(57)【要約】【課題】  短期間の加速を制限することなく、走行距離当たりの設定可能な定常燃料消費量を保持することを可能にする、自動車走行速度の制限方法および装置を提供する。【解決手段】  自動車の走行速度の制限方法において、走行速度が、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）が超えられない最大値（ｖｍａｘｂｅ）に制限される。自動車の走行速度の制限装置（１０）は、走行速度を、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）が超えられない最大値（ｖｍａｘｂｅ）に制限するための手段（１５、３０）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行速度が、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）が超えられない最大値（ｖｍａｘｂｅ）に制限されることを特徴とする自動車の走行速度の制限方法。
【請求項２】
前記走行速度に対する最大値（ｖｍａｘｂｅ）が、所定の最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）と、実際運転点におけるエンジンの比燃料消費量（ｂｅＥＮＧ）との間の比から得られる車両の最大駆動力（ＦＢＥｓｏｌｌ）から、走行抵抗の速度関数成分（ｆｖ）に対する反転特性曲線（ｆｖ−１）により決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
車両の最大駆動力（ＦＢＥｓｏｌｌ）が、走行抵抗の速度独立成分（Ｆα）により補正されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
走行抵抗の速度独立成分（Ｆα）が、車両の実際駆動力（ＦＡＮ）から、走行抵抗の速度関数成分（ｆｖ）および車両慣性力を減算して決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
走行抵抗の速度独立成分（Ｆα）が、特に一次の低域フィルタ（５）によりフィルタリングされることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
実際駆動力（ＦＡＮ）が、エンジン実際トルク（Ｍｉｉｓｔ）、車輪半径（ｒＲａｄ）、および変速比（ｕｅｉｓｔ）から決定されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
比燃料消費量（ｂｅＥＮＧ）が、特性曲線群から、エンジン回転速度（ｎｍｏｔ）およびエンジン実際トルク（Ｍｉｉｓｔ）の関数として決定されることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
所定の最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）の関数としての走行速度の制限が、加速ペダル位置の勾配が所定の値を下回るか、またはキックダウン機能（Ｂ＿ｋｄｏｗｎ）が非作動とされているときにのみ、実行されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
走行速度を、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量（Ｂｅｓｏｌｌ）が超えられない最大値（ｖｍａｘｂｅ）に制限するための手段（１５、３０）を備えたことを特徴とする自動車の走行速度の制限装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の走行速度の制限方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
未公開ドイツ特許出願第１０２０１１６０号から、自動車走行速度の制限方法が既知である。
〔発明の利点〕
本発明による自動車の走行速度の制限方法および制限装置は、従来技術に比較して、走行速度が、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量が超えられない最大値に制限されるという利点を有している。このようにして、短期間の加速を制限することなく、設定可能な定常燃料消費量が保持可能である。したがって、車両ドライバによる経済的な走行方式の自動化が可能である。
【０００３】
本発明による自動車の走行速度の制限方法はさらに、有利な改良および改善が可能である。
走行速度に対する最大値が、所定の最大燃料消費量と実際運転点におけるエンジンの比燃料消費量との間の比から得られる車両最大駆動力から、走行抵抗の速度関数成分に対する反転特性曲線により決定されるとき、それは特に有利である。このようにして、走行速度に対する最大値が、特に簡単且つ少ない費用で決定可能である。最大駆動力が、走行抵抗の速度独立成分により補正されるとき、それは特に有利である。このようにして、走行速度に対する最大値の決定精度が高められる。
【０００４】
他の利点は、走行抵抗の速度独立成分が、特に一次の低域フィルタによりフィルタリングされることにある。このようにして、走行抵抗の速度独立成分の計算におけるノイズ影響が十分に平滑化可能である。
【０００５】
さらに、所定の最大燃料消費量の関数としての走行速度の制限が、加速ペダル位置が所定の値を下回るか、またはキックダウン機能が非作動とされているときにのみ、実行されるとき、それは特に有利である。このようにして、ドライバができるだけ高い走行速度の達成を希望する走行状況においては、燃料消費量の関数としての走行速度の制限が無効とされることが保証される。したがって、例えば追越し過程における安全性が保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に、自動車内の速度制限装置がブロック系統図の形で示されている。この場合、自動車の走行速度の制限装置１０が設けられている。制限装置１０は入力／操作ユニット２０を含み、入力／操作ユニット２０は、走行速度が制限されるべき最大値ｖｍａｘｂｅの決定手段１５と結合されている。走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅは、本来の速度制限機能を実行する手段３０に出力される。この場合、手段３０は、車両の実際走行速度が走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅを超えないことを保証する。入力／操作ユニット２０を介して、自動車ドライバは、定常走行速度に対する最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌを設定可能である。さらに、ドライバは、入力／操作ユニット２０を介して、決定手段１５が走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅを定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数として決定するように、決定手段１５を作動可能である。決定手段１５を作動させるために、入力／操作ユニット２０は、作動化信号″ＥＩＮ″を発生する。同様に、ドライバは、入力／操作ユニット２０を介して、走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅが定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数として決定されないように、決定手段１５を非作動化可能である。このために、入力／操作ユニットは、決定手段１５に対して非作動化信号″ＡＵＳ″を発生する。
【０００７】
さらに図１にエンジン制御手段２５が示され、エンジン制御手段２５は、制限装置１０、この場合決定手段１５に、変速比ｕｅｉｓｔ、エンジン回転速度ｎｍｏｔ、エンジン実際トルクＭｉｉｓｔ、車両実際加速度ａｉｓｔ、車両実際速度ｖｉｓｔ、および自動変速機が使用されているときに車両のキックダウンが操作されたかどうかを示すビットＢ＿ｋｄｏｗｎに対する値を伝送する。変速比ｕｅｉｓｔ、エンジン回転速度ｎｍｏｔ、エンジン実際トルクＭｉｉｓｔ、実際加速度ａｉｓｔ、および実際速度ｖｉｓｔに対する値の決定は、従来技術から既知のように行われる。キックダウン操作のためのビットＢ＿ｋｄｏｗｎは、キックダウンの操作においてセットされ、他の場合にリセットされる。
【０００８】
図２に、決定手段１５の構成並びに本発明による方法のフローを説明するための機能図が示されている。この場合、エンジン消費量特性曲線群３５が設けられ、エンジン消費量特性曲線群３５に、エンジン回転速度ｎｍｏｔおよびエンジン実際トルクＭｉｉｓｔが入力変数として供給されている。出力変数として、エンジン回転速度ｎｍｏｔおよびエンジン実際トルクＭｉｉｓｔにより示されている実際運転点における車両エンジンの比燃料消費量ｂｅＥＮＧが得られる。エンジン消費量特性曲線群３５は通常各エンジンに対してエンジン・メーカーにより決定され、したがって従来技術から既知である。第１の結合点４０において、エンジンの比燃料消費量ｂｅＥＮＧが変速比ｕｅｉｓｔと乗算される。乗算結果は第２の結合点４５において車両車輪の車輪半径ｒＲａｄと乗算され、この場合、車輪半径ｒＲａｄは決定手段１５内において既知であり且つそこに記憶されていてもよく、またはエンジン制御手段２５内において既知であり且つそこから決定手段１５に伝送されてもよい。乗算結果は、図２においてｂｅＰＴで示され、且つ第３の結合点５０に供給される。第３の結合点５０において、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌおよび乗算結果ｂｅＰＴから商が形成され、これにより車両最大駆動力ＦＢＥｓｏｌｌが次のように得られる。
【０００９】
【数１】
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エンジン実際トルクＭｉｉｓｔはさらに第４の結合点５５に供給され、そこにおいて変速比ｕｅｉｓｔと乗算される。乗算結果は第５の結合点６０に供給され、そこにおいて車輪半径ｒＲａｄと乗算される。乗算結果は車両の実際駆動力ＦＡＮである。
【００１０】
第６の結合点６５において、車両の実際加速度ａｉｓｔが車両の質量ＭＦｚｇと乗算される。乗算結果は車両慣性力Ｔである。車両質量ＭＦｚｇは決定手段１５内において既知であり且つそこに記憶されていてもよい。代替態様として、車両質量ＭＦｚｇがエンジン制御手段２５内において既知であり且つそこから決定手段１５に伝送されてもよい。車両の実際速度ｖｉｓｔが、第１の特性曲線８５に入力変数として供給される。第１の特性曲線８５は、実際速度ｖｉｓｔから車両の走行抵抗の速度関数成分ｆｖを提供する。第７の結合点７０において、慣性力Ｔおよび走行抵抗の速度関数成分ｆｖが相互に加算される。加算結果は、第８の結合点７５において車両の実際駆動力ＦＡＮから減算される。減算結果は、実際加速度ａｉｓｔに対する測定値へのノイズ影響を平滑化し且つ走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの急変を阻止するために、フィルタ５に供給される。フィルタ５は、例えば一次の低域フィルタであってもよい。フィルタ５の平滑化出力信号は、走行抵抗の速度独立成分Ｆαとして第２の結合点８０に供給され、そこにおいて最大駆動力ＦＢＥｓｏｌｌから減算される。減算結果は、入力変数として第２の特性曲線９０に供給され、第２の特性曲線９０は、第１の特性曲線８５の反転であり且つ速度値ｆｖ−１を提供し、速度値ｆｖ−１は制御スイッチ１００の第１の入力１０５に供給されている。制御スイッチ１００の第２の入力１１０に所定の絶対最高速度ＶＭＡＸが供給され、所定の絶対最高速度ＶＭＡＸは、予め固定設定されていても、または同様にユーザにより入力／操作ユニット２０に設定されてもよい。制御スイッチ１００はＯＲゲート９５を介して操作され、ＯＲゲート９５に、入力変数として、非作動化信号″ＡＵＳ″およびキックダウンに対するビットＢ＿ｋｄｏｗｎが供給されている。ＯＲゲート９５の両方の入力変数″ＡＵＳ″、Ｂ＿ｋｄｏｗｎのいずれかがセットされている場合、即ちキックダウンが操作されたか、またはドライバが、入力／操作ユニット２０において、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの設定を非作動とした場合、ＯＲゲートの出力はセットされ、且つ制御スイッチ１００の第２の入力１１０を出力１１５と結合させるように、制御スイッチ１００を操作する。走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅとして、この場合には、所定の絶対最高速度ＶＭＡＸが手段３０に供給される。これに対して、ＯＲゲート９５の出力がリセットされている場合、即ちキックダウンが操作されていないか、または定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの決定が入力／操作ユニット２０においてドライバにより非作動とされていない場合、ＯＲゲート９５のリセットされている出力により、制御スイッチ１００は、第１の入力１０５を出力１１５と結合するように操作され、これにより、第２の特性曲線９０の出力ｆｖ−１が走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅとして手段３０に供給される。
【００１１】
手段３０により形成される速度制限機能は、ドライバに走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの設定を可能にする車両の縦方向運動機能であり、この最大値ｖｍａｘｂｅは、車両の実際速度ｖｉｓｔによって超えられてはならないものである。これは走行安全性に有効であるのみならず、燃料消費量にも有効である。ドライバが希望の燃料消費量に制限するための速度制限機能を利用したい場合、これは走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの設定のみによっては可能ではなく、その理由は、燃料消費量は、例えば勾配、エンジン運転点、または向かい風のような、速度独立パラメータの関数でもあるからである。燃料消費量は、この実施例においては、単位距離燃料消費量、即ち走行距離当たりの燃料消費量、例えば走行距離１００ｋｍ当たりの燃料消費量である。
【００１２】
ここに記載の決定手段１５により、走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅが、第２の特性曲線９０の出力ｆｖ−１として、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌが超えられないように計算される。走行距離当たりの燃料消費量に対する実際値Ｂｅは次式により計算される。
【００１３】
【数２】
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目的は、方程式（２）を実際速度ｖｉｓｔに関して解くことである。ここで、走行距離当たりの燃料消費量に対する実際値Ｂｅを、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌにより置き換えたとき、実際速度の代わりに、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌに対応する、走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅが得られる。この場合、車両の機動性を損なわないためには、車両速度は、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅ以下に制限されてはならない。したがって、最大値ｖｍａｘｂｅは、車両の実際加速度ａｉｓｔが０に等しく且つ方程式（２）内の車両ブレーキ力Ｆｂｒも同様に０に等しい定常駆動の場合に得られる走行速度に対してのみ計算される。車両の走行抵抗は、方程式（２）内の転がり抵抗Ｆｒｏｌｌおよび空気抵抗Ｆａｉｒから構成される速度関数成分ｆｖと、勾配抵抗および向かい風による力からなる速度独立成分Ｆαとからなっている。即ち、方程式（２）において実際加速度ａｉｓｔおよびブレーキ力Ｆｂｒがそれぞれ０にセットされた場合、方程式（２）から次式が得られる。
【００１４】
【数３】
2005536384.tif 000005
方程式（３）から同様に次式が得られる。
【００１５】
【数４】
2005536384.tif 000006
方程式（４）の右辺は、転がり抵抗Ｆｒｏｌｌおよび空気抵抗Ｆａｉｒにより形成される平均された力に対応する。方程式の左辺の商は、変速比ｕｅｉｓｔおよび車輪半径ｒＲａｄとの乗算後の車両駆動力ＦＢｅと解釈され、車両駆動力ＦＢｅは、実際運転点におけるエンジンの比燃料消費量ｂｅＥＮＧに関連する走行距離当たりの燃料消費量の実際値から得られる。方程式（４）の右辺は、車両実験において、実際速度ｖｉｓｔに対する第１の特性曲線ｆｖ（ｖｉｓｔ）として決定されてもよい。この場合、決定は次のように行われてもよい。
【００１６】
車両は、無風状態且つ平坦な走行路面上において、定常実際速度ｖｉｓｔで運転される。このとき、任意の時間区間の間、図２において第４の結合点５５および第５の結合点６０により示されているように、エンジン実際トルクＭｉｉｓｔから車両の実際駆動力ＦＡＮが決定される。上記の車両実験は、可能な車両の実際速度ｖｉｓｔの全スペクトルを十分な密度でカバーする複数の車両の実際速度ｖｉｓｔに対して実行される。このようにして、第１の特性曲線８５が形成される。車両の実際速度ｖｉｓｔは、このとき第１の特性曲線８５の支持位置を示す。
【００１７】
したがって、上記の車両実験により、方程式（４）から次の関係が得られる。
【００１８】
【数５】
2005536384.tif 000007
車両実際速度ｖｉｓｔの関数としての走行抵抗は単調増加である。したがって、関数ｆｖ（ｖｉｓｔ）に対応する第１の特性曲線８５は反転可能である。このとき、第１の特性曲線８５の反転は関数ｆｖ−１（ｖｉｓｔ）に対応し且つ第２の特性曲線９０に対応する。第２の特性曲線９０は，方程式（５）を車両の実際速度ｖｉｓｔに関して解くことを可能にする。
【００１９】
【数６】
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ここで、走行距離当たりの燃料消費量に対する実際値Ｂｅが、定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌにより置き換えられた場合、方程式（６）において、第２の特性曲線９０の出力ｆｖ−１として、車両実際速度ｖｉｓｔの代わりに車両速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅが得られる。これが次の方程式に示されている。
【００２０】
【数７】
2005536384.tif 000009
エンジン消費量特性曲線群３５は、方程式（７）において、ｂｅＥＮＧ（ｎｍｏｔ、Ｍｉｉｓｔ）として表わされ且つ上記のように通常各エンジンに対してエンジン・メーカーにより決定されているので、決定手段１５内に従来技術から既知のように設定されている。定常走行速度に対して設定された最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌは、入力／操作ユニット２０においてドライバにより設定可能である。即ち、さらに走行抵抗の速度独立成分Ｆαのみが計算されなければならない。走行抵抗の速度独立成分Ｆαは、図２に示すように、車両実際駆動力ＦＡＮから走行抵抗の速度関数成分ｆｖおよび ＭＦｚｇ＊ａｉｓｔ により表わされる慣性力Ｔが減算されることにより、車両の力釣合いから、次の方程式により得られる。
【００２１】
【数８】
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車両の実際駆動力ＦＡＮは、図２に示されているように、エンジン実際トルクＭｉｉｓｔ、変速比ｕｅｉｓｔおよび車輪半径ｒＲａｄから形成可能である。実際加速度ａｉｓｔに対するノイズ値に基づく走行速度に対する最大値ｖｍａｘｂｅの急変による不快な車両特性を阻止するために、図２に示すように、走行速度の速度独立成分Ｆαは、例えば一次の低域フィルタによりフィルタリングされる。図２に示され且つ図２に関して説明されたように、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度の制限は、キックダウン機能が非作動とされているとき、即ちビットＢ＿ｋｄｏｗｎがリセットされているときにのみ実行される。追加態様または代替態様として、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度の制限は、加速ペダル位置の勾配が所定の値を下回っているときにのみ実行されるように設計されていてもよい。加速ペダル位置の勾配が所定の値を超えている場合、キックダウン機能の場合と同様に、ドライバはできるだけ急速に加速したいことが検出されるので、この場合においてもまた、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度の制限は中止されるべきであり、その代わりに走行速度は所定の絶対最高速度ＶＭＡＸにより制限されるべきである。さらに、図２に関して説明されたように、所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数としての走行速度の制限は、ドライバが入力／操作ユニット２０において作動化信号″ＥＩＮ″をセットして決定手段１５を作動したときにのみ実行されるように設計されていてもよい。この場合、非作動化信号″ＡＵＳ″はリセットされている。図２に示されているように、ドライバが入力／操作ユニット２０において非作動化信号″ＡＵＳ″をセットすることにより決定手段１５を非作動とした場合、走行速度の制限は所定の最大燃料消費量Ｂｅｓｏｌｌの関数として実行されず、その代わりに、走行速度の制限は所定の絶対最高速度ＶＭＡＸにより行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明による装置を用いた走行速度制限のブロック系統図を示す。
【図２】図２は、本発明による装置の構成および本発明による方法のフローを説明するための機能図を示す。
【図１】
2005536384.tif 000011
【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月16日(2004.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005536384.tif 000013
【図２】
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【国際調査報告】
2005536384.tif 000015
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