用于车辆的速度调整系统和用于调整行驶速度的方法
阅读说明：本技术 用于车辆的速度调整系统和用于调整行驶速度的方法 (Speed regulation system for a vehicle and method for regulating a driving speed ) 是由 尼古拉·弗劳姆 拉尔夫-卡斯滕·吕尔芬 格尔德·许内曼 托尔斯滕·瓦尔鲍姆 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于调整车辆(1)的行驶速度(v)的速度调整系统(2),其中,速度调整系统(2)具有：用于通过驾驶员来操纵的驾驶员操纵装置(3)、用于探测驾驶员操纵装置(3)的操纵和输出传感器信号(S1)的操纵传感器(4)、用于接收传感器信号(S1)和评价驾驶员操纵的速度控制装置(5),其中,驾驶员操纵装置(3)能通过驾驶员操纵了操纵参数(α)并且速度控制装置(5)被设计成将操纵参数(α)与参考值(α0)进行比较并且依赖于比较地向马达控制装置(6)输出马达请求信号(S2)或者向至少一个制动控制装置(10)输出制动请求信号(S4)。(The invention relates to a speed control system (2) for controlling a driving speed (v) of a vehicle (1), wherein the speed control system (2) comprises: a driver control device (3) for actuation by a driver, a control sensor (4) for detecting an actuation of the driver control device (3) and outputting a sensor signal (S1), a speed control device (5) for receiving the sensor signal (S1) and evaluating a driver actuation, wherein the driver control device (3) can actuate a control parameter (alpha) by the driver and the speed control device (5) is designed to compare the control parameter (alpha) with a reference value (alpha 0) and to output a motor request signal (S2) to the motor control device (6) or to output a brake request signal (S4) to at least one brake control device (10) depending on the comparison.)
技术领域
本发明涉及一种用于车辆，特别是商用车的速度调整系统和用于调整车辆的行驶速度的方法。
背景技术
车辆通常具有由驾驶员操作的用于控制驱动功率的驾驶员操纵装置，特别是油门踏板或加速踏板。取决于驱动马达，例如内燃机、电动马达或组合了内燃机和电动马达的混合动力马达，由驾驶员经由驾驶员操纵装置输入的驾驶员-马达请求信号由马达控制装置评估，马达控制装置随后相应地驱控车辆马达，例如在内燃机的情况下驱控燃料输送或驱控电动马达或多个在车辆中使用的电动马达的通电。因此，通常加速踏板的主动下压被设计为驾驶员的加速度请求并且相应地增加对马达的驱控。在一些马达控制系统中，已知将加速踏板的快速下压设计为所谓的强制降挡，强制降挡可以调整更高的燃料输送以便实现更高的加速。
车辆通常具有一个或多个制动系统，例如气动或电动气动的制动系统；此外，特别是在商用车中设置有持续制动系统或无磨损制动器，特别是设置在驱动系中的缓速器制动器，由驾驶员必要时通过附加的用于无磨损制动的操纵装置可以激活持续制动系统或无磨损制动器。具有电动马达的车辆还可以具有用于将车辆动能或势能回收为电能的再生模式，该电能因此表示了再生制动。为了降低行驶速度，例如在主动制动过程中，驾驶员通常踩下制动踏板，然后在电子制动系统中由制动控制装置读取和评估该制动踏板，从而相应地通过驱控车轮制动器和/或持续制动器调整刹车作为车辆的负的加速度。
在具有电动马达和再生运行的车辆中，原则上还已知当驾驶员通过释放加速踏板撤回加速度请求时自动启动再生运行，即，利用与在传统车辆中的惯性滑行相对应的马达制动过程来回收电能。因此，再生策略通常分布在两个踏板上。
此外，车辆中通常设有行驶稳定调节部和舒适调节系统，它们向电子制动系统的电子控制单元发送外部制动请求，即所谓的XBR请求(“英语：eXternal Brake Request(外部制动请求)”)，例如用于通过非对称地激活车轮制动器实现稳定调节以及用于间距保持调节。
在此，特别是在评估驾驶员请求并且将相应的控制信号配属给一个或多个车辆马达或其中一个制动系统时，特别是在不同系统之间的过渡是成问题的。特别是，出于安全原因，设计为摩擦制动器的车轮制动器必须能够在短时间内建立高车辆减速度。还致力于为驾驶员实现愉快的驾驶体验或实现加速度请求的和制动行为的良好的可控性。
EP 0 633 155 B1描述了一种用于控制机动车的驱动系的方法，其中，监控加速踏板运动进程并且分析马达功率控制和换挡过程，其中考虑马达特性曲线和换挡特性。在此，在加速踏板行程中有选择地产生力阈值，以便向驾驶员显示在优化消耗方面的切换阈值。通过这样的方法，在不同方法阶段或条调节范围之间的过渡因此可以以触觉方式显示给驾驶员。
DE 10 2013 202 427 Α1描述了一种具有布置在脚部空间中的调整装置的车辆以及一种用于控制车辆纵向运动的方法。在此，驾驶员可以特别是也经由用于加速和制动的唯一操作区来输入他的驾驶请求，其中，该操作区可以是触敏操作面，例如触摸板。
DE 20 2012 005 176 U1描述了一种用于乘用车和载重车的扩展的制动灯，其中，当制动踏板被驱控时可以激活马达请求。
DE 10 2016 005 117 B3描述了一种具有自动变速器的车辆，其中驾驶员以常规方式经由加速踏板将目标力矩输出到驱动单元，该驱动单元自动调整变速器的相应的挡或传动比。在即将实施降挡时，控制单元通过改变加速踏板复位力来生成触觉的降挡通知。
DE 103 15 253 B4描述了一种油门踏板设备，其包括用于在加速踏板上提供反作用力的踏板反作用力提供设备。基于驾驶员压下加速踏板的程度来调节反作用力。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于车辆的速度调整系统和一种用于调整行驶速度的方法，它们能够实现行驶速度的可靠的控制或调节和就驾驶员而言的简单的可操作性。
该任务通过根据独立权利要求的速度调整系统和方法来解决。从属权利要求描述了优选的改进方案。
根据本发明的速度调整系统尤其可以用于执行根据本发明的方法；根据本发明的方法尤其可以与根据本发明的速度调整系统一起使用。
在此，根据优选构造方案的速度调整系统和方法可以在具有电再生的车辆马达，特别是电动马达或者在具有电再生的混合动力马达中使用。
根据本发明，设置有要由驾驶员操纵的操纵装置，该操纵装置以操纵参数来操纵；特别地设置有速度调整踏板，该速度调整踏板以在下限值与上限值之间的一维的操纵参数来调整，例如以枢转角度或相应地线性的调整部来调整。该操纵通过操纵传感器读取，该操纵传感器相应地向速度控制装置输出传感器信号。传感器信号因此可以特别地表示或再现一维的操纵参数。驾驶员操纵装置尤其可以构成抵抗复位力的一维的调整部；然而也可以构成具有例如触敏面的系统，该触敏面因此不感测机械调整，而是感测触摸，例如力或压力。
速度控制装置随后评估传感器信号和因此评估驾驶员操纵，并且将其与参考值进行比较，以便依赖于该比较地决定：是向马达控制装置输出马达请求信号还是向至少一个制动控制器输出制动请求信号。在此特别是可以比较当前的测量值是小于还是大于参考值。因此，参考值可以是中立踏板角度；如果驾驶员因此输入较大的操纵参数，即，例如更多地踩下驾驶员(速度调整)操纵踏板，这被理解为驾驶员对加速过程或马达驱控的请求，而在较小操纵的情况下这被理解为制动请求。因此，速度控制装置随后可以直接输出马达请求或制动请求。
参考值或中立位置可以设置在例如在操纵参数的操纵行程的一半处，例如在踏板行程的一半；然而这里其他设计方案也是可选的，该设计方案相应地支持驾驶员感觉并且因此例如可以实现对制动过程和/或加速过程的更精细的可控性。参考值或中立位置可以固定地设置，也可以是可变的。它例如也可以通过驾驶员行为来改变或进行学习，以便可以个性化地针对各个驾驶员实现相应的可控性。
此外，操纵参数的参考值或中立位置还可以依赖于行驶速度，和/或依赖于驾驶员的操纵的速度，即例如依赖于它们的踏板角度速度。
复位力也可以固定地预订，例如是恒定的，或者也可以(相应于复位弹簧)随着驾驶员的操纵增加而增加。此外，还可以设置另外的触觉反馈，特别是中立位置在此可以显示为触觉反馈，以便随时向驾驶员传达当前由他驱控的过程并且可以实现简单的可复位性。因此例如在中立位置中可以设置定位部，从而驾驶员在经过中立位置时总是接收触觉反馈，例如短暂的停留。
除了操纵参数的操纵位置外，还可以评估随时间的变化；因此，驾驶员(速度调整)操纵装置的强制降挡或快速的操纵可以被理解为用于快速的马达加速的请求，并且(正如众所周知的那样)被用于提高的功率请求。此外，驾驶员(速度调整)操纵装置的快速的释放或快速的复位也可被评估为快速的制动过程，该快速的制动过程优选不被例如速度控制装置用作再生运行，而是全部或另外使用行车制动器或摩擦制动器，以便可以实现具有高减速度的安全制动。驾驶员操纵装置的快速或完全的释放也可以理解为紧急制动。
在使用具有电再生的电动马达或混合动力马达时，速度控制装置尤其可以首先利用由驾驶员请求的制动过程(只要可行或合理)来电再生。因此，当识别出通过驾驶员给出的制动请求时，可以首先以再生请求信号驱控马达控制装置。在例如更高的减速度请求或者在具有不利的再生特性的行驶区域中，例如在较低行驶速度中，速度控制装置也可直接驱控其他制动系统，例如作为无磨损制动器的持续制动器(缓速器)。
速度控制装置还可以评估各自的行驶情况，例如行驶速度和道路的摩擦系数或车轮的迄今为止的滑移行为，其中，也可以监控差速滑移，并且在驱控中考虑这一点，例如也在选定制动系统或所请求的制动力时也是如此。因此，例如在附着条件较差时，速度控制装置可以识别出仅减小驱动功率是不够的，并且于是可以驱控制动系统。
这可以有利地通过速度控制装置借助制动请求信号来实现，其中，这些制动请求信号作为XBR信号，即(向例如舒适调节系统或行驶稳定调节系统的请求)经由数据系统，例如车辆总线向电子制动控制装置输出。然后它们作为XBR查询被用于驱控制动器。由此可行的是成本低廉的实现，特别是在具有另外的控制系统，特别是安全系统和舒适系统的车辆中实现速度调整系统，这是因为此类XBR查询本身是已知的和标准化的并且确保高安全性。制动系统已经拥有所有信息，以便例如基于车轮的滑移行为和/或制动能力执行在再生与行驶稳定之间的权衡，从而可以有利地无缝地利用所有可用的制动器。这优选地包括摩擦制动器和持续制动器(例如缓速器或作为发电机运行的电动马达)以及包括在电池充电状态方面考虑作为发电机运行的电动马达的制动可用性，或者在另外情况下包括考虑预期的摩擦系数利用，以便预先防止ABS干预。
通过驾驶员因此原则上经由共同的操纵装置，特别是共同的加速踏板或速度调整踏板输入加速请求和制动请求作为操纵参数，原则上不再需要在使用油门踏板和单独的制动踏板时所需的复杂的重新操作，即原则上不再需要首先释放油门踏板并且转移至制动踏板，该重新操作需要相当长的时间耗费并且在身心负担情况下可能实现得过慢。驾驶员可以经由共同的驾驶员操纵装置输入其制动请求和加速度请求。因此，驾驶员例如在需要降低行驶速度的情况下不必先考虑：释放油门踏板而以马达的在使用的推力作用就足够，还是需要附加的主动制动；其可以通过调整操纵参数直接更快或更慢地降低速度，然后由速度控制装置执行各自的评估。
因此，原则上可行的是，由驾驶员经由一个驾驶员操纵装置，特别是速度调整踏板来调整行驶速度。此外，特别是出于安全原因，可以设置附加的制动操纵装置，特别是制动踏板，其(如本身已知那样)在操纵时直接输出制动请求。特别是为了有效的行车制动，该驾驶员制动请求可以直接输出给制动控制装置，即，不经由速度控制装置。因此针对驾驶员始终确保他在识别出危险或任何其他高制动要求时(以触觉方面已知的方式)通过操纵制动踏板来触发快速且安全的制动。这样的驾驶员制动请求因此优选地以传统方式直接由电子制动控制装置读取并且不经由车辆数据系统被识别为XBR查询。
也可以以对驾驶员舒适的方式组合有持续制动器的使用；在此，缓速器和另外的制动系统的组合式驱控有利于制动性能和磨损调整。
因此，也为驾驶员改善了驾驶感受和制动感受；提供了一种速度控制系统和方法，与传统的遵循转矩的制动不同，该系统或方法能够为驾驶员实现遵循减速度的方式受控的制动。驾驶员经由驾驶员操纵装置控制行驶速度，而无需遵循他必须输入的制动请求。
附图说明
下面参考一些实施例的附图更详细地阐述本发明。其中：
图1示出具有根据本发明的实施方式的速度调整系统的车辆的框图，该速度调整系统具有内燃机和附加地具有缓速器制动装置的制动系统；
图2示出具有另外的实施方式的速度调整系统的车辆的框图，该速度调整系统具有电动马达和行车制动系统；
图3示出以另外的实施方式的速度调整系统的车辆的框图，该速度调整系统具有混合动力系统；
图4示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图；
图5示出了速度调整踏板的操纵的信号示意图。
具体实施方式
在这里车辆1特别是商用车，其根据图1的实施方式具有速度调整系统2，其中，车辆1具有驱动系17和制动系统12并且速度调整系统2驱控驱动系17的和制动系统12的如下文所述的元件：
驾驶员操纵驾驶员操纵装置，根据该实施方式，驾驶员操纵装置被构造为速度调整踏板3。在通常的构造方案中，速度调整踏板3可以通过驾驶员的脚沿着踏板角度来调整，踏板角度在这种情况下形成操纵参数α。然而，也可以设置其他操纵参数α，例如是线性调整。此外，驾驶员也可以例如按压控制面并且在此施加力或压力(单位面积的力)作为操纵参数α，即无需或没有操纵装置的相关的机械调整；控制面因此也可以是触敏面，例如触摸面。
作为操纵参数α的踏板角度由操纵传感器4来测量，该操纵传感器向速度控制装置5输出传感器信号S1：因此传感器信号S1形成操纵参数α，特别是作为在靠下的传感器值α_l(例如踏板的未操纵的靠上的定位)和靠上的传感器值α_t(完全操纵的、靠下的踏板定位)之间的参数值。
速度控制装置5将记录的传感器信号S1与参考值α0进行比较，参考值尤其可以是息止定位或中立位，特别是息止角度，息止角度例如可以表示在最小值α_l与最大值α_t之间的踏板位置的一半。特别是可以预定如下参考值α0，然而其也可以(如下文实施地那样)是可变的，例如也可以是经学习的或经匹配的。因此，速度控制装置5将由当前的传感器信号S1代表的当前的踏板角度与参考值α0进行比较。
这也相应地显示在图4中：在步骤St0中的开始之后，根据步骤St1连续读取速度调整踏板3的操纵，并且依赖于该操纵产生传感器信号S1并且输出给速度控制装置5。然后根据步骤St2，速度控制装置5执行评价，在其中它因此将作为操纵参数α的当前的踏板角度与参考值α0进行比较，并且依赖于该比较地，必要时还附加地依赖于另外的标准地输出控制信号S2、S4、S10、S102：
图5示出了信号示意图，在其中在横坐标上示出了操纵参数α，在这里是踏板角度，或相应的在0％至100％之间的相对操纵值w，并且在纵坐标上示出了传感器信号S1的模拟信号值。
从未操纵的定位α_l或w＝0直至参考值α0，即相对操纵值w＝0.5(50％)，速度控制装置5指示如下制动过程，即驾驶员希望通过操纵速度调整踏板3来导入制动过程。根据图1，速度调整踏板3在制动区域B中。
在继续操纵，即α>α0或w>0.5的情况下，速度调整踏板3位于驱动区域Α中；这被指示为主动的加速要求，即驾驶员由于主动操纵在这里想要相应地影响车辆1的驱动。因此，该行为相应于由驾驶员通常地踩下油门踏板，驾驶员利用该踩下导入驱动功率，该驱动功率因此例如可以表示保持当前速度v，并且相应地在继续操纵，即增大踏板角度时，表达了加速过程，即，在此加速度a＝dv/dt＞0。
因此，速度调整踏板3组合了常见的速度踏板和传统的制动踏板，其中，中立位作为α0再现了这些区域的过渡。
参考值α0因此可以固定地预定；然而它也可以是可变的，例如
-作为行驶速度v的函数，
-作为相对的踏板速度的函数或调整速度dα/dt的函数或随时间的踏板梯度函数，
-依赖于通过驾驶员调整的最大的踏板定位，由此考虑了解剖学条件。
根据图5，因此在速度调整踏板3最初被操纵时，例如在开始行驶时识别出制动；驾驶员在踩下踏板时首先减小制动要求，并且在达到参考值α0时最终释放制动器。在继续操纵时达到驱动范围Α，这被评估为操纵油门踏板，也就是驱动要求。在作为操纵参数α的踏板角度缓慢减小时，相应地也例如输入速度减小，即减小马达功率，并且在低于参考值α0时，再次识别出部应再导入驱动功率，并且要再次导入制动功率。
原则上，例如在任何踏板角度下，快速释放都可以指示为制动要求，即，必要时立即结束驱动功率并且导入制动过程，例如也导入紧急制动。相应地，例如在任何踏板角度α下，快速踩下都可以指示为驱动要求，即指示为用于车辆1的高加速度α的强制降挡。
因此，速度控制装置5以下根据图1视步骤St2中的评价而定地调控出不同的控制信号S2、S4、S10、S102：
如果速度控制装置5在步骤St2中识别出要导入驱动功率，则它在步骤St3中在这里向马达控制装置6输出马达驱控信号S2，马达控制装置又以常见方式在步骤St4中以马达控制信号S3驱控车辆马达，在此是内燃机7。
然而，如果速度控制装置5识别出主动的制动过程，则它在步骤St5中以制动请求信号S4驱控制动控制装置10，该制动请求信号因此表示XBR信号并且经由车辆内部的通信系统，特别是数据总线，例如CΑN总线19来传输。电子制动控制装置10原则上可以驱控不同的制动装置，特别是它可以在步骤St6中例如通过向一个或多个电动气动的阀，例如车桥调制器和/或中继比例阀22输出电制动控制信号S5、S6、S7、S8来实现驱控，该车桥调制器或中继比例阀随后在步骤St7中将气动制动信号S9输出给车轮制动器13、14、15、16。
此外，电制动控制装置10也可以经由车辆内部的通信系统，特别是数据总线，例如相同的CΑN总线19或其他数据总线向缓速器控制装置8输出缓速器请求信号S10，缓速器控制装置调控出通过缓速器9实现的缓速器制动。
另一方面，在α＝α0的情况下，在操纵参数α等于参考值α0时，则不需要输出信号，因此在这里方法被重置到步骤St2之前。
也可以依赖于另外的标准KB地实现选定制动系统，例如以下制动选定标准KB中的一个或多个：行驶速度v、所需的目标减速度α_soll、车轮转速、车辆质量、车桥负荷分布、附着条件或道路的摩擦系数。
车辆1尤其可以具有EBS(电子制动系统)作为行车制动系统12，从而制动控制装置10随后输出电制动控制信号S5、S6、S7、S8，用以驱控气动车轮制动器13、14、15、16。在此例如可以在车桥上设置多个比例中继阀或在每个车桥上设置一个比例中继阀，比例中继阀可以接收制动控制信号S5、S6、S7和/或S8并且因此依赖于它地向各自的气动车轮制动器12、13、14或15输出气动制动压力p。
根据该实施例，此外还(即除了速度调整踏板3之外)设置有制动踏板20，驾驶员直接操纵该制动踏板并且该制动踏板经由电输出端向制动控制装置10输出驾驶员制动信号S20。制动控制装置10因此可以直接依赖于驾驶员制动信号S20和/或依赖于速度调整控制装置5地驱控行车制动器。
在此，通过附加的驾驶员制动踏板20，特别是在速度调整控制装置5的操纵不被理解为足够的制动请求时提供了提高的安全性，从而驾驶员可以在此随时直接执行行车制动。
在速度调整踏板3上有利地设置有弹簧预紧部，即复位弹簧11，其将速度调整踏板3调整到未操纵的位置α_l。复位弹簧11可以是线性的或非线性的，特别是具有触感舒适的曲线(感觉曲线)。在此还可以设置在参考值(中立位)α0处的定位部，从而驾驶员可以在触觉上识别出“不加速、不制动的”中立位置。
因此，速度控制装置5尤其也可以评估踏板加速度dα/dt并且与踏板角度α直接表达出纯踏板位相比，例如在快速操纵(降挡)的情况下(这在读取油门踏板时也是常见的)可以识别出提高的功率需求或更高的速度。相应地，快速释放速度调整踏板3，即dα/dt的高负值可以被识别为快速制动过程，即使它是从驱动区域Α中的踏板位置α出发。因此，根据步骤St2，不仅可以实现直接比较踏板角度α与中立位置α0，而且可以实现评价dα/dt，即评价动态行为，例如与阈值SW1、SW2进行比较。
在图2的实施方式中，速度调整系统102不具有内燃机而具有电动马达107，其马达控制装置106仍由速度控制装置5通过马达请求信号S2来驱控。在此有利地设置，速度控制装置5也可以通过再生请求信号S102请求电动马达107的制动功率作为再生运行或能量回收。原则上，马达控制装置106也可以决定何时调整再生运行。在该实施方式中，还根据图2有利地提供具有制动控制装置10的行车制动系统并且有利地也设置有补充的制动踏板20。
在图3的实施方式中，存在混合动力系统202，在其中因此组合了图1和2的构造方案。因此，存在具有马达控制装置206的混合动力驱动系217，该马达控制装置可以驱控内燃机7和/或电动马达107，它们一起形成混合动力马达207。因此在这里也可以请求再生运行。附图标记列表(说明书的一部分)
1 车辆
2、102、202 速度调整系统
3 速度调整踏板、驾驶员操纵装置
4 操纵传感器
5 速度控制装置
6、106、206 马达控制装置
7 内燃机
8 缓速器控制装置，
9 缓速器(持续制动器)
10 制动控制装置
11 复位弹簧、弹簧预紧
12 制动系统，其例如组合了行车制动系统和缓速器制动系统
13、14、15、16 气动车轮制动器
17、117、217 驱动系
19 车辆内部的通信系统、例如CΑN总线
20 驾驶员制动踏板
22 中继比例阀
107 电动马达
α 操纵参数，例如踏板角度
α0 参考值，特别是息止位置、中立位、中间角度，例如一半的踏板位置
α_l 最小值(例如速度调整踏板3的未操纵的定位)
α_t 最大值(例如速度调整踏板3的被操纵的定位)
dα/dt 操纵速度，例如踏板操纵速度
w 相对的操纵值，在0％至100％之间
v 行驶速度
α＝dv/dt 车辆加速度
α_soll 目标减速度
Α 驱动范围，针对α>α0或w>50％
B 制动范围，针对α<α0或w<50％
S1 传感器信号
S2 从速度控制装置5向电机控制装置6、106、206的马达请求信号
S3 从马达控制装置6向内燃机7和从马达控制装置106向内燃机107的马达控制信号
S3α 向内燃机7的马达控制信号206
S3b 向内燃机107的马达控制信号206
S4 制动请求信号，特别是XBR信号
S5、S6、S7、S8 制动控制信号
S9 气动制动信号
S10 缓速器请求信号
S20 至制动控制装置10的驾驶员制动信号
S102 再生请求信号
P 气动制动压力
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