CN104736371A - 主动型加速踏板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(10)的主动型加速踏板(12)，其包括：踏板位置传感器(26)，所述踏板位置传感器被实施为用于检测所述主动型加速踏板(12)的踏板杠杆(14)的位置并且将其转化成踏板位置信号(52)；致动器(16)，所述致动器被实施为用于给出触觉的反馈到所述踏板杠杆(14)上；致动器控制装置(28)，所述致动器控制装置被实施为用于控制所述致动器(16)。所述踏板位置传感器(26)被实施为用于将踏板位置信号(52)传递给所述车辆(10)的中央马达控制装置(18)，所述马达控制装置(18)通过所述踏板位置信号控制所述车辆(10)的驱动装置(20)。所述致动器控制装置(28)被实施为用于接收来自所述踏板位置传感器(26)的踏板位置信号(52，54)。

Description

主动型加速踏板
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的主动型加速踏板、一种用于主动型加速踏板的控制系统和一种车辆。
背景技术
主动型油门踏板或者说加速踏板可以通过触觉信号给驾驶员不同的反馈。为此，主动型加速踏板装备合适的致动器。致动器的控制通过本地的致动器控制装置、电子设备进行，所述电子设备同样可以集成到加速踏板中并且例如通过信号经由CAN总线触发。
由于安全原因，致动器机械地耦合到加速踏板上，从而只能将沿着踏板复位方向的力从致动器传递到加速踏板上。在机械的解决方案中可以使踏板与致动器解耦地运动，但是机械的解决方案对于致动器的方位调节除了致动器位置之外还需要踏板位置。
踏板角度，也就是加速踏板杠杆的当前姿态，可以通过两个冗余的传感器元件检测并且告知ECU，也就是中央马达控制装置。在此，为了分析处理和诊断目的，一般对于这两个传感器元件的两个冗余的信号提出特别高的精度需要，例如关于测量值、同步和两个信号彼此的关系。
因此不利的是，将通往中央马达控制装置的信号导线(所述信号导线分别与传感器元件连接)中的至少一个“搭线”、告知致动器控制装置并且在那儿分析评估，因为致动器控制装置一般通过其他电压供应装置和通过其他接地连接工作并且因此例如由于地偏移导致信号偏移并且因此不再满足同步要求。
因此，通常为致动器使用第二踏板位置传感器，所述第二踏板位置传感器提供用于致动器控制的信号，以便避免上述的缺点。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种可靠的并且简单构造的主动型加速踏板。
该任务通过独立权利要求的主题解决。
本发明的其他实施形式由从属权利要求和下面的说明中得出。
本发明的一个方面涉及用于车辆例如小客车、载重车或者公共汽车的主动型加速踏板。
根据本发明的一个实施形式，主动型加速踏板包括踏板位置传感器，致动器和致动器控制装置，所述踏板位置传感器被实施为用于检测主动型加速踏板的踏板杠杆的位置并且将其转化成踏板位置信号，所述致动器被实施为用于给出触觉的反馈到踏板杠杆上，所述致动器控制装置被实施为用于控制致动器。踏板位置信号可以例如是电压信号，电压信号的高低与踏板位置或者踏板角度有关。触觉反馈可以是由致动器产生的附加力，该力反作用于驾驶员的力。触觉反馈也可以是踏板杠杆的振动或者运动。
踏板位置传感器被实施为用于将信号传递给车辆的中央马达控制装置，马达控制装置通过所述信号控制车辆的驱动装置。例如踏板位置传感器可以通过模拟导线与中央马达控制装置连接。此外，致动器控制装置被实施为用于接收并且特别是进一步处理直接或间接来自踏板位置传感器的踏板位置信号。
因此，主动型加速踏板可以具有仅仅一个踏板位置传感器(但是所述踏板位置传感器可以包括多个冗余的传感器元件)，所述踏板位置传感器与中央马达控制装置连接并且所述踏板位置传感器也提供用于致动器的踏板位置信号。因此，检测踏板位置用于在踏板控制电子设备或者致动器控制装置中对致动器的位置调节不需要附加的传感器并且对于中央马达控制装置确保到作用于冗余的踏板传感器信号的反作用自由度。由此，得出结构空间、布线和成本优点。
致动器控制装置可以是本地的致动器控制装置。也就是说，其可以位于自身的壳体中、位于与主动型加速踏板的踏板位置传感器和/或其他的部件相同的电路板和/或组件上。
根据本发明的一个实施形式，致动器控制装置通过直接的信号连接与踏板位置传感器连接。直接的信号连接可以通过相同组件或者电路板的导线进行，传感器和致动器控制装置设置在所述组件或者电路板上。因此，踏板位置传感器被实施为用于通过第一导线为中央马达控制装置提供第一踏板位置信号并且通过第二导线为致动器控制装置提供第二踏板位置信号。
根据本发明的一个实施形式，致动器控制装置通过信号连接与踏板位置传感器连接，所述信号连接被实施为用于传递脉宽调制信号。踏板位置传感器可以被实施为用于产生脉宽调制信号。在脉宽调制信号的情况下，不分析评估信号的绝对的电压电平，而是占空比。脉宽调制信号的电压电平中的公差可以是不太重要并且因此可以忽略不计。
根据本发明的一个实施形式，致动器控制装置通过SPI连接(英语为：Serial Peripheral Interface，串行外设接口)与踏板位置传感器连接。替代地，踏板位置信号的传输经由SPI总线进行。踏板位置传感器可以被实施为用于产生SPI信号。
总地来说，检测到的踏板位置或者踏板姿态通过存在于传感器芯片中的PWM通道或者SPI通道传输给致动器控制装置，而不会在此(例如通过地偏移)导致反作用于用于中央马达控制装置(可能是冗余的)的踏板位置信号。
根据本发明的一个实施形式，踏板位置传感器包括两个传感器元件，其中，这两个传感器元件与中央马达控制装置连接。这两个传感器元件可以位于一个公共的电路板或者公共的芯片上和/或给中央马达控制装置提供冗余的踏板位置信号。这两个传感器元件中的仅仅一个可以与致动器控制装置连接和/或为致动器控制装置提供踏板位置信号。
本发明的另一方面涉及用于如上和如下描述的主动型加速踏板的控制系统。控制系统包括中央马达控制装置和用于主动型加速踏板的致动器的本地致动器控制装置。中央马达控制装置被实施为用于从踏板位置传感器接收踏板位置信号，例如通过直接的连接，例如通过引导电压的导线，所述导线的电压高低再现踏板位置或者踏板角度。然后，马达控制装置可以将模拟踏板位置信号转化成数字踏板位置信号并且继续处理。
根据本发明的一个实施形式，中央马达控制装置被实施为用于处理踏板位置信号并且通过总线连接传递给致动器控制装置(例如以数字形式)。总线可以在此是CAN总线，中央马达控制装置和致动器控制装置与该CAN总线连接。
致动器控制装置可以间接地从中央马达控制装置接收来自踏板位置传感器的踏板位置信号，所述踏板位置信号可以由中央马达控制装置准备。在踏板位置传感器和致动器控制装置之间的直接的(物理)连接是不必要的。以这种方式，致动器控制装置和踏板位置传感器完全电流解耦。因此，踏板位置信号可以通过一总线系统传递给致动器控制装置。
根据本发明的一个实施形式，中央马达控制装置被实施为用于形成踏板位置信号的时间导数和/或对踏板位置信号削波并且传递给致动器控制装置。通常，可以将函数(或功能)从致动器控制装置可以移动到中央马达控制装置中。
根据本发明的一个实施形式，中央马达控制装置被实施为用于将来自踏板位置传感器的踏板位置信号的序列综合成经过滤波的踏板位置信号并且将经过滤波的踏板位置信号传递给致动器控制装置。
本发明的另一方面涉及具有如上和如下所述的主动型加速踏板或者控制系统的车辆。
附图说明
以下参照附图详细地说明本发明的实施例。
图1示意地示出了根据本发明的一个实施形式的具有主动型加速踏板的车辆；
图2示意地示出了根据本发明的一个实施形式的用于主动型加速踏板的控制系统；
图3示意地示出了根据本发明的另一个实施形式的用于主动型加速踏板的控制系统；
图4示意地示出了根据本发明的另一个实施形式的用于主动型加速踏板的控制系统；
图5示出了根据本发明的一个实施形式的踏板状态信号；
图6示出了根据本发明的一个实施形式的削波的踏板状态信号。
基本上相同的或者类似的部件设置相同的标号。
具体实施方式
图1示出了具有主动型加速踏板12的车辆10，所述加速踏板包括踏板杠杆14和致动器16(例如具有马达)，所述踏板杠杆可以被驾驶员用脚操纵。中央的马达控制装置18从主动型加速踏板12获得关于踏板杠杆14的踏板位置的传感器信号并且相应地控制车辆10的驱动装置20，例如内燃机或者电动机。
图2详细地示出了用于主动型加速踏板12的控制系统22。主动型加速踏板12在此包括多个机械部件，例如踏板杠杆14、用于踏板杠杆14的复位弹簧24以及致动器16，所述机械部件与电子部件、例如踏板位置传感器26和致动器控制装置28一起安装在一个共同的组件或者踏板模块中。
踏板位置传感器26具有两个冗余的传感器元件30，例如在一个共同的踏板传感器电路板或者共同的芯片上。这两个传感器元件30分别通过模拟连接32与中央马达控制装置18连接。在此，导线中的每一个都具有用于电压供应的导线U1、U2、用于接地的导线M1、M2和用于踏板位置信号的导线S1、S2。踏板杠杆16的踏板位置通过这两个冗余的踏板角度传感器30线性地检测。这两个踏板角度传感器30由中央马达控制装置18供应电压并且将踏板角度报告给中央马达控制装置。
这两个传感器元件30中的一个被实施为用于产生脉宽调制的踏板位置信号并且在附加的输出端输出。该踏板位置信号通过该主动型加速踏板12的本地导线37传递给致动器控制装置并且在那儿被进一步处理。
正如中央马达控制装置18那样，致动器控制装置28与地导线34和电池电压导线36连接。在这两个存在的踏板角度传感器30中的一个中，设置脉宽调制的输出通道并且将其用来将踏板角度传输给主动型加速踏板12的主动部分的踏板控制电子设备28。
此外，致动器控制装置28可与一CAN总线38连接。
图3示意地示出了控制系统22的另一实施形式。在图3中，所述两个传感器元件30中的一个被实施为用于产生SPI信号。致动器控制装置28通过本地SPI连接40(具有四个导线)与传感器元件30之一连接。踏板角度向所述主动型加速踏板12的主动部分的踏板控制电子设备28的传递可以通过一SPI总线40进行。
图4示出了主动型加速踏板12的控制系统22的另一实施形式。在该实施形式中，在踏板位置传感器26和致动器控制装置28之间不存在直接的(电流的)连接。
不仅致动器控制装置28而且中央的马达控制装置18都包括CAN节点42，所述致动器控制装置和中央的马达控制装置通过所述CAN节点分别与所述CAN总线38连接。
来自所述连接32的模拟踏板位置信号在中央马达控制装置18的模/数转换器44中转化成数字信号、在滤波器46中滤波并且在削波元件48中削波。例如，踏板位置可以通过传感器元件30线性地检测并且取消在踏板杠杆14的止挡上的信号的削波并且取而代之地在中央马达控制装置18中进行。
图5示出了踏板位置信号，其可由所述踏板位置传感器26产生。在图5的图表中，向右是踏板角度a并且向上是传感器电压U。从图5可看出，(原始)踏板位置信号52与踏板角度a线性相关。
图6示出了类似于图5的经过削波的踏板位置信号54，所述踏板位置信号可由削波元件48形成。在最小的踏板角度a0和最大的踏板角度a1之间，踏板位置信号54与角度a线性相关。在该界限之外，其具有最小或者最大的恒定值。
再次参见图4，中央马达控制装置又可以具有求导元件50，通过所述求导元件可以形成踏板位置信号的时间导数。
踏板位置信号在中央马达控制装置18中的检测能够以中央马达控制装置18的最小时间光栅、例如每1ms进行。因为CAN总线38的传递率可以是其数倍，例如每10ms，所以多余的信号值可以在所述1ms的中间时间点中被使用，以便过滤传感器信号和必要时形成时间导数。然后，经过滤波的信号为了内部再利用在中央马达控制装置18中被削波并且可以被削波地和/或不被削波地发送给CAN总线38并且进一步传导给主动加速踏板12中的致动器控制装置28。必要时，也可以将踏板位置信号的时间导数同样通过CAN总线38传递给致动器控制装置28。
补充地指出，“包括”并不排除其他的元件和步骤并且“一个”或者“一”不排除多个。此外指出的是，参考上述实施例之一描述的特征或者步骤也可以与其他上述实施例的其他特征或者步骤组合使用。权利要求中的附图标记不应视作限制。

Claims (11)

1.一种用于车辆(10)的主动型加速踏板(12)，所述主动型加速踏板(12)包括：
踏板位置传感器(26)，所述踏板位置传感器被实施为用于检测所述主动型加速踏板(12)的踏板杠杆(14)的位置并且将该位置转化成踏板位置信号(52)；
致动器(16)，所述致动器被实施为用于向所述踏板杠杆(14)输出触觉反馈；
致动器控制装置(28)，所述致动器控制装置被实施为用于控制所述致动器(16)；
其中，所述踏板位置传感器(26)被实施为用于将踏板位置信号(52)传递给所述车辆(10)的中央马达控制装置(18)，所述马达控制装置(18)利用所述踏板位置信号控制所述车辆(10)的驱动装置(20)，
其特征在于，所述致动器控制装置(28)被实施为用于接收来自所述踏板位置传感器(26)的踏板位置信号(52，54)。
2.根据权利要求1所述的主动型加速踏板(12)，其中，所述致动器控制装置(28)通过一直接的信号连接(37，40)与所述踏板位置传感器(26)相连。
3.根据权利要求1或2所述的主动型加速踏板(12)，其中，所述致动器控制装置(28)通过一信号连接(37)与所述踏板位置传感器(26)相连，所述信号连接被实施为用于传递脉宽调制信号。
4.根据上述权利要求中任一项所述的主动型加速踏板(12)，其中，所述致动器控制装置(28)通过一SPI连接(40)与所述踏板位置传感器(26)相连。
5.根据上述权利要求中任一项所述的主动型加速踏板(12)，其中，所述踏板位置传感器(26)包括两个传感器元件(30)，其中，这两个传感器元件(30)与所述中央马达控制装置(18)相连，其中，这两个传感器元件(30)中的仅仅一个为所述致动器控制装置(28)提供踏板位置信号。
6.一种用于主动型加速踏板(12)的控制系统(22)，所述控制系统包括：
根据上述权利要求中任一项所述的主动型加速踏板(12)；和
中央马达控制装置(18)；
其中，所述中央马达控制装置(18)被实施为用于接收所述踏板位置传感器(26)的踏板位置信号(52)。
7.根据权利要求6所述的控制系统(22)，其中，所述中央马达控制装置(18)被实施为用于处理所述踏板位置信号(52)并且将所述踏板位置信号通过一总线连接(38)传递给所述致动器控制装置(28)。
8.根据权利要求6或7所述的控制系统(22)，其中，所述中央马达控制装置(18)被实施为用于形成所述踏板位置信号(52)的时间导数并且将所述时间导数传递给所述致动器控制装置(28)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的控制系统(22)，其中，所述中央马达控制装置(18)被实施为用于对所述踏板位置信号(54)进行削波。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的控制系统(22)，其中，所述中央马达控制装置(18)被实施为用于将来自踏板位置传感器(26)的踏板位置信号的序列综合成经过滤波的踏板位置信号并且将经过滤波的踏板位置信号传递给所述致动器控制装置(28)。
11.一种车辆(10)，其具有根据权利要求1至5中任一项所述的主动型加速踏板(12)或者具有根据权利要求6至10中任一项所述的控制系统(22)。
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