenfalls auch in umgekehrter Reihenfolge-zu sehr guten Resultaten führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei der Filterung des Eingangsgeschwindigkeitssignals Vs dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die Beschleunigung des Fahrzeugs zu Ge- schwindigkeitsänderungsbeträgen im gestörten Eingangssignal führen kann, die ihrer Größenordnung nach vergleichbar oder größer sind als störende Welligkeitskomponenten im Signal.

Solche Komponenten dürfen nicht einfach weggefiltert wer- den, anderenfalls wurde das gefilterte Signal die Geschwin- digkeit nicht richtig oder nur zeitverzögert wiedergeben.

Bezugnehmend auf die Fig. 14 und 15 werden nun Ausführungs- formen von Tiefpaß 4-20 und Bandsperre 4-21 aus Fig. 13 er- läutert. Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Tiefpasses 4-20. Beispielsweise handelt es sich um einen Tiefpaß erster Ordnung PT1. Er wird durch die Ver- stärkung K 4-30 und 4-34 sowie durch den Integrator 1/s 4- 31 gebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform gibt eine Gradienten- beschränkung 4-32 das Maß an, in dem sich Änderungen des Eingangsgeschwindigkeitssignals VE bewegen können. Unter der Gradientenbeschränkung wird hier und im folgenden die Beschränkung der Anstiegs-bzw. Abfallgeschwindigkeit eines Signals verstanden. Hier tritt das Problem auf, daß bei Be- schleunigungen diese Änderungen weit über dem Maß von Wel- ligkeiten liegen können. Ohne weitere Maßnahmen wurde dann das Filter Teile des Nutzsignals abschneiden. Parallel zur Gradientenbeschränkung 4-32 wird deshalb ein weiteres Put,- Glied 4-33 geschaltet. Das PTi-Glied liefert einen Offset, der zur Ausgabe der Gradientenbeschränkung 4-32 addiert wird. Dadurch wird erreicht, daß die erlaubte Welligkeit mit dem jeweils vorhandenen Beschleunigungsniveau mitge- führt wird. Vorzugsweise ist die Eckfrequenz des weiteren PTl-Glieds 4-33 höher als die der Gesamtübertragung des Tiefpasses 4-20.

Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform einer Bandsperre. Sie ist so ausgelegt, daß zum einen die Störfrequenz nachgebil- det wird (serielle Integratoren 4-43 und 4-44 und Gegen- kopplung 4-45). Die Rückführung 4-45 ist ihrem Betrag nach an die Mittenkreisfrequenz coo = 2 xfo des Störfrequenzban- des angepaßt. Die nachgebildete Störfrequenz Oo wird am Punkt 4-40 vom Eingangsgeschwindigkeitssignal vz subtra- hiert. Durch diese Subtraktion entsteht das Ausgangsge- schwindigkeitssignal VA, das über Blöcke 4-41 und 4-42 auch in die Nachbildung der Störfrequenz mo rückgeführt wird.

Die Rückführung des Ausgangsgeschwindigkeitssignals vA in die Nachbildung der Störfrequenz Oo erfolgt derart, daß das Signal über einstellbare Verstärkungen K 1 4-41 bzw. K 2 4- 42 geführt wird und jeweils vor den Eingang der seriell ge- schalteten Integratoren 4-43 und 4-44 additiv eingespeist wird. Auf diese Weise wird das störende Frequenzband her- ausgefiltert, die Schaltung nach Fig. 15 erscheint als Bandsperre.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Filterung des Roh- signals Vs wird ein für die weitere Verarbeitung gut geeig- netes Geschwindigkeitssignal VA erzeugt. Es werden nicht wahllos höhere Frequenzanteile herausgefiltert. Eine solche wahllose Filterung wurde dazu führen, daß auch Beschleuni- gungen des Kraftfahrzeugs, die sich im Frequenzbereich des Geschwindigkeitssignals als höherfrequente Anteile darstel- len, im Geschwindigkeitssignal verschliffen wurden und da- mit ein schlecht angepaßtes bzw. langsam den tatsächlichen Verhältnissen folgendes Signal liefern würde. Die Ausfüh- rungsform des Tiefpasses mit Gradientenbeschränkung 4-32 und Offseteinspeisung 4-33 ergibt ein nichtlineares Filter, mit dem trotz des Herausfilterns von Welligkeiten erlaubte Beschleunigungspegel sicher bzw. schnell im gefilterten Si- gnal abgebildet werden. Die Eckfrequenz des Tiefpasses ist konstant eingestellt und wird im Vergleich mit linearen Filtern verschiedener Eckfrequenzen ermittelt. Die be- schriebene erfindungsgemäße Bandsperre kann über die Rück- führungen des Ausgangssignals VA über die Faktoren K 1 und K 2 an die jeweils herrschenden Verhältnisse angepaßt wer- den.

Fig. 16 zeigt das Spektrum eines Geschwindigkeitssignals, das eine Bandsperre nach Fig. 13 bzw. Fig. 15 durchlaufen hat. Deutlich erkennbar ist, daß die Störung bei ca. 2 Hz behoben ist.

Fig. 17 und 18 zeigen in der Übersicht bzw. im Detail das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen nichtlinearen Filters im Vergleich zu dem Ausgangssignal von der ABS-Regelung und im Vergleich zu linearen Filtern verschiedener Eckfrequen- zen. In Fig. 17 ist ein Fahrverlauf mit Beschleunigen, Ab- bremsen und mit einer Phase gleichförmiger Geschwindigkeit (Konstantfahrt bei etwa 7 Sekunden) über eine Dauer von et- wa 25 Sekunden dargestellt. Als ein vergrößerter Abschnitt dieses Fahrverlaufs ist in Fig. 18 der Zeitabschnitt um die maximale Gechwindigkeit während der 25 Sekunden aufgetra- gen. Das am stärksten verrauschte Signal ist dabei das Aus- gangssignal einer ABS-Regelung. Dieses Signal ist auch das Eingangssignal für alle zusätzlich dargestellten Filter.

Mit NL bezeichnet ist das Ausgangssignal des erfindungsge- mäßen nichtlinearen Filters gezeigt. Es ist sehr viel glat- ter als das ABS-Signal. Des weiteren sind zum Vergleich die Ausgangssignale von linearen Filtern mit unterschiedlichen Eckfrequenzen (2 bis 10 Hz) angegeben. Man sieht, daß sie zwar auch glatte Ausgangssignale erzeugen, daß sie aber ei- ne größere Phasendrehung oder einen größeren Amplitudenver- lust als das nichtlineare Filter bewirken. Dabei ist zu be- achten daß das nichtlineare Filter eine niedrigere Eckfre- quenz (4 Hz) als einige der linearen Filter hat. Der Ampli- tudenverlust des erfindungsgemäßen Filters gleicht dem ei- nes linearen 8 Hz Filters. Die Welligkeit des erfindungsge- mäßen nichtlinearen Filters ist in etwa mit der eines li- nearen 2 Hz Filters vergleichbar.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Fahrzeugregelung. Er betrifft insbesondere Fahrzeugregelungssysteme, in denen Sollgeschwindigkeiten vorgegeben werden, die dann durch ei- ne nachgeschaltete Regelung eingestellt werden. Solche Ge- schwindigkeitseinstellungen können beispielsweise durch Tempomaten erfolgen. Solche Tempomaten können vergleichs- weise einfacher Natur sein. Sie bestehen dann aus verschie- denen Schaltern, mit denen Sollgeschwindigkeiten gesetzt, erhöht, erniedrigt, gelöscht oder wieder aufgenommen werden können. Tempomaten können aber auch in Verbindung mit kom- plexeren Regelungen verwendet werden. Solche Regelungen sind als ICC (Intelligent Cruise Control) bekannt. In sol- chen Regelungen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht nur nach Maßgabe von Fahrervorgaben geregelt, sondern auch nach Maßgabe von Informationen, die Sensoren aus der Fahrzeugum- gebung aufgenommen haben. Vorrangig wären hier Abstandssen- soren zu nennen, die den Abstand zu möglicherweise voraus- fahrenden Fahrzeugen bestimmen. Darüber hinaus sind Senso- ren denkbar, die beispielsweise die Straßenbeschaffenheit überprüfen.

Die oben beschriebenen Regelungen arbeiten nach Maßgabe des Fahrerwillens und nach Maßgabe von Informationen, die von Sensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs erfaßt wer- den. Sie erzeugen als Führungsgröße in vielen Fällen eine Sollgeschwindigkeit. Genausogut können aber auch Fahr- zeugbeschleunigungen oder Abstände zu vorausfahrenden Fahr- zeugen als Führungsgrößen vorgegeben werden. In jedem Fall kann es sein, daß diese Führungsgrößenvorgaben zu für einen Fahrer unangenehmen Betriebszuständen des Fahrzeugs führen, beispielsweise zu abrupten Beschleunigungen, plötzlichen Abbremsungen oder ruckelnder Fahrweise des Fahrzeugs. Dies kann insbesondere geschehen, wenn plötzliche Änderungen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit erfolgen. Solche Sollge- schwindigkeitsänderungen werden bisher unbewertet in die Regelung als Führungsgröße aufgenommen. Damit können die oben erwähnten unangenehmen Fahrzustände nicht hinreichend gut verhindert werden.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Fahrzeugsteuerung bzw.-rege- lung anzugeben, mit denen ein angenehmes und ruckarmes Fah- ren möglich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche 69 und 79 gelöst. Davon abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfin- dung gerichtet.

Nachfolgend werden einzelne Merkmale dieses Aspekts der Er- findung bezugnehmend auf die beiliegende Fig. 19 beschrie- ben. Fig. 19 zeigt in Kombination die nachfolgend beschrie- benen verschiedenen Merkmale dieses Aspekts der Erfindung.

Folgende Maßnahmen können getroffen werden, um die der Er- findung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen : -Plötzliche Sprünge in der vorgegebenen Sollgeschwindig- keit können in ihrem zeitlichen Verlauf geglättet werden.

-Zeitliche Änderungen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit können begrenzt werden Der Gradient der Sollgeschwindig- keit ist dadurch begrenzt. Die Begrenzung kann abschnitts- weise oder über ein Kennfeld definiert sein und auch be- stimmten Veränderungen unterliegen.

-Abhängig von der Differenz zwischen der wie oben gefil- terten Sollgeschwindigkeit oder der ungefilterten Sollge- schwindigkeit und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine Beschleunigung als Führungsgröße vorgegeben wer- den.

-Über einen Feed-Forward-Zweig können bekannte Reaktionen des Systems vorweg ausgeglichen werden.

-Die obigen Maßnahmen können durch eine übergeordnete Re- gelung überwacht werden. Durch eine lernende Fahrzeugrege- lung können sie adaptiert werden.

Nachfolgend werden die obigen Merkmale ausführlicher be- schrieben.

Fig. 19 zeigt in Kombination mehrere der obengenannten Kom- ponenten. Gezeigt ist ein Beispiel, bei dem von links die Vorgabegeschwindigkeit vsoll in das erfindungsgemäße System eingegeben wird. Wenn nicht anders angegeben, wird bei den nachfolgenden Erläuterungen davon ausgegangen, daß diese vorgegebene Sollgeschwindigkeit plötzlich springt. Im prak- tischen Betrieb kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein Fahrer am Lenkrad durch mehrmaliges Betätigen der entsprechenden Taste bzw. des Lenkstockschalters die Soll- geschwindigkeit stark erhöht. Ein solcher Sprung ist unkom- fortabel, er kann in vielen Fällen zu Motorschwingungen führen und ist deshalb a priori zu vermeiden.

Hierzu wird eine Verschleifung des Sollgeschwindigkeits- sprungs vorgenommen. Die Verschleifung erfolgt durch eine geeignete Einrichtung. Beispielhaft ist hierfür in Fig. 19 die Kombination der Einrichtungen 5-10, 5-11 und 5-12 ge- zeigt. Prinzipiell handelt es sich bei der gezeigten Schal- tung um einen Tiefpaß. Die Einrichtung 5-11 kann im ein- fachsten Fall eine Verstärkung sein. Ihr schließt sich ein Integrator 5-12 an. Durch die Gegenkopplung im Punkt 5-10 ergibt sich als Ausgangsgröße des Integrators im gezeigten Beispiel der PT1 bewertete Verlauf des eingegebenen Sollge- schwindigkeitsverlaufs. Der scharfe Anstieg der Sollge- schwindigkeit wird dadurch abgemildert. Als Tiefpaß muß nicht unbedingt ein PTi-Glied vorgesehen sein, es können auch PT2-Glieder oder allgemeine Tiefpässe verwendet wer- den. Fig. 20 zeigt das Ausgangssignal des Tiefpasses (Ausgang des Integrators 5-12), wie sie durch ein PT2-Glied als Reaktion auf einen plötzlichen Sprung der Sollgeschwin- digkeit erfolgt sein könnte. Der plötzliche Sprung der Sollgeschwindigkeit von Null auf einen bestimmten Wert (Kurve 5-20) wird in einen langsamen Anstieg (Kurve 5-21) umgewandelt.

Eine weitere Absicherung gegen unangenehme Fahrzustände kann erreicht werden, wenn für die Sollgeschwindigkeit eine Gradientenbeschränkung eingeführt wird. Eine Gradientenbe- schränkung kann separat oder in Verbindung mit dem oben be- schriebenen Tiefpaß (etwa PT1-oder PT2-Glied) eingeführt werden. Anhand Fig. 20 wird zunächst die Auswirkung der Gradientenbeschränkung beschrieben. Als Gradient wird hier die Änderung der Sollgeschwindigkeit pro Zeiteinheit be- zeichnet. Physikalisch ist dies eine Beschleunigung. Fig.

20 zeigt den stärksten Gradienten kurz nach Beginn des An- stiegs der Kurve 5-21. Er ist durch die Tangente 5-22 sym- bolisiert. Ihre Steigung entspricht dem Gradienten. Je grö- ßer der Sprung der Sollgeschwindigkeit war, desto steiler wird der steilste Anstieg der Kurve 5-21 sein. Es kann Si- tuationen geben, in denen der Anstieg trotz Filterung zu steil wird. Es ergeben sich letztendlich dann die gleichen Nachteile wie beim eingangs angenommenen idealen Sprung der Sollgeschwindigkeit. Um dies zu verhindern, wird der Gra- dient-die Steigung der Tangente 5-22-auf einen bestimm- ten Wert begrenzt, der unabhängig von der Größe des Sprungs der Sollgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Dies kann in einer Ausführungsform durch eine separate Schaltung er- folgen. Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform. Dort ist die Verstärkung 11 mit einer Beschränkung versehen. Die Verstärkung hat damit eine Kennlinie ähnlich Fig. 21. Die aus der Einrichtung 5-10 stammende Differenz wird damit nur bis auf einen bestimmten Maximalwert verstärkt. Über Inte- grator 5-12 und Rückführung führt dies dazu, daß die ge- wünschte Gradientenbeschränkung erreicht wird.

Die Gradientenbeschränkung kann für positive und negative Beschleunigung unterschiedlich eingestellt sein, indem un- terschiedliche Knickstellen in der Kennlinie der Fig. 21 eingestellt werden. Außerdem kann es wünschenswert sein, eine Manipulation der Gradientenbeschränkung zuzulassen.

Wenn beispielsweise ausweislich des Fahrerwunsches-ein- gegeben über beispielsweise mehrfache Betätigung der Be- schleunigungstaste-eine starke Beschleunigung gewünscht ist, können höhere Gradienten zugelassen werden, indem bei- spielsweise nur in diesem Fall die Knickstellen in Fig. 21 weiter vom Ursprung weggeschoben werden. Dann sind steilere Anstiege der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit möglich, und das Fahrzeug beschleunigt schneller. Dem Fahrer, sofern durch ihn veranlaßt, stellt sich diese Veränderung der Gra- dientenbeschränkung als direkter Durchgriff seiner Aktionen dar.

Es ist weiterhin möglich, zur Verbesserung des Fahrkomforts bei Differenz zwischen vorgegebener Sollgeschwindigkeit vSOz, und Istgeschwindigkeit vRef-also wenn eine Beschleu- nigung notwendig wird-diese Beschleunigung nach Maßgabe der Differenz zwischen Soll und Ist vorzugeben. In Fig. 19 erfolgt diese Vorgabe durch einen Funktionsgenerator 5-15.

Im gezeigten Beispiel empfängt er die Differenz zwischen Ausgabe des Tiefpasses 5-10-5-12 und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Differenz Av = Vsoii-Vpef wird in der Einrichtung 5-13 gebildet. Funktionsgenerator 5-15 empfängt damit einen Wert, der der Differenz zwischen ge- filterter Sollgeschwindigkeit und tatsächlicher Geschwin- digkeit entspricht. Als Ausgabe liefert er entsprechend der durch ihn dargestellten Funktion eine Beschleunigung, die als Führungsgröße verwendet werden kann. Anders als in Fig.

19 ist es auch möglich, die ungefiltertete Sollgeschwin- digkeit in die Einrichtung 5-13 einzugeben. Fig. 22 zeigt beispielhaft zwei Kennlinien, die den Funktionsgenerator 5- 15 beschreiben. Kurve 5-41 zeigt einen einfachen Fall, in dem die ausgegebene Beschleunigung Atoll proportional zur Differenz zwischen Soll und Ist ist. Es sind aber auch kom- pliziertere Verläufe denkbar, beispielsweise wie durch Kur- ve 5-42 gezeigt. Durch verschiedene Steigungen können Fahr- verhalten nachgebildet werden, die empirisch ermittelt wer- den. Damit führt die erfindungsgemäße Regelung zu einem Fahrverhalten, das als sehr natürlich empfunden wird. Die Kennlinie aus Fig. 22 kann als Formel implementiert sein oder in einer Tabelle abgelegt sein.

Eine weitere Verbesserung des Fahrverhaltens wird erreicht, wenn einer beispielsweise wie oben ermittelten Sollbe- schleunigung ein Feed-Forward-Anteil hinzugefügt wird. In Fig. 19 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der im Addie- rer 5-6 zur Ausgabe des Funktionsgenerators 5-15 ein Feed- Forward-Anteil hinzuaddiert wird, der über ein Filter 5-18 aus einem Signal erzeugt wird, das zwischen Verstärkung 5-11 und Integrator 5-12 abgegriffen wurde und das einem Beschleunigungswert entspricht. In die Kennlinie des Fil- ters 5-18 können eine Verstärkung sowie Systemcharakteri- stika eingearbeitet werden, so daß durch die Verwendung des Feed-Forward-Anteils eine sehr spontane Reaktion auf die Fahrervorgabe unter Beibehaltung der komfortablen Reglerdy- namik möglich wird.

Schließlich ist es möglich, über eine Einrichtung 5-19 eine Langzeitbeobachtung der Fahreraktivitäten vorzunehmen. Bei- spielsweise können Häufigkeit, Dauer und Größe von Be- schleunigungen und Verzögerungen erfaßt werden. Solche er- faßten Werte können dann klassifiziert werden (etwa"ruhi- ger Fahrer","sportlicher Fahrer"). Nach Maßgabe dieser Klassifizierung können dann einzelne Parameter im System modifiziert werden. Die Einrichtung 5-19 kann im System der Fig. 19 beispielsweise die Gradientenbeschränkung 5-11, den Feed-Forward-Filter 5-18 oder den Funktionsgenerator 5-15 beeinflussen.

Eine beispielsweise durch den Funktionsgenerator 5-15 vor- gegebene Sollgeschwindigkeit kann auf bestimmte Absolutwer- te begrenzt werden, z. B.-1, 0 m/s2, +1, 5 m/s2. Übertritt der Fahrer mit dem Gaspedal die vom Tempomaten gesetzte Ge- schwindigkeit kurzzeitig, etwa beim Überholen eines LKW, wird der Regler aufgrund der Fahrerintervention auf Stand-by geschaltet. Nach dem Übertreten, also etwa nach Beendigung des Überholvorgangs, wird auf die vom Tempomaten gesetzte Geschwindigkeit abgebremst. Damit dieses Abbremsen nicht zu stark wird, um beispielsweise das Ausbremsen des eben überholten Fahrzeugs zu vermeiden, kann die Beschrän- kung der durch den Funktionsgenerator 5-15 vorgegebenen Be- schleunigung verringert werden, beispielsweise auf-0, 7 m/s2, +1, 0 m/s2. Allgemein können solche Grenzveränderungen nach Fahrerinterventionen vorgenommen werden. Liegt die an- geforderte Beschleunigung im weiteren Verlauf dann unter dem gesetzten Grenzwert, können die ursprünglichen, be- tragsmäßig höher liegenden Grenzwerte, wieder eingestellt werden.

Die oben beschriebenen Funktionen können durch diskrete Bauelemente bzw. Einrichtungen implementiert werden. Statt dessen ist es auch möglich, einen entsprechend programmier- ten Rechner zu verwenden, der digitale Eingangssignale emp- fängt und diese in zeitdiskreter Weise verarbeitet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum"glatten"Ansteuern einer hydraulisch betätigten Bremse im"sliding mode"-Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, mit wenigstens einem digital schaltenden Ventil und einem Druckerzeuger (vorzugsweise Pumpe) oder Druckreservoir in einem Rezipienten (z. B.

Bremszylinder) einen nahezu beliebigen Druck aufzubauen, der nur durch den Druckerzeuger (Pumpe) bzw. das Druckre- servoir begrenzt ist. Dies erfolgt, indem entweder bei kon- stantem Vordruck der Druckaufbau gegen eine durch das digi- tale Ventil einstellbare Leckrate erfolgt oder bei konstan- ter Leckrate eine Verbindung (ein Ventil) zwischen Rezi- pient (z. B. Bremszylinder) und Druckerzeuger bzw. Druckre- servoir zeitweilig hergestellt wird. Dabei werden in der Regel stromlos offene (SO) und stromlos geschlossene (SG) Ventile als digitale Ventile eingesetzt.

Solche Systeme haben den Nachteil, daß die Ventile i. a. pulsbreitenmoduliert geschaltet werden, was für die Berech- nung der Pulsbreiten (ein und/oder aus) eine hohe Rechenka- pazität erfordert.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es daher, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der die erfor- derliche Prozessorleistung auf ein geringes Maß reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 89 und 96 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens wie der Vorrichtung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprü- che.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch Ausgeben eines Druckaufbausignals und eines Druckabbausignals an Mittel zum Einstellen des Bremsdrucks zum Erzielen eines Brems- solldrucks Psoll. Dabei sind die Mittel zum Einstellen des Bremsdrucks in einer Ausführungsform zwei digital schalten- de Ventile, die mit dem Druckerzeuger bzw. dem Druckreser- voir, dem drucklosen Reservoir und dem Bremszylinder (Rezipient) verbunden sind. Das eine Ventil verbindet das Druckreservoir mit dem Bremszlinder, das zweite Ventil das drucklose Reservoir mit dem Bremszylinder. Durch entspre- chend getaktetes Öffnen und Schließen der digital schalten- den Ventile wird der gewünschte Druck im Verbraucher (Rezipient) eingestellt. Insbesondere zeichnet sich eine andere Ausführungsform dadurch aus, daß man auf das erste Ventil verzichten kann, wenn man den endlichen Volumenstrom vom Druckerzeuger durch die Zuleitungen berücksichtigt.

Dann braucht nämlich der Druckabbau durch das zweite Ventil (unmittelbar vor dem drucklosen Reservoir) nur kurzzeitig zugelassen zu werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Sollvolumenstrom Qsoii aus dem Bremssolldruck Psoii und einem einem Meßdruck pmess an den Ventilen entsprechenden Istdruck pist an einem Bremszylinder bestimmt. Im einzelnen errechnet dabei ein Druckregler aus einem Vergleich zwi- schen einem Istdruck pi, und einem Vorgabewert, also dem Solldruck psn, einen Volumenstrom des Arbeitsfluids, der nötig ist, um den Solldruck psoll einzustellen. Dabei wird der Istdruck Pist im Bremszylinder von einem Druckbeobachter aus dem gemessenen Druck pmess an den Ventilen bestimmt.

Das dem Druckbeobachter zugrundeliegende Modell berücksich- tigt dabei neben der Druckdifferenz zwischen Meßpunkt und Bremse u. a. die Impedanz der Zufuhrleitungen, die auf das Arbeitsfluid einwirkt. Die Impedanz und die Druckdifferenz bestimmen den Volumenstrom durch die Zuleitungen, d. h. das durch die Zuleitungen pro Zeiteinheit fließende Volumen.

Der Volumenstrom kann dabei insbesondere direkt proportio- nal von der Impedanz und im übrigen von der Wurzel der Druckdifferenz zwischen Meßpunkt und Bremse abhängen. Bei bekanntem Volumen, das über eine bestimmte Zeit in den Bremszylinder geflossen ist, ist also der Bremsdruck be- kannt. Der Bremsdruck hängt dabei z. B. quadratisch von dem Volumen des Bremszylinders ab.

Damit ist der einzustellende Volumenstrom bestimmt, und die Bremsregelung kann somit erfolgen, indem dem Druckaufbau- und dem Druckabbauventil jeweils in schneller Folge Off- nungs-bzw. Schließsignale zugeleitet werden.

In einer linearisierten Ausführungsform wird die Wurzelab- hängigkeit des Volumenstroms von der Druckdifferenz durch eine lineare Abhängigkeit ersetzt, wobei der Arbeitspunkt des Regelkreises so gewählt werden muß, daß in beiden Rich- tungen keine allzu großen Abweichungen auftreten. Dies ist natürlich nur über einen begrenzten Arbeitsbereich möglich.

In einer Weiterentwicklung dieser Ausführungsform können jedoch die Signale zur Steuerung des Volumenstroms eben- falls vor ihrer Ausgabe an die Ventile gefiltert werden.

Dies erfolgt in einem gesonderten Regelkreis, der dem obi- gen quasi nachgeschaltet ist. Dabei wird der augenblickli- che Volumenstrom dem Sollvolumenstrom gegengekoppelt. Auf diese Art werden aus dem Sollvolumenstrom und dem Istvolu- menstrom Ansteuersignale für das digitale Ventil bzw. die digitalen Ventile nach dem sog. sliding mode Regelprinzip erzeugt. Sowohl das Druckaufbausignal als auch das Druckab- bausignal werden also aus dem Sollvolumenstrom und einem dem Meßdruck entsprechenden Istvolumenstrom bestimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann neben dem Istvo- lumenstrom auch die zeitliche Ableitung des Istvolumen- stroms berücksichtigt werden.

Damit es zu keinem Kurzschluß zwischen dem Druckreservoir und dem Leck kommt, dürfen in einer Ausführungsform mit zwei digitalen Ventilen nicht beide gleichzeitig öffnen.

Daher werden das Druckaufbausignal und das Druckabbausignal zueinander komplementär erzeugt, so daß ihre Einschaltpunk- te nicht zusammenfallen. Das heißt, daß das eine Ventil nur dann geöffnet werden kann, wenn das andere geschlossen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Trägheit des Arbeitsfluids bzw. des Ventils ausgenutzt. Mit anderen Wor- ten, es wird nicht mehr der Druck an sich geregelt, sondern die Regelung erfolgt ausschließlich über die Steuerung des Volumenstroms des Arbeitsfluids.

Generelle Vorteile sind bei dem erfindungsgemäßen Verfah- ren, daß die Druckregelung verhältnismäßig langsam sein kann. Das bedeutet, daß sie von einem allgemeinen Prozessor übernommen werden kann, der auch noch andere Aufgaben bear- beitet und daher nicht besonders schnell sein muß. Die ei- gentliche Regelung des Volumenstroms dagegen erfolgt schnell durch eine maßgeschneiderte Regelung, die vorzugs- weise durch eine analoge oder eine schnelle digitale Schal- tung erfolgt. Mit dieser Aufteilung in eine Druckregelung einerseits und eine Volumenstromregelung andererseits ist eine höherdynamische Regelung möglich. Sie ist jetzt außer- dem unabhängig von Zykluszeiten des Prozessorsystems und kann mit einer Rate bis zu einigen kHz erfolgen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge- mäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei ist in Fig. 23 der generelle Aufbau der erfindungsgemäßen Druckre- gelung als Blockschaltbild dargestellt ; Fig. 24 eine Ausführungsform eines Druckbeobachters mit einfachem Druckregler dargestellt ; Fig. 25 der nichtlineare Beobachter einer Bremsanlage dar- gestellt ; Fig. 26a und 26b der dem nichtlinearen Beobachter in Fig.

25 entsprechende Regelkreis bzw. der linearisierte Regel- kreis dargestellt ; Fig. 27 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der kombi- nierten Regelkreise dargestellt ; Fig. 28 ein Bremskreis dargestellt, in dem das erfindungs- gemäße System eingesetzt wird ; Fig. 29 ein Bremskreis dargestellt, der anstelle der zwei digitalen Ventile mit nur einem digitalen Ventil auskommt.

Fig. 23 zeigt zwei hintereinandergeschaltete Regelkreise, nämlich einmal für die Druckregelung und einmal für die ei- gentliche Volumenstromregelung. Dabei ist der zweite Regel- kreis optional und soll daher erst weiter unten beschrieben werden.

Bei dem ersten Regelkreis wird als Vorgabe ein Solldruck psoii für das Bremssystem eingegeben. Dieser erste Regel- kreis umfaßt einen Subtrahierer 6-1, einen Druckregler 6-2 und einen Druckbeobachter 6-3. Der Druckbeobachter 6-3 er- mittelt dabei aufgrund eines gemessenen Meßdruckes pmess in der Hydraulik 6-6 einen Istdruck pist, der von dem Solldruck Psoll am Eingang des Regelkreises abgezogen wird, wobei dann vom Druckregler die Differenz weiterverarbeitet wird. Dabei werden in dieser Ausführungsform der Erfindung vom Druck- regler auch weitere Zustände an den Druckbeobachter gemel- det, mit denen sich das Modell der Druckbeobachtung abglei- chen läßt. Die Ausgangsgröße des Druckreglers ist ein Si- gnal, das dem Volumenstrom Qsoii entspricht, der zum Errei- chen des notwendigen Bremsdruckes erzeugt werden muß. Die- ses Signal Qsoii wird von einem Volumenstromregler 6-4 in Steuersignale für ein oder mehrere (nicht gezeigte) digita- le Ventile 6-7 und 6-8 in der Hydraulik 6-6 umgesetzt. Die Reihenfolge und Erzeugung dieser Signale wird später in Zu- sammenhang mit Fig. 26a und Fig. 27 erläutert.

Der Druckbeobachter 6-3 ermittelt aufgrund des im Hydrau- liksystem 6-6 gemessenen Druckes pmess den Istdruck pist. Da- bei kann der Druckbeobachter selbst auch ein Regelkreis sein. In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig.

24 dargestellt ist, wird dabei aus der Eingangsgröße pmess in Gegenkopplung die Regelkreisausgangsgröße pist ermittelt.

Dazu wird analog zu dem Aufbau des ersten Regelkreises in Fig. 23 von dem gemessenen Druck pmess in einem Subtrahierer 6-9 eine Größe pist abgezogen. Die Differenz dieser beiden Signale wird im weiteren von einem ersten Multiplikations- glied 6-10, von einem ersten Integratorglied 6-11 und einem ersten Kennlinienglied 6-12 in einen Istdruck pi, t umgewan- delt. Dabei können mehrere unabhängige Modelle zugrundege- legt werden ; das Modell des Regelkreises in dieser Ausfuh- rungsform beruht auf dem in Fig. 25 dargestellten Bild. Als eigentliche Ausgangsgröße kann dabei sowohl ein Wert die- nen, der einem Druck entspricht, als auch ein Wert, der ei- nem Volumenstrom entspricht.

Um Meßwege kurz zu halten und damit auch Störungen auf dem Übertragungsweg zu minimieren, wird der Druck eines (Sub-) Systems bevorzugt in unmittelbarer Nähe zu den zentralen Steuereinrichtungen gemessen. Das hat allerdings den Nach- teil, daß Veränderungen des Druckes aufgrund von Einflüssen durch die Druckleitung nicht erfaßt werden. Diesem kann man jedoch mit einem Modell begegnen, das bekannte Einflüsse der Druckleitungen berücksichtigt und aus den an zentraler Stelle gemessenen Werten die tatsächlich am Leitungsende herrschenden Größen ermittelt. Ein solches Modell liegt den Regelgliedern 6-9 bis 6-12 zugrunde und ist in Fig. 25 dar- gestellt. In der Fig. sind die Eigenschaften der Zuleitung 6-13 für das Arbeitsfluid als Impedanz Dv 6-14 zusammenge- faßt. Die Zuleitungen enden an der Bremse 6-15 in einem (nicht gezeigten) Bremszylinder, dessen Volumen V ist. Der durch die Zuleitungen 6-13 strömende Volumenstrom Q ist in dem hier zugrundegelegten Modell proportional zu der Impe- danz und zu der Wurzel aus der Druckdifferenz über die Zu- leitung 6-13. Das bedeutet, daß unter Berücksichtigung der Richtung des Volumenstroms sich der Volumenstrom ausdrucken läßt als Q = Dv * sign (Pmess-Pist) * (#pmess - pist#)1/2 (6/1) Dabei gibt sign (pmess - pist) die Strömungsrichtung an, und pmess - pist ist der Absolutwert der Druckdifferenz.

Der gemessene Druck wird unmittelbar hinter einem (nicht gezeigten) Ventil zur Regelung des Volumenstroms von einem Drucksensor 6-16 aufgenommen und an den Druckbeobachter 6-3 übertragen. Aus dem bisherigen bzw. derzeitigen Volumen- strom Qist zu dem Bremszylinder läßt sich der Bremsdruck bzw. Istdruck an den Bremsen pist abschätzen. Bei dieser Ausführungsform wird dabei ein quadratischer Zusammenhang zugrundegelegt, so daß sich der Bremsdruck Pis ales Pist = A * V + B * V2.. (6/2) darstellen läßt. Die Änderung des Volumens des Bremszylin- ders V ergibt sich dann aus dem Zusammenhang V = f Q dt.. (6/3) Aus diesen drei Abhängigkeiten wird durch den Druckbeobach- ter so der momentane Bremsdruck bestimmt, der dann am Ein- gang des ersten Regelkreises in Fig. 23 von dem Eingangs- wert psoll abgezogen wird.

Der Druckregler 6-2 selbst braucht wie in Fig. 24 darge- stellt nur ein einfaches Kennlinienglied zu sein, das je nach Eingabe einen Volumenstrom ausgibt, der wie bereits oben beschrieben durch einen Volumenstromregler 6-4 in Si- gnale für digitale Ventile 6-7 und 6-8 umgesetzt wird.

In einer etwas vereinfachten Version des ersten Regelkrei- ses in Fig. 23 kann ein"linearisierter"Druckbeobachter eingesetzt werden. Ein solcher linearisierter Druckbeobach- ter ist in Fig. 26b dargestellt, und zum Vergleich in Fig.

26a ein nichtlinearer Druckbeobachter, wie in der Ausfüh- rungsform nach Fig. 24. Der Aufbau in Fig. 26a ist dabei im Prinzip der gleiche wie in Fig. 24 mit denselben Gliedern, nämlich Subtrahierer 6-9, Multiplikator 6-10, Integrator 6- 11 und Kennlinienglied 6-12, nur daß hier anders als in der oben beschriebenen Ausführungsform statt des Bremsdruckes Pist ein Volumenstrom Q die Ausgangsgröße darstellt. Bei dem linearisierten Druckbeobachter in Fig 26b ist dagegen der Multiplikator 6-10 durch ein erstes Proportionalglied 6-17 und das Kennlinienglied 6-12 durch ein zweites Proportio- nalglied 6-18 ersetzt worden. Dadurch wird der Aufbau des Druckbeobachters vereinfacht, was u. a. schnelleres Schal- ten zuläßt. Die Funktion des Druckbeobachters 6-3 ist je- doch in beiden Fällen identisch.

Im folgenden wird unter Bezug auf Fig. 23 und Fig. 27 die Funktionsweise des Volumenstromreglers erläutert.

Wie bereits beschrieben kann das Ausgangssignal des ersten Regelkreises in Fig. 23 mit Druckregler 6-1 und Druckbeob- achter 6-3 direkt in Steuersignale für die digitalen Venti- le 6-7 und 6-8 durch ein Volumenregler 6-4 umgesetzt wer- den. Um aber eine noch bessere Regulierung der Ansteuerung der digitalen Ventile zu erreichen, wird ein Volumenstrom- beobachter 6-5 eingesetzt. Der Regelkreis, der den Volumen- strom Qsoll einstellt, ist dabei als Gegenkopplungskreis aufgebaut, dessen Eingangsgröße die Ausgangsgröße des er- sten Regelkreises bildet. (Ausgangsgröße muß also in diesem Fall ein Volumenstromsignal sein.) Von dem Ausgangssignal des ersten Regelkreises Qgoii wird ein Wert Qist abgezogen, der von dem Volumenstrombeobachter 6-5 erzeugt wurde. Der Volumenstrombeobachter hat diesen Wert aufgrund des gemes- senen Druckes pm, ss ermittelt, der bereits Eingangsgröße für den Istdruck pi, t durch den Druckbeobachter war. Der gene- relle Aufbau dieses zweiten Regelkreises zum Einstellen der Schaltsignale für die digitalen Ventile 6-7 und 6-8 in der Hydraulik 6-6 ist für den Fachmann offensichtlich und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.

Wie aus Fig. 27 ersichtlich ist im einfachsten Fall der Vo- lumenstrombeobachter 6-5 ein erstes DT1-Glied. Dessen Aus- gangssignal entspricht dann dem Istvolumenstrom Qist, der von dem Sollvolumenstrom Qsoll t der von dem ersten Regel- kreis in Fig. 23 ausgegeben wurde, am Eingang der Regel- schleife abgezogen wird. Dieses ist in dem rechten Teil der Fig. 27 dargestellt. Das Signal Qist liegt an jeweils dem invertierenden Eingang der beiden Subtrahierer 6-19 und 6-20 an. Gleichzeitig liegt es an dem Eingang jeweils eines zweiten bzw. dritten DT1-Gliedes an, dessen Ausgang inver- tiert wird und jeweils mit dem Ausgang eines der Subtrahie- rer 6-19 und 6-20 zusammengeschaltet ist, so daß sich je- weils ein zusammengesetztes Signal s ergibt. Dieses zusam- mengesetzte Signal s liegt an einem Kennlinienglied 6-23 bzw. 6-24 an. Das Kennlinienglied 6-23 bzw. 6-24 gibt je nach Eingangsgröße ein Ventilansteuersignal SO bzw. SG für die beiden digitalen Ventile 6-7 und 6-8 aus, das diese öffnet bzw. schließt. Damit es keinen hydrodynamischen oder pneumatischen Kurzschlu$ gibt, sind die Kennlinien in den Kennliniengliedern so gewählt, daß ein gleichzeitiges Öff- nen der digitalen Ventile 6-7 und 6-8 unmöglich ist. Im einzelnen bedeutet dies, daß der Nulldurchgang der beiden Kennlinien in den Kennliniengliedern 6-23 und 6-24 bei ver- schiedenen Größen des Signals s erfolgt und sich über den Gesamtbereich, den das Signal s durchlaufen kann, ein Schaltverhalten der Ventile ergibt, das einer Hysterese gleicht.

Der"sliding mode"-Regelvorgang spielt sich bei dieser Ausführungsform mit Hochdruckhydraulik daher wie folgt ab.

Die Größe Qsoll steigt an und führt somit zu einem Regelfeh- ler in dem Volumenstromregler 6-4. Diese Abweichung wird in ein Einschaltimpuls für ein digitales Ventil 6-7, ein SG- Ventil umgewandelt, woraufhin der Strom in der Spule des Ventils ansteigt. Nach dem Überwinden der Rückstellkräfte und Reibungskräfte beginnt sich das Ventil zu öffnen, und der gemessenen Druck an dem Ventil 6-7 steigt. Damit steigt auch der momentane Volumenstrom Qist. Wird die Regelbedin- gung erfüllt, d. h. fällt das Signal s in Fig. 27 auf Null zurück, so wird das Ventilausgeschaltet, und der Strom fällt ab. In der Folge stoppt das Ventil die Öffnungsbewe- gung, und der Wert Qist sinkt wieder oder steigt allenfalls sehr langsam weiter. Ist die Änderung von Qist nun immer quasi konform mit der Änderung von Qsoll (~ 0), wird das Ventil 6-7 mit sehr hoher Frequenz geschaltet, und das Ven- til bewegt sich entsprechend dem Verlauf von Qsoll Dieser gerade beschriebenen"sliding mode"-Regelvorgang läßt sich am einfachsten in Form einer Schaltgerade verwirkli- chen, die sich darstellen läßt als Bedingung S = Q = (Q soll ~ Q ist)- (dQ ist/dt) *K.. (6/4) Dabei werden Steuersignale s, die in Fig. 27 die Eingangs- signale der Kennlinienglieder 6-23 und 6-24 sind, sehr hochfrequent ausgegeben, wenn der Ausdruck (1) gleich 0 wird, also verschwindet. Ist aber s > 0, so müssen die Ven- tile 6-7 und 6-8 so geschaltet werde, daß ein Druckaufbau stattindet. Ist andereseits s < 0, so muß ein Druckabbau durch die Ventile 6-7 und 6-8 stattfinden. Eine gewissen Ruhezone in der Ventilansteuerung zwischen Ausgabe eines SO-Ansteuersignals und eines SG-Ansteuersignals gewährlei- stet-wie bereits oben beschrieben-die Sicherheit, daß nicht beide Ventile gleichzeitig angesteuert werden. Ande- rerseits können aber auch beide Ventile kurzzeitig geöffnet werden, womit erreicht wird, daß die Welligkeit beim Druck- aufbau im Rezipienten minimiert wird.

Der Aufbau des Drucksystems, bei dem die erfindungsgemäße Drucksteuerung eingesetzt wird, ist in Fig. 28 wiedergege- ben. Durch einen Druckerzeuger 6-25 wird ein Druck aufge- baut. Der Druckerzeuger ist dabei gewöhnlicherweise eine Pumpe mit einem Motor als Antrieb. Der Druckkreislauf wird durch Rückschlagventile 6-26 und 6-27 stromaufwärts bzw. stromabwärts von dem Druckerzeuger 6-25 in einem Sinne aus- gerichtet. Stromabwärts von dem Druckerzeuger 6-25 und dem ersten Rückschlagventil 6-27 befindet sich das SG-Ventil 6- 7. Soll stromabwärts von diesem Ventil 6-7 ein Druck aufge- baut werden, ist also die Bedingung s > 0 erfüllt, so wird diese Ventil durch das Kennlinienglied 6-24 angesteuert, so daß es öffnet. Der Druck wird unmittelbar hinter dem Ventil 6-7 durch den Drucksensor 6-16 gemessen. Steigt der Druck hinter dem Ventil über einen vorgegebenen Wert an, so an- dert sich die Regelbedingung in s = 0 oder s < 0, so daß das SG-Ventil 6-7 zunächst geschlossen wird und dann das SO-Ventil 6-8 geöffnet wird. Dadurch kann der Druck an den Bremsen 6-15 entweichen, das Arbeitsfluid strömt in das Re- servoir 6-28. Dieses wechselnde Einschalten der Ventile mit der Überwachung durch den Drucksensor 6-16 in unmittelbarer Nähe zu den angesteuerten Ventilen 6-7 und 6-8 läßt wie oben beschrieben eine feine Dosierung des Bremsdruckes zu.

In einer weiteren Ausführungsform dieses Bremssystems kann auf ein Ventil verzichtet werden. Diese Ausführungsform ist in Fig. 29 dargestellt. Hier arbeitet der Druckerzeuger 6-25 konstant gegen einen Druck in dem Bremssystem, während das SO-Ventil 6-7 immer wieder öffnet, so daß der Druck ei- nen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Im übrigen ist die Funktionsweise dieser Ausführungsform genauso wie die oben diskutierte. Analog kann auch der Druckerzeuger wie das SG-Ventil aktiviert werden.

Das Drucksystem kann dabei für beliebige Bremssysteme und Bremsaufteilungen auf die Räder eines Fahrzeuges angewendet werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum möglichst ruckfreien Übergang zwi- schen zwei Fahrzuständen.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ruckarmen Anhalten eines Objekts ist aus DE 34 34 793 bekannt. Bei dem Verfah- ren zum ruckarmen Anhalten nach diesem Stand der Technik wird bei einem mit einer steuerbaren Bremseinrichtung aus- gestatteten Objekt die momentane Geschwindigkeit und die momentane Verzögerung des Objekts erfaßt. Aus diesen beiden Werten wird ein Verzögerungssollwert berechnet. Der Verzö- gerungssollwert wird mit der momentanen Verzögerung vergli- chen, und es wird ein entsprechendes Differenzsignal er- zeugt. Die Bremseinrichtung wird so angesteuert, daß das Differenzsignal minimal wird und die momentane Verzögerung dem Verzögerungssollwert angeglichen wird. Ist ein"ruck- armes Anhalten"gewünscht, so wird ein errechneter Verzöge- rungssollwert ausgegeben, wobei die Verzögerung proportio- nal zu einer Funktion der Geschwindigkeiten ist. Dabei sind zu Beginn der Betriebsart"ruckarmes Anhalten"die momenta- ne Verzögerung und der Verzögerungssollwert gleich. Der Verzögerungssollwert ist annähernd Null, wenn die momentane Geschwindigkeit gegen Null geht'.

Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik wird ein An- fangs-und ein Endzustand festgelegt durch den jeweiligen Geschwindigkeitswert bzw. Verzögerungswert. Bei den zur Zeit entwickelten Fahrerassistenzsystemen, die den Fahrer beim Beschleunigen und Abbremsen seines Fahrzeugs unter- stützen sollen, ist die Einschränkung auf Beschleunigung und Geschwindigkeit aber ein Nachteil, der die Einsetzbar- keit des Systems deutlich limitiert. Flexiblere Lösungen sind insbesondere wünschenswert für automatische Regelungen der Fahrgeschwindigkeit (Tempomat), des Abstandes zum vor- ausfahrenden Fahrzeug, des Anfahrvorgangs und-wie als einziges im genannten Stand der Technik berücksichtigt- der Zielbremsung. In allen diesen Fällen soll ein gegebener momentaner Fahrzustand automatisch in einen gewünschten zu- künftigen Fahrzustand überführt werden.

Es ist daher Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung, einen Fahrzustand in einen gewünschten Fahrzustand zu überfuhren, wobei dies möglich sein soll für alle Fahrzustandsparameter und wobei der mit dem Übergang verbundene Ruck minimal sein soll.

Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 105 und 112 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Die Lösung des obigen Problems basiert auf der Berechnung der Übergangsbeschleunigungen mittels Variationsrechnung.

Das Ergebnis der Variationsrechnung ist ein Algorithmus, der den im obengenannten Sinne optimalen Zeitverlauf des Fahrzustands während der Übergangsphase liefert. Dabei kann die Dauer der Übergangsphase ein vorgegebener, konstanter Wert sein oder selbst eine Funktion wenigstens eines der obengenannten Fahrparameter sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Istzustand de- finiert durch den momentanen Ort, die momentane Absolutge- schwindigkeit, die momentane Beschleunigung sowie die mo- mentanen Fahrparameter, die den Fahrzustand in einem weite- ren Bezugssystem definieren. Dies ist insbesondere ein dem Fahrzeug vorausfahrendes anderes Fahrzeug. Damit sind die entsprechenden Parameter der Abstand (zu dem vorausfahren- den Fahrzeug), die Relativgeschwindigkeit (gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug) und die Relativbeschleunigung (gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug). Ist beispielswei- se die augenblickliche Fahrsituation dadurch gekennzeich- net, daß der Abstand zu gering ist, so daß ein sicheres Fahren nicht gewährleistet ist, also der Abstand sich von einem Sollabstand unterscheidet, so wird durch das erfin- dungsgemäße Verfahren ein Sollängsbeschleunigungsverlauf ermittelt, der den momentanen Fahrzustand mit dem ungeeig- neten Abstand ruckarm in einen Sollfahrzustand mit dem ge- wünschten Abstand überführt. Dazu wird eine über einem vor- gegebenen Zeitintervall definierte zeitabhängige Beschleu- nigungsfunktion derart bestimmt, daß deren Integral über das Quadrat ihrer zeitlichen Ableitung minimal ist, wobei Anfangs-und Endzustand definiert sind. In dem obigen Bei- spielsfall wäre dies also insbesondere die Kenntnis des mo- mentanen Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug und die De- finition eines Sollabstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug.

Mathematisch ausgedrückt heißt dies J (x (t)) 2dt = minimal 7/1 o mit v (t=0) = va ; v (t=te) = ve 7/2 dabei ist v ein sogenannter Sechservektor, der sich wie folgt darstellen läßt x <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #<BR> <BR> <BR> <BR> # = #<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> s<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #<BR> <BR> <BR> <BR> # Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Beschleunigungsfunktion, die die obige Minimalbedingung erfüllt, aus einem Satz vorgegebener Funk- tionen ausgewählt, wodurch der Suchraum etwas eingeschränkt werden kann. Insbesondere ist dies von Interesse bei der numerischen Evaluierung der günstigsten Beschleunigungs- funktion, da die abzusuchenden Funktionen in einem be- schränkten Speicher untergebracht werden müssen. Hierbei kann dann je nach der Variationsrechnung zugrundeliegendem Problem die Menge der abzusuchenden Funktionen beispiels- weise auf quadratisch von der Zeit abhängige Funktionen eingeschränkt werden. Da eine quadratische Abhängigkeit je- doch unter Umständen nicht zu dem gewünschten Ziel führt, müssen gegebenenfalls auch Funktionen berücksichtigt wer- den, die kubisch von der Zeit abhängen. In beiden Fällen können dabei die abgespeicherten Funktionen parametrisch von der vorgegebenen Übergangszeit zum Erreichen des Soll- zustandes und/oder vom Sollabstand und/oder vom Istzustand und/oder vom Sollzustand abhängen. Schließlich kann die Übergangszeit selbst noch von Fahrparametern abhängen.

Im folgenden soll anhand der Figur die Evaluierung der gün- stigsten Beschleunigungsfunktion als Sollängsbeschleunigung in einem Beispiel erläutert werden. Die Figur zeigt ein Flußlaufdiagramm, nach dem das Verfahren abläuft.

In dem folgenden Beispiel legt das betrachtete Fahrzeug, in dem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Fahrzeuglängsbewegung einge- baut ist, in der Zeit t die Fahrstrecke x (t) zurück. Dabei wird in diesem Beispiel der Abstand s (t) zum vorausfahren- den Fahrzeug kontinuierlich gemessen. Dieses erfolgt über bekannte Abstandssensoren, wie Radar-oder Ultraschall- oder Lasersensoren. Die Abstandsmessung selbst kann dann mit einer Folge von Impulsen erfolgen, die kontinuierlich von dem Sensor ausgesendet werden und von einem mit dem Sensor verbundenen Detektor aufgefangen werden. Es können aber auch Dauer-Signale verwendet werden, die insbesondere dann sinnvoll sind, wenn auch die Veränderungen kontinuier- lich erfaßt werden sollen. Während dies im Impulsbetrieb nur dadurch möglich ist, daß Laufzeitunterschiede von Puls zu Puls, also diskret, gemessen werden, kann man sich beim Dauer-Signal die Frequenzverschiebung des Signals aufgrund der Relativgeschwindigkeit zunutze machen. Der Absolutwert des Abstandes kann mit einem Dauer-Signal nur über Triangu- lation od. dgl. ermittelt werden. Der Sollabstand des Fahr- zeugs vom vorausfahrenden Fahrzeug ist dabei durch Ssoll = b0 + bi5c + b gegeben, wobei x die Fahrgeschwindigkeit darstellt und bo, b, und b2 Parameter darstellen, die weiter unten diskutiert werden. Von diesem Sollabstand wird in dem hier diskutier- ten Beispiel angenommen, daß er von dem momentanen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug abweicht. Der momentane Fahr- zustand, d. h. der Fahrzustand zu dem Zeitpunkt t=0 lä#t sich wie oben bereits beschrieben also als ein Sechservek- tor wie folgt darstellen : x (0) Xo <BR> <BR> <BR> #(0) #0<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #(0) = #0 s(0) s0 <BR> <BR> <BR> #(0) #0<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #(0) #0 Um den Sollabstand zu erreichen, muß daher der durch den obigen Sechservektor definierte Fahrzustand in einen Fahr- zustand übergehen, der durch den folgenden Sechservektor definiert ist : Xte x (tg) Xg X (te) = Xe <BR> <BR> <BR> s (te) ssoll (x) (t)<BR> <BR> <BR> <BR> S (tj0<BR> <BR> <BR> <BR> S (tj0 Der Übergang muß so ablaufen, daß das Integral in der Glei- chung 90/1 minimal wird. Das bedeutet im einzelnen, daß das Quadrat des Rucks minimiert wird. Durch die Quadrierung der zu integrierenden Funktion ist die Aufgabe unabhängig davon geworden, ob es sich bei der Ubergangsbeschleunigung um ei- ne positive oder negative Beschleunigung handelt. Das heißt, daß, wenn eine Lösung dieses Problems mit der Rand- bedingung, die durch die Sechservektoren von oben gegeben ist, gefunden wird, so ist damit das Problem sowohl beim Bremsen als auch beim Schnellerwerden des Fahrzeugs gelöst.

Ergänzend muß hierbei noch beachtet werden, daß die Inte- grationsgrenzen für die Berechnung des Integrals festgelegt werden. Es ist jedoch möglich, daß diese Integrationsgren- zen laufend an den momentanen Fahrzustand angepaßt werden.

Mit anderen Worten, praktisch kann die Übergangszeit t frei gewählt werden.

Bei der Durchführung der Berechnung ergibt sich zunächst die Schwierigkeit, daß zum Zeitpunkt t=0 nicht bekannt ist, wie sich das vorausfahrende Fahrzeug für t>0 bewegt. Seine Bewegung muß daher extrapoliert werden. Dazu wird die Bewe- gung in eine Tälerreihe entwickelt, die nach der zweiten Ordnung abgebrochen wird, so daß sich für die Bewegung x (t) + s (t) ergibt x (t) + (t)=(Xo+So)+(xo+So)t+-(xo+So)t7/4 Durch mehrmaliges Differenzieren nach der Zeit geht die Gleichung 7/4 in die Gleichung x (tus (t) 7/5 über, so daß die Variationsaufgabe formuliert werden kann als <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> # (s (t)) 2dt-+ Min<BR> <BR> <BR> <BR> o7/6 Dabei gelten die Randbedingungen s(0) = x0 s po #(0) = #0 x(te) = b0+b1#(te)+b2(#(te))2 7/7 <BR> <BR> <BR> #(te) = 0<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> x(t)=0 wobei in dem Ausdruck für x (te) die Größe X (te) noch sub- stituiert werden kann. Als Zwischenergebnis ergibt sich für den zeitlichen Verlauf des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug s(t) = s0 + #0t + (#0 t2)/2 + (t4 (30 s0 + 16 #0 te + 3 #0 te2 - 30 (b0 + b1 (#0 + #0 te + te #0 + #0) + b2 (#0 + #0 te + te #0 + #0)2)))/(2 te4) + (t' (-12So-6te-te'+ 12 (b0 + b1 (#0 + #0 te + te #0 + #0) + b2 (#0 + #0 te + te #0 + #0)2)))/(2 te5).

(t3 (-20 so-12 #0 t3 - 3 #0 te2 + 20 (b0 + b1 (#0 + #0 te + te #0 + #0) + b2 (#0 + #0 te + te #0 + #0)2)))/(2 te3).

Für die absolute Beschleunigung x ergibt sich somit als optimaler Beschleunigungsverlauf X (6 t2 (30 so + 16 o t, + 3 t, 2 30 (b0 + b1 (#0 + #0 te + te #0 + #0) + b2 (#0 + #0 te + te #- + #0)2)))/te4 - (10 t3 (-12 s0 - 6 #0 te - #0 te2 +<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 12 (bo+b)(+te+te+0)+7/9<BR> <BR> <BR> <BR> b2(#0 + #0 te + te #0 + #0)2)))/te5 (3 t (-20 s0 - 12 30 te - 3 #0 te2 + 20 (b0 + b1 (#0 + #0 te + te #0 + #0) + b2 (#0 + #0 te + te #0 + #0)2)))/te3.

Wie oben bereits beschrieben, ist dies die Vorgehensweise zum Bestimmen der optimalen Beschleunigungsfunktion, wenn aus einem Anfangszustand mit vorgegebenem Abstand, vorgege- bener Relativgeschwindigkeit und vorgegebener Relative- schleunigung sowie vorgegebener Geschwindigkeit und vorge- gebener Beschleunigung des Fahrzeugs übergegangen werden soll in einen Endzustand mit einem vorgegebenen Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Dies ist jedoch ein speziel- les Problem, dessen mathematische Behandlung hier bei- spielsweise wiedergegeben wurde. Es können auch andere Übergangsbedingungen gestellt werden, wie z. B. der Übergang von einer momentanen Geschwindigkeit in eine Sollgeschwin- digkeit oder Sollrelativgeschwindigkeit und ein Übergang zwischen einer momentanen Beschleunigung und einer Sollre- lativbeschleunigung oder Sollbeschleunigung, deren Berech- nung jeweils im wesentlichen nach den gleichen Prinzipien wie oben beschrieben erfolgt.

Das für alle Übergangsbedingungen gleiche erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. 30 dargestellt. Wird die Ermittlung einer optimalen Beschleunigungsfunktion für den Übergang von einem Istzustand in einen Sollzustand gewünscht, so wird das Verfahren damit gestartet (Schritt 7-S1), daß ein hoher Wert in einen Speicher geschrieben wird. Dieser Wert in dem Speicher stellt das Integral, das zu minimieren ist, einer-in Schritt 7-S1-fiktiven Funktion dar, mit dem die in den folgenden Schritten ausgewählten Funktionen ver- glichen werden.

Als nächstes wird in Schritt 7-S2 eine Funktion aus einem Funktionsraum ausgewählt, die im folgenden verarbeitet und verglichen werden soll mit der obigen fiktiven Funktion.

Dabei kann im einfachsten Fall der Speicher eine Anzahl von Polynomen ersten Grades enthalten, wobei die gewünschte Funktion dann durch Multiplikation mehrerer Polynome ersten Grades entsteht, je nach gewünschter höchster Potenz der Funktion. Daneben kann der Speicher auch exponentielle Funktionen in Form ihrer Abklingkoeffizienten beinhalten.

Diese Techniken sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier daher nicht weiter erläutert zu werden.

Bei jeder Auswahl einer Funktion aus dem Funktionsraum wird gleichzeitig ein Laufparameter n inkrementiert.

Im nächsten Schritt 7-S3 wird die ausgewählte Funktion nach der Zeit differenziert und anschließend quadriert.

In Schritt 7-S4 wird schließlich die Funktion zwischen den Grenzen 0 und te, d. h. dem Ende der Ubergangsphase, inte- griert. Hierbei ist te zunächst ein fester Wert. Dieser kann jedoch je nach Bedarf im Laufe des Verfahrens an die jeweilige Sollgeschwindigkeit und/oder den jeweiligen Soll- abstand und/oder die Absolutgeschwindigkeit und/oder den momentanen Abstand angepaßt werden.

Im Schritt 7-S5 wird der Wert dieses Integrals mit dem Wert im Speicher aus Schritt S1 verglichen. Ist der Wert des In- tegrals kleiner als der Wert, der in dem Speicher steht, so wird das Verfahren mit Schritt 7-S7 fortgesetzt, bei dem die Funktion in Form ihrer Parameter in einem Funktions- speicher abgespeichert wird. Dieser Funktionsspeicher ist ähnlich dem Funktionsraum in Schritt 7-S2 aufgebaut, nur daß dieser Speicher nur für eine Funktion eingerichtet ist.

Nach diesem Schritt 7-S7 wird geprüft, ob der Laufparameter einem vorgegebenen Wert gleicht, der die obere Grenze der zu testenden Funktionen darstellt. Dieser Vergleich findet im Schritt S6 statt.

Wird in dem Schritt 7-S5 beim Vergleich des unmittelbar vorher evaluierten Integrals mit dem im Speicher abgelegten Wert festgestellt, daß der im Speicher abgelegte Wert klei- ner als der Integralwert ist, so fährt das Verfahren eben- falls unmittelbar mit Schritt 7-S6 fort, unter Umgehung von Schritt 7-S7.

Wird im Schritt 7-S6 festgestellt, daß der Laufparameter n noch nicht den Maximalwert nax erreicht hat, so springt das Verfahren zu Schritt 7-S2 zurück, und es wird eine neue Funktion aus dem Funktionsraum unter Inkrementierung des Laufparameters n ausgewählt. Findet man jedoch, daß der Laufparameter n bereits dem Maximalwert nmay gleicht, so wird die in dem Funktionsspeicher abgelegte Funktion in Schritt 7-S8 als Ergebnis ausgegeben. In Schritt 7-S9, der dem Schritt 7-S8 folgt, endet der Verfahrensablauf.

Hat man nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens einen mathematischen Ausdruck für die optimale Be- schleunigungsfunktion erhalten, die dann z. B. ein Polynom dritten Grades darstellt, wobei die Koeffizienten des Po- lynoms parametrisch von der vorgegebenen Übergangszeit te zum Erreichen des Sollzustandes und/oder vom momentanen Sollabstand und/oder von der momentanen Relativgeschwindig- keit und/oder der momentanen Relativbeschleunigung und/oder der momentanen Absolutgeschwindigkeit und/oder der momenta- nen Absolutbeschleunigung abhängen. Mit"momentan"ist in diesem Zusammenhang der Beginn der Übergangsphase gemeint.

Beim Zugrundelegen eines solchen Polynoms dritten Grades, wie es in der Gleichung 7/9 dargestellt ist, kann bei der digitalen Verarbeitung für einen zeitdiskreten Fahrzeug- Längsregler die unabhängige Größe t gleich der Abtastzeit gesetzt werden, so daß jeweils der optimale Beschleuni- gungswert für den kommenden Abtastzeitpunkt erhalten wird.

Will man lineare Filter zur Bestimmung der optimalen Be- schleunigungsänderung in einem kontinuierlichen Fahrzeug- Längsregler verwenden, so erhält man die Filterkoeffizien- ten, indem man die Gleichung 7/9 bis zur gewünschen Ordnung in eine Reihe entwickelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Durchführung des obigen Verfahrens umfaßt einen Speicher zum Abspeichern ei- nes numerischen Wertes, der das Integral einer Funktion darstellt, sowie mehrere zu einem Funktionsraum zusammenge- faßte Funktionsspeicher, in denen im voraus die Funktionen abgespeichert sind, unter denen die Übergangsfunktion ge- funden werden soll, und schließlich einen einzelnen Funkti- onsspeicher, in dem die Funktion abgespeichert ist, die das Variationsproblem löst. Außerdem umfaßt die Vorrichtung ein Differenzierglied zum Differenzieren einer ausgewählten Funktion, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Quadrier- gliedes zum Quadrieren der differenzierten Funktion verbun- den ist. Dieses Quadrierglied multipliziert die Funktion mit sich selbst und gibt sie anschließend an den Eingang eines Integrators aus. Dieser Integrator bildet das Inte- gral von dem Eingangssignal, wobei die untere Integrations- grenze im allgemeinen mit dem Start des Verfahrensablaufs zusammenfällt, die aber auch frei gewählt werden kann durch den Fahrer z. B., und die obere Integrationsgrenze te durch den Fahrer vorgegeben wird. Schließlich umfaßt die erfin- dungsgemäße Steuerungsvorrichtung einen Vergleicher zum Vergleichen des Ausgangswertes des Integrators mit dem in dem Speicher abgelegten numerischen Wert und außerdem zum Ausgeben der gefundenen optimalen Beschleunigungsfunktion.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsregelung mit virtuellen Federn und Dämpfern, also mit künstlich erzeugter Dynamik beim Vorgang des Ein- regelns eines Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, den Sollabstand zu einem voraus- fahrenden Fahrzeug in Abhängigkeit von der momentanen eige- nen Geschwindigkeit zu bestimmen. Außerdem kann der Sollab- stand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug auch zusätzlich in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit der beiden Fahrzeuge zueinander ermittelt werden. Dazu wird die eigene Fahrgeschwindigkeit und der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt. Ein solches System ist z. B. aus DE 43 12 595 bekannt. Das dort beschriebene Sicherheitssystem umfaßt einen Abstandssensor zur Bestimmung der Entfernung voraus- fahrender Fahrzeuge und einen programmgesteuerten Rechner zur Verarbeitung der Signale vom Abstandssensor und Ausgabe entsprechender Steuerbefehle. Der Ultraschall- Abstandssensor arbeitet nach dem Laufzeitprinzip. Der Rech- ner differenziert den Meßwert vom Abstandssensor nach der Zeit und aktiviert eine Warneinrichtung bzw. bremst das Fahrzeug ab, wenn die Relativgeschwindigkeit derart groß und die Entfernung derart klein wird, daß ohne Bremsvorgang ein Zusammenstoß unvermeidbar ist. Ein weiteres Beispiel für ein solches Sicherheitssystem ist aus US 5 165 497 be- kannt.

Zur Regelung des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahr- zeug muß mit Hilfe vom sogenannten E-Gas, also dem elek- trisch steuerbaren Motormoment, und einer aktiven Bremse, also einer elektrisch betätigbaren Bremse, das (nachfolgen- de) Fahrzeug so beschleunigt bzw. abgebremst werden, daß sich ein vorgegebener, von der eigenen Fahrgeschwindigkeit (des nachfolgenden Fahrzeugs) abhängiger Abstand einstellt.

In der Praxis zeigt sich aber, daß zwischen der Ausgabe der Beschleunigungsvorgabe durch eine Steuerungsvorrichtung und dem tatsächlichen Erreichen des Beschleunigungswertes durch das Fahrzeug eine bisweilen erhebliche Zeitspanne vergeht.

Diese sogenannte Totzeit führt bei den oben genannten Steuerungen und Systemen nach dem Stand der Technik dazu, daß das Gesamtsystem aus mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen zu schwingen beginnt, so daß sich die Schwingun- gen immer weiter verstärken, bis es schließlich zu einem Absinken wenigstens einzelner Fahrzeuggeschwindigkeiten auf Null oder zum Stau einer Fahrzeugkolonne kommt.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es daher, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der un- erwünscht starke Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüche 114 und 118 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens wie der Vor- richtung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Bei der Untersuchung des obigen Problems hat der Erfinder erkannt, daß sich die Abstandsregelung zwischen einem vor- ausfahrenden Fahrzeug und einem nachfolgenden Fahrzeug mit einem Modell aus einer mit Feder und Dämpfer unter Einbe- ziehung von Reibung gekoppelten Masse beschreiben läßt. Auf dieses Modell beziehen sich die folgenden Erläuterungen.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch Ausgeben einer Soll- folgebeschleunigung zum Erreichen eines Sollabstandes Atoll zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die von dem momentanen Abstand s, der Relativgeschwindigkeit Vrel und der Absolut- geschwindigkeit Vabs abhängt. Mit dem momentanen Abstand s ist hier der Abstand zu der Zeit gemeint, zu der die Ausga- be der Sollfolgebeschleunigung apsoii erfolgt. Mit dieser Abhängigkeit der Sollfolgebeschleunigung apsoii von dem Ab- stand s, der Relativgeschwindigkeit vrel und der eigenen oder Absolutgeschwindigkeit v, wird gegenüber dem Stand der Technik in die Bestimmung der Sollfolgebeschleunigung ein zusätzlicher Term eingeführt, der modellhaft betrachtet der Reibung des Fahrzeuges auf der Fahrbahn entspricht. Die Tot-bzw. Reaktionszeiten der Steuerungen und Aktoren des Fahrzeuges können durch eine Masse, die Regelung auf kon- stanten Abstand zwischen den Fahrzeugen durch eine Feder modelliert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sollfolgebe- schleunigung aFsoll die Summe aus einer ersten Komponente f, die vom momentanen Abstand s zu einem vorausfahrenden Fahr- zeug abhängt, und einer zweiten Komponente g, die von der Relativgeschwindigkeit vrel gegenüber einem vorausfahrenden Fahrzeug abhängt. Die Abhängigkeiten sind dabei ihrerseits eine Funktion der Absolutgeschwindigkeit Vabs, so daß sich formelmäßig dies darstellen läßt als aFsoll = aFsoll (f(vabs, s), g(vabs, vrel)) ..(8/1) wobei f und g vorgegebene Funktionen sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden dabei die Funktionswerte f und g addiert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfah- rens wird die Sollfolgebeschleunigung apsoii als Summe aus drei Komponenten bestimmt. Dabei ist der erste Summand oder die erste Komponente ein vom Abstand s abhängiger Term.

Insbesondere kann dieser abstandsabhängige Term proportio- nal zu der zweiten Ableitung des Abstandes nach der Zeit sein, er kann aber auch direkt vom Abstand abhängen. Der zweite Summand oder die zweite Komponente hängt in dieser Ausführungsform von der Relativgeschwindigkeit vrel ab. Ins- besondere ist der zweite Summand proportional zu der Rela- tivgeschwindigkeit. Der dritte Summand schließlich hängt von der Absolutgeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeuges, also des Fahrzeuges ab, in dem das erfindungsgemäße System eingebaut ist. Auch hier ist der dritte Summand insbesondere proportional zu der Ab- solutgeschwindigkeit, so daß sich als eine spezielle Aus- führungsform eine Sollfolgebeschleunigung in der Form aFSOll = a (s) + b * Vrel + c vau5.. (8/2) ergibt. Dabei ist aFsoll die Beschleunigungsvorgabe bzw. der Sollfolgebeschleunigungswert, a (s) ein vom Abstand abhängi- ger Term, der insbesondere proportional zur zweiten zeitli- chen Ableitung des Abstandes s zwischen dem (nachfolgenden) und dem vorausfahrenden Fahrzeug ist, und vrel und Vabs sind die Relativ-bzw. Absolutgeschwindigkeit des (nachfolgen- den) Fahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug bzw. der Fahrbahn. Die Koeffizienten b und c sind Wichtungsfak- toren.

Die Wichtungsfaktoren können konstant sein. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die zusätzlichen Reibungsterme auf Dauer dazu führen, daß sich der Abstand zwischen den Fahrzeugen unerwünscht vergrößert. In einer bevorzugten Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher variable Koeffizienten bei der Evaluierung der Sollfolgebeschleuni- gung verwendet. Diese variablen Koeffizienten hängen dann bevorzugt von der Relativgeschwindigkeit vrel ab, so daß gilt b = b (vrel)/c = C (Vrel) und die Gleichung (8/2) sich schreiben läßt als aFsoll = a(s) + b(vrel) * vrel + C (vre,) * Vabs Die funktionale Abhängigkeit der Koeffizienten von der Re- lativgeschwindigkeit wird geeignet vorgegeben bzw. der Si- tuation angepaßt. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Wichtung der einzelnen Komponenten oder Summanden in der obigen Gleichung (8/2) vom Fahrzustand abhängen sollen.

Insbesondere läßt sich so erreichen, daß dann bei kleinen Differenzgeschwindigkeiten der"Dämpfer"zwischen den bei- den Fahrzeugen und bei großen Differenzgeschwindigkeiten der"Dämpfer"zwischen dem Fahrzeug und der Fahrbahn für die Sollfolgebeschleunigung bestimmend wird. Der Übergang zwischen den beiden Fällen kann darüber hinaus bei zusätz- lich zeitabhäniger Wahl der Abhängigkeit der Koeffizienten von der Relativgeschwindigkeit gleitend gestaltet werden.

Durch die variablen Koeffizienten ist der Zusammenhang zwi- schen Sollfolgebeschleunigung und der Relativ-bzw. Abso- lutgeschwindigkeit nicht mehr linear. Dies gilt bereits für die sehr einfache Gleichung (8/2). Neben der Darstellung der Sollfolgebeschleunigung als Summe lassen sich aber selbstverständlich auch kompliziertere Funktionen finden, die zur Erzielung spezieller Effekte andere Reibgesetze zu- grunde legen, was nichtlinearen Federn und Dämpfern ent- spricht.

Das Verfahren wurde numerisch simuliert und zeigte das er- wartete Verhalten : die durch die Totzeiten zwischen Ausgabe eines Sollbeschleunigungswertes, der ohne virtuelle Federn und Massen berechnet wurde, und dem Erreichen der gewünsch- ten Beschleunigung angefachten Schwingungen einer Fahrzeug- kolonne wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter- drückt, es kam nicht mehr zu bleibenden Regelabweichungen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge- mäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei ist in Fig. 31 die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegen- de Fahrsituation mit Modell dargestellt ; Fig. 32 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rege- lung dargestellt ; Fig. 33 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemä- en Regelung dargestellt ; Fig. 34a bis 34c den Verlauf der wichtigsten Fahrgrößen während der Regelung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.

Fig. 31 zeigt zwei hintereinanderfahrende Fahrzeuge 8-1 und 8-2, von denen das hintere Fahrzeug 8-1 dasjenige ist, in welchem die erfindungsgemäße Regelung eingebaut ist. Die beiden Fahrzeuge sind durch eine virtuelle Feder 8-3 und einen virtuellen Dämpfer 8-4 miteinander verbunden. Diese beiden virtuellen Kopplungsglieder sind einstellbar, so daß sich gewünschter oder Sollabstand zwischen den beiden Fahr- zeugen ergibt, der sich aus einem von der Absolutgeschwin- digkeit abhängigen Term und einem sogenannten"offset"-Term Aoffset zusammensetzt. Der von der Absolutgeschwindigkeit ab- hängige Term läßt sich dabei als Produkt aus einer Zeitkon- stanten und der Absolutgeschwindigkeit vab5 darstellen. Die Zeitkonstante in dem Produkt ist dabei die Zeit, die bei der momentanen Absolutgeschwindigkeit vergehen würde, bis das (nachfahrenden) Fahrzeug 8-1 auf das stehende "vorausfahrende"Fahrzeug auffahren wurde (time to collisi- on, Tcoi). Der Feder wirkt der Dämpfer 8-4 in gewisser Weise entgegen und verhindert so zu große Ausschläge bzw. Schwin- gungsamplituden des Systems aus zwei aufeinander folgenden Fahrzeugen.

Der in Fig. 31 dargestellte Sachverhalt gibt die Situation im statischen Fall korrekt wieder. Beim Übergang zu dem zeitlich veränderlichen Fall müssen jedoch die zeitliche Entwicklung der Fahrgrößen mit berücksichtigt werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Steuerung, die hierfür ein- setzbar ist, ist in Fig. 32 gezeigt.

Ein Abstandssensor 8-5 gibt Signale aus, die dem momentanen Abstand d des Fahrzeugs 8-1 von einem vorausfahrenden Fahr- zeug 8-2 entsprechen. Diese Signale können aus der Laufzeit von z. B. Ultraschallpulsen oder Ausgangssignalen von In- frarot-Sensoren, Radarsensoren u. ä. abgeleitet werden, oder sie können mittels Triangulationsmethode bei Dauer- strichsignalen gewonnen werden. Mit dem fortlaufend gemes- senen Abstand ist auch seine Änderung über die Zeit, d. h. seine zeitliche Ableitung vrel bekannt. Gleichzeitig wird vom Geschwindigkeitswählschalter die momentane Soll- Geschwindigkeit des Fahrzeuges 8-1 und damit ein Soll-Ab- stand vorgegeben, den das Fahrzeug 8-1 von einem vorausfah- renden Fahrzeug 8-2 einzuhalten hat. Dieser Soll-abstand beträgt wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 31 beschrieben Asoll = Tcol * Vabs + Afset..(8/3) Der von dem Geschwindigkeitswählschalter 8-6 ausgegebene Soll-Abstand d wird von dem vom Abstandssensor 8-5 ausge- gebenen momentanen Abstand in einem Subtrahierer 8-7 abge- zogen. Das Differenzsignal der beiden Abstände aus dem Sub- trahierer 8-7 ist die Eingangsgröße eines Federekennlini- engliedes 8-9. In diesem Federkennlinienglied 8-9 wird ent- sprechend der Eingangsgröße ein erster Beschleunigungswert erzeugt. Der Zusammenhang zwischen Eingangsgröße und Aus- gangsgröße, also erstem Beschleunigungswert ist hierbei in der Regel nichtlinear.

Neben der Bestimmung eines ersten Beschleunigungwertes aus dem Federkennlinienglied 8-9 wird das nach der Zeit diffe- renzierte Abstandssignal (das insbesondere aus einer Dopp- lerverschiebungsmessung stammen kann) von dem Abstandssen- sor 8-5 zur Bestimmung eines zweiten Beschleunigungswertes herangezogen. Dabei wird das zeitlich abgeleitete Signal als Eingangsgröße eines Dämpfungskennliniengliedes 8-8 ver- wendet, das einen zweiten Beschleunigungswert ausgibt. Auch hier ist der Zusammenhang zwischen Eingangsgröße und Aus- gangswert in der Regel nichtlinear.

In beiden Kennliniengliedern 8-8 und 8-9 werden bei dem er- findungsgemäßen Verfahren dabei von der Absloutgeschwindig- keit abhängige Kennlinien verwendet ; d. h. die in jedem Kennlinienglied gespeicherte Kennlinien hängt parametrisch von der momentanen eigenen Absolutgeschwindigkeit Va,, ab.

Die beiden Beschleunigungswerte werden in einem Addierer 8-10 addiert und anschließend gefiltert und in ihrer maxi- malen Amplitude begrenzt durch ein Filter 8-11. Dieser ge- filterte und begrenzte Beschleunigungswert entspricht der Sollfolgebeschleunigung.

In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung, die in Fig. 33 gezeigt ist, werden die Kennlinienglieder 8-8 und 8-9 zusammengefaßt zu einem Kennfeldglied 8-12, so daß mit Abstand und Relativgeschwin- digkeit von dem Abstandssensor 8-5 als Eingangsgrößen aus einem quasi dreidimensionalen Kennfeld ein entsprechender Wert für den Beschleunigungswert abgelesen werden kann.

Auch hier hängt die Schar der Kennfelder parametrisch von der momentanen. Absolutgeschwindigkeit Vabs des Fahrzeuges ab. Die Ausführungsform nach Fig. 33 hat den Vorteil, daß damit der Addierer 8-10 eingespart werden kann. Werden die Werte in einer Tabelle abgelegt, so ist auch keine Berech- nung mehr erforderlich.

In Fig. 34 ist der Verlauf von wichtigen Fahrgrößen während der Steuerungsphase dargestellt. In Fig. 34a ist der Ver- lauf des Abstandes des Fahrzeuges 8-1 von dem vorausfahren- den Fahrzeug 8-2 über die Zeit aufgetragen. Zum Zeitpunkt t = 0 beträgt dieser Abstand z. B. 200 m. Der Sollabstand betrage zunächst 10 m. Dieser Sollabstand muß aber zeitlich nicht konstant sein, er hängt wie bereits beschrieben we- sentlich von der augenblicklichen Fahrsituation ab, insbe- sondere von der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahr- zeuges, von der eigenen Absolutgeschwindigkeit etc.

Um eine möglichst zügige Annäherung der beiden Fahrzeuge auf den Sollabstand zu erreichen, wie er am rechten Ende der graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Ab- standes und des Sollabstandes erreicht ist, muß die Ge- schwindigkeit eingestellt werden, wie sie in Fig. 34b ge- zeigt ist. Dabei wird angenommen, daß das vorausfahrende Fahrzeug 8-2 mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50 km/h fährt. Wenn nun das Fahrzeug 8-1 beschleunigt wird, um den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 8-1 zu verrin- gern, so ändert sich wie in Teil a der Fig. 34 gezeigt der Sollabstand in Abhängigkeit von der Absolutgeschwindigkeit.

Da die Geschwindigkeit immer wieder je nach momentanem Ab- stand vom vorausfahrenden Fahrzeug 8-2 nachgeführt wird, kommt es zu kleinen Schwankungen der Geschwindigkeitskurve, die etwas"höherfrequent"sind. Diese höherfrequenten An- teile in der Geschwindigkeit finden sich dann in dem Be- schleunigungssignal in Fig. 34c wieder. Dort sind sie deut- lich ausgeprägt und zeigen die Reaktion und die Nachführung der Sollfolgebeschleunigung durch das erfindungsgemäße Sy- stem und Verfahren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bedienkon- zept für einen Abstandsregeltempomat und insbesondere ein Verfahren zum Einstellen eines Sollabstands zu einem vor- ausfahrenden Fahrzeug durch einen Abstandsregler, wobei der Fahrer den eingeregelten Abstand modifizieren kann. Außer- dem betrifft dieser Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Einführung der automatischen Regelung des Abstandes eines Fahrzeuges zum vorausfahrenden Fahrzeug stellt sich die Frage nach dem richtigen Abstand. Es gibt die Faustre- gel"halber Tacho"und den gesetzlich vorgeschriebenen Si- cherheitsabstand von"einem Viertel der gefahrenen km/h in Metern". In der täglichen Fahrpraxis werden diese Werte durch zu dichtes Auffahren regelmäßig unterschritten.

Bei automatischen Abstandsreglern wird der Sollabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug in Abhängigkeit von der mo- mentanen eigenen Geschwindigkeit bestimmt. Zur Abstandsre- gelung wird ein momentaner Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt, eine Absolutgeschwindigkeit erfaßt, ein erster Sollabstand aus dem momentanen Abstand und der Abso- lutgeschwindigkeit bestimmt.

Ein solches System ist z. B. aus DE 31 30 873 bekannt. Der dort beschriebene Abstandsregler ist einsetzbar für ein von einem Motor angetriebenes erstes Fahrzeug, das ein in eine Leerlaufstellung für den Motor vorgespanntes Leistungssteu- erelement, ein Bremssteuerelement und einen Signalgenerator aufweist. Der Signalgenerator erzeugt zu dem Abstand des vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs proportionale erste sowie zweite Steuersignale, die beim Unterschreiten vorbestimmter Abstände das Leistungssteuerelement und das Bremssteuerele- ment betätigen. Wenn der Abstand ein erstes Maß unter- schreitet, drängt das erste Stellglied das Leistungssteue- relement mit zunehmend kleiner werdendem Abstand unter zu- nehmender Federkraft in Richtung der Leerlaufstellung. Wenn der Abstand ein zweites Maß unterschreitet, das kleiner als das erste Maß ist, und wenn das Leistungselement um ein vorgegebenes Maß in die Leerlaufstellung gedrängt ist, bremst das zweite Stellglied zunehmend das erste Fahrzeug mit zunehmend kleiner werdendem Abstand. Wenn der Abstand ein drittes Maß unterschreitet, das kleiner als das zweite Maß ist, so gibt der Signalgenerator an das zweite Stell- glied dritte Steuersignale zur Vollbremsung des ersten Fahrzeuges und an ein drittes Stellglied zur Rückstellung des Leistungssteuerelements in seine Leerlaufstellung und zum Halten in seiner Leerlaufstellung aus.

Ein weiteres Beispiel für ein solches Verfahren zur Ab- standsregelung von Kraftfahrzeugen ist aus DE 44 37 678 be- kannt. Bei dem Verfahren wird der Abstand zum vorausfahren- den Kraftfahrzeug durch eine Meßeinheit erfaßt, dieser durch eine Kontrolleinheit ausgewertet und in Abhängigkeit der Auswertung ein geschwindigkeitsabhängiger Sollabstand eingestellt.

Jedoch werden diese Regelungen erfahrungsgemäß vom Fahrer ausgeschaltet, wenn der Abstandsregler aufgrund des Ver- kehrflusses dauernd in die Fahrzeugsteuerung eingreifen müßte und dies zu einem häufigen Abbremsen des Fahrzeuges führte, weil z. B. häufig andere Fahrzeuge vor dem Fahrzeug mit Abstandsregler einscheren. Bei den meisten Abstandsreg- lern beinhaltet ihr Bedienkonzept bereits die sofortige Ab- schaltung der Geschwindigkeitsregelung, sobald das Fahrpe- dal oder das Bremspedal betätigt wird. Schaltet der Fahrer den Abstandsregler aus, so kann es somit trotz eingebautem Abstandsregler zu einem zu dichten Auffahren kommen.

Daher werden variable Abstandsregler untersucht. Für diese noch in der Entwicklung befindlichen Abstandsregler wird zur Zeit mit zusätzlichen Bedienelementen für den Fahrer wie Drehknopf oder Schieber zur Eingabe des Grades der Un- terschreitung des Sicherheitsabstandes experimentiert. Die- se neuen Bedienelemente haben aber den Nachteil, daß es eben"zusätzliche"Bedienelements sind, deren Funktion der Fahrer erst einmal verstehen muß.

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es daher, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der der Fahrer den Sicherheitsabstand unterschreiten kann, ohne den Abstsandsregler ausschalten zu müssen und ohne daß zusätz- liche Bedienelemente erforderlich werden.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 122 und 126 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens wie der Vor- richtung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch das Ausgeben eines zweiten Sollabstandes Aso ! ! bei Betätigen eines Fahrpedals.

Damit wird erreicht, daß der Fahrer den Abstandsregler ein- geschaltet lassen kann. Erfindungsgemäß wird also bei ein- geschaltetem Abstandsregler der gesetzlich zulässige Ab- stand eingehalten, solange das Fahrpedal (Gaspedal) des Fahrzeuges sich in seiner Ausgangsstellung befindet. Sobald der Fahrer dagegen das Fahrpedal betätigt, wird der einzu- regelnde Sollabstand in Abhängigkeit vom Wert der Pedalbe- tätigung verkürzt. Dies hat zur Folge, daß der Fahrer nach wie vor die volle Kontrolle über sein Fahrzeug behält und so auch die Verantwortung für ein Unterschreiten des Si- cherheitsabstandes behält. Trotzdem kann er die Vorteile der automatischen Abstandsregelung nutzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden bei Unter- schreiten des Sicherheitsabstandes Warnsignale an den Fah- rer ausgegeben, deren Höhe von der Größe der Unterschrei- tung abhängt. Die Ausgabe der Warnsignale erfolgt dabei akustisch und/oder optisch und/oder haptisch.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird die Bedienbarkeit des erfindungsgemäßen Abstandsreglers besser als die der Abstandsregler nach dem Stand der Technik, da er in allen Fahrsituationen, insbesondere auch bei hohem Verkehrsauf- kommen ständig eingeschaltet bleiben kann und nicht wie beim Stand der Technik deaktiviert werden muß, wenn der Fahrer dir Absicht hat, den Sicherheitsabstand zu unter- schreiten. Das Verhalten der erfindungsgemäßen Abstandsre- gelung ist insofern transparent, als die Betätigung des Fahrpedals dazu führt, daß das eigene Fahrzeug trotz einge- schaltetem Abstandsregler wie gewohnt näher an das voraus- fahrende Fahrzeug heranfährt und beim Lösen des Fahrpedals wieder zurückfällt. Die Abstandsregelung bleibt stets aktiv und verhindert eine Kollision auch bei verkürztem Sicher- heitsabstand.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge- mäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei ist in Fig. 35 der Flußlaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Bei dem Verfahren zum Regeln eines Sollabstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug nach Fig. 35 wird nach dem Start (Schritt 9-Sl), also dem Aktivieren des Abstandsreglers oder der Steuerungsvorrichtung, in dem Schritt 9-S2 der Ab- stand s zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt. Dies ge- schieht wie allgemein bekannt mit Hilfe eines Abstandssen- sors, der beispielsweise auf der Lausfzeitmessung von Ul- traschall-, Laser-oder Radarpulsen oder der Triangulation von Laserdauerstrichsignalen beruht.

Anschließend wird in Schritt 9-S3 eine Absolutgeschwindig- keit Vabs des Fahrzeugs erfaßt. Vorzugsweise wird dazu die Referenzgeschwindigkeit eines ABS-Systems übernommen, es kann aber auch jedes andere, die Geschwindigkeit des Fahr- zeugs repräsentierende Signal wie z. B. das Tachosignal ausgewertet werden.

Aus den bis hierher bekannten Größen wird in Schritt 9-S4 ein erster Sollabstand Ason bestimmt, der von der Absolutge- schwindigkeit Vabs abhängt.

Wird in Schritt 9-S5 festgestellt, daß der Fahrer durch Be- tätigung des Fahrpedals eine Beschleunigungsvorgabe gemacht hat, die zu einer Unterschreitung des ersten Sollabstandes führen würde, so wird diese Fahrervorgabe erfaßt. Dazu kann der Stellwinkel (p des Fahrpedals erfaßt werden.

Mit der Fahrervorgabe wird in Schritt 9-S7 ein neuer, zwei- ter Sollabstand Asoll bestimmt und ausgegeben. Dabei kann dieser neue Sollabstand Asoll von dem Stellwinkel (p abhän- gen, beispielsweise linear oder über eine vorher abgespei- cherte Kennlinie. Der zweite Sollabstand wird in Schritt 9-S8 eingestellt.

Nach der Bestimmung des neuen Sollabstandes Asoy springt das Verfahren an die gleiche Stelle wie nach Schritt 9-S5, wo das Verfahren fortgesetzt wird, wenn der Fahrer keine Beschleunigungsvorgabe gemacht hat.

Schließlich überprüft das Verfahren in Schritt 9-S9, ob die Abstandsregelung abgeschaltet werden soll. Wenn dies der Fall ist, so springt die Ausführung des Verfahrens an die Adresse des Schrittes 9-S10, mit dem das Verfahren endet.

Wird nicht beabsichtigt, das Verfahren zu unterbrechen, so springt das Verfahren zurück zu Schritt 9-S2 und fährt mit der Erfassung des momentanen Abstandes s zu einem voraus- fahrenden Fahrzeug fort. Es schließen sich dananch die üb- rigen Verfahrensschritte an, bis das Fahrzeug sein Ziel er- reicht oder die Abstandsregelung deaktiviert wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kurvengeschwindigkeitsanpassung bei einem Fahrzeug bei der Fahrt durch eine Kurve sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, die Geschwindigkeiten den augen- blicklichen Gegebenheiten automatisch anzupassen und damit dem Fahrer bei der Steuerung des Fahrzeugs zu assistieren : routinemäßige Bedienungserfordernisse werden ihm abgenom- men. Auf gerader Strecke übernehmen solche Aufgaben z. B. ein Abstandsregler oder ein Tempomat. Diese leiten Be- schleunigungs-bzw. Bremsmanöver in Abhängigkeit von der augenblicklichen Verkehrslage automatisch ein und verhin- dern so zu dichtes Auffahren oder halten eine eingestellte Tempomatgeschwindigkeit unabhängig von Steigungen.

Zu den Aufgaben einer umfassenden Geschwindigkeitsregelung gehört auch die Absenkung der Geschwindigkeit in der Kurve, wenn diese zu hoch ist und die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird oder aber zumindest der Fahrkomfort für die Insassen sinkt.

In der Praxis zeigt sich, daß eine solche einfache Kurven- geschwindigkeitsbegrenzung zwar die Sicherheit erhöht, nicht aber dem Wunsch der Insassen nach komfortabler Fahr- weise Rechnung trägt. Häufig möchte man bereits vor der Si- tuation, in der die automatische Regelung aus Sicherheits- gründen die Steuerung des Fahrzeugs beeinflußt, eine ange- paßte Fahrweise eingestellt haben (erweiterte Geschwindig- keitsregelung).

Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung der Kurvengeschwindig- keit anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 127 und 134 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens wie der Vor- richtung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Bei dem Verfahren zur automatischen Anpassung der Kurvenge- schwindigkeit eines Fahrzeugs wird zunächst eine Absolutge- schwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. Das Verfahren greift dabei auf bereits bekannte Größen zurück und kann unabhän- gig von aber auch insbesondere zusammen mit einer Abstands- regelung und/oder einer Geschwindigkeitsregelung in einem Fahrzeug installiert und aktiviert werden kann. Dies ist umso vorteilhafter, da alle genannten Systeme teilweise auf dieselben Aktoren und Sensoren zugreifen, wobei die Fahrsi- tuationen, in denen eingegriffen wird, und die beabsichtig- ten Wirkungen bei den Systemen jedoch unterschiedlich sind.

Im folgenden wird unter Längsdynamikregelung sowohl die Ge- schwindigkeits-als auch eine Abstandsregelung oder jede andere, die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflus- sende Regelung verstanden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Anpassung der Kurvengeschwindigkeit eines Fahrzeugs ist gekennzeich- net durch das Erfassen einer Querbeschleunigung des Fahr- zeugs. Diese Querbeschleunigung kann entweder direkt mit einem Beschleunigungssensor gemessen werden oder aus Gier- rate und Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden, sofern keine Querdrift wenigstens einer Achse des Fahrzeugs vor- handen ist. Die ermittelte Querbeschleunigung wird mit ei- ner vorbestimmten Referenzquerbeschleunigung verglichen, und es wird ein entsprechendes Geschwindigkeitskorrektursi- gnal ausgegeben. Aufgrund dieses Geschwindigkeitskorrektur- signals wird ein Beschleunigungszwischenwert bestimmt, so daß eine Grenzquerbeschleunigung in der Kurve nicht über- schritten wird.

Dies erfolgt, ohne daß der Fahrer aktiv eingreifen muß.

Verläßt das Fahrzeug die Kurve und fährt wieder geradeaus, so sinkt die Querbeschleunigung auf Null. Ein Regelungsein- griff im Sinne einer Kurvengeschwindigkeitsanpassung ist dann nicht mehr erforderlich.

Die Referenzquerbeschleunigung, mit der die tatsächliche Querbeschleunigung verglichen wird und die der Grenzbe- schleunigung entsprechen kann, liegt dabei für ein komfor- tables Fahren zwischen 2 und 3 m/s.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß in den Kurven die Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeugs dem Kurvenradius angepaßt wird und damit die Querbeschleu- nigung in einem komfortablen Wertebereich gehalten wird.

Bei Fahrzeugen mit eingebautem Tempomat ergibt sich der Vorteil, daß die Sollgeschwindigkeit kann dabei stets auf dem für eine gerade Strecke eingestellten Wert gehalten werden kann. Der Fahrer muß also nicht vor und nach jeder Kurve die Geschwindigkeitsreglerfunktion ausschalten bzw. den Geschwindigkeitsregler umprogrammieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Steuerungsvor- richtung zur automatischen Anpassung der Geschwindigkeit.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist gekennzeich- net durch Mittel zum Erfassen einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Querbeschleunigung mit einer Referenzquerbeschleunigung und zum Ausgeben eines Geschwindigkeitskorrektursignals als Beschleunigungszwischenwert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge- mäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung an- hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei ist in Fig. 36 der Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens dargestellt und in Fig. 37 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steue- rung dargestellt.

Fig. 36 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flußdiagramm mit den Schritten 10-S1 bis 10-S3. Nach dem Start des Systems wird erfindungsgemäß zunächst eine Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. Dies er- folgt gewöhnlich über das Fahrzeugtachometer, kann aber auch über die Drehzahl der einzelnen Räder ermittelt wer- den, insbesondere wenn das Fahrzeug über eine ABS-Regelung verfügt.

Zur Einhaltung einer komfortablen Kurvengeschwindigkeit wird in Schritt 10-S1 die Querbeschleunigung aQuer ermit- telt. Zur Ermittlung der Querbeschleunigung aouer gibt es mehrere, dem Fachmann bekannte Möglichkeiten. Die unmittel- bare Erfassung der Querbeschleunigung erfolgt über einen geeignet eingebauten Beschleunigungssensor. Dieser mißt di- rekt eine senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung in der Fahr- zeughorizontalen liegende auf das Fahrzeug wirkende Be- schleunigungskomponente. Eine andere Art zur Ermittlung der Querbeschleunigung besteht darin, die Gierrate (Winkelge- schwindigkeit um die Hochachse des Fahrzeugs) zu messen und mit der Fahrzeuggeschwindigkeit (der Tangentialgeschwin- digkeit in der Kurve) zu multiplizieren. Diese zweite Art der Bestimmung der Querbeschleunigung hat den Vorteil, daß ein eigener Beschleunigugssensor eingespart werden kann, da in vielen Fahrzeugen ein Gierratensensor bereits vorhanden ist. Als Gierratensensoren finden dabei z. B. (Schwingungs-) Gyroskope Verwendung. Will man auch diesen Sensor einspa- ren, kann man auf die ABS-Regelung zurückgreifen und die Gierrate aus den Drehzahlen der Räder bestimmen. Schließ- lich ist die Ermittlung der Gierrate auch aus einem Aus- gangssignal von einem Lenkradstellungssensor und der Fahr- zeugabsolutgeschwindigkeit möglich.

Die erfaßte oder ermittelte Querbeschleunigung wird mit dem Grenzbeschleunigungswert verglichen (Schritt 10-S2). Aus dem Vergleich dieser beiden Größen resultiert ein Diffe- renzsignal, das in ein Geschwindigkeitskorrektursignal als Beschleunigungszwischenwert umgewandelt und ausgegeben wird (Schritt 10-S3).

Damit eine laufende Anpassung der Geschwindigkeit bei der Fahrt durch die Kurve auch dann möglich ist, wenn sich der Krümmungsradius der Kurve ändert, springt das Verfahren nach Schritt 10-S3 zu Schritt 10-S1 zurück und fährt mit der Bearbeitung der nachfolgenden SchrittelO-Sl bis 10-S3 wie oben beschrieben fort.

Die Steuerungsvorrichtung für die Umsetzung dieses Verfah- rens ist in Fig. 37 dargestellt. Sie umfaßt Mittel 10-1 zum Bestimmen einer Absolutgeschwindigkeit. Zur Korrektur der Absolutgeschwindigkeit bei Kurvenfahrten ist die erfin- dungsgemäße Steuerungsvorrichtung mit Mitteln 10-2 zum Er- fassen der Querbeschleunigung versehen. Dabei kann es sich wie bereits oben beschrieben um verschiedene Arten von Sen- soren handeln, nämlich einen direkten Beschleunigungssensor oder um einen kombinierten Geschwindigkeits-und Gierraten- sensor. Diese Mittel zum Erfassen der Querbeschleunigung geben einen Beschleunigungswert aus, der in einer Ver- gleichsvorrichtung 10-3 mit einem Referenzwert verglichen wird. Der Referenzwert entspricht einer Beschleunigung, bei der die Kurvenfahrt von den Insassen noch als komfortabel empfunden wird.

Aus dem Vergleichssignal wird durch die Ausgabevorrichtung 10-4 ein Geschwindigkeitskorrektursignal abgeleitet. Diese Geschwindigkeitskorrektursignal geht als Beschleunigungs- zwischenwert in das Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Fahrzeugs ein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung ist es möglich, immer wiederkehrende Bedienvor- gänge z. B. bei Einfahrten und Ausfahrten auf und von Auto- bahnen zu automatisieren.