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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Stelleinrichtung, die zum Einstellen eines ersten oder zweiten Fahrmodus eines Fahrzeugs geeignet ist und ein Verfahren zum Einstellen eines ersten und zweiten Fahrmodus in einem Fahrzeug.
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Der Antrieb moderner Fahrzeuge kann unter Berücksichtigung verschiedener Bedingungen an ein gewünschtes Fahrverhalten angepasst werden. Dazu wird ein Überwachungssystem verwendet, das mit einem Fahrprogramm optimale Stellgrößen für den Fahrzeugantrieb berechnet. Ein derartiges Fahrprogramm kann auf einen optimalen Kraftstoffverbrauch ausgelegt sein. Zur Einstellung der Stellgrößen am Fahrzeugantrieb gibt es diesbezüglich zwei verschiedene Strategien.
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Im Rahmen eines sogenannten Öko-Pedals, wie beispielsweise eines Force-Feedback Pedals, zeigt eine Kraftschwelle am Fahrpedal die optimale Stellung des Fahrpedals für einen optimalen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs an. Diese Anzeige stellt sozusagen eine unverbindliche Empfehlung zur Orientierung dar. Die Einstellung des Fahrzeugantriebs an den optimalen Kraftstoffverbrauch führt der Fahrer letztendlich mit dem Fahrpedal selbst durch. Eine Mobilisierung von mehr Leistung und damit eine bessere Fahrleistung kann durch eine Übertretung der durch das Öko-Pedal vorgegebenen Kraftschwelle erreicht werden. Die Einstellung des optimalen Kraftstoffverbrauchs erfolgt rein über die Stellung des Fahrpedals und damit über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Der optimale Kraftstoffverbrauch könnte durch weitere Einstellungen am Fahrzeugantrieb weiter gesenkt werden, was jedoch nur mit dem Öko-Pedal nicht möglich ist. Daher wird im Rahmen einer zweiten Fahrstrategie ein sogenanntes Ökoprogramm per Software aktiviert, das die Motor- und Getriebesteuerung sowie verschiedene Nebenaggregate und -systeme auf einen optimalen Kraftstoffverbrauch einstellt. Meistens wird dazu die Motorleistung beträchtlich zurückgenommen, Getriebeschaltpunkte werden geändert oder automatische Kupplungen werden für das Rollen ohne Antriebsmoment geöffnet. Zur Mobilisierung von mehr Leistung steht ein sogenannter Kickdown zur Verfügung, mit dem das Ökoprogramm verlassen werden kann. Der Fahrer aktiviert den Kickdown, wenn er das Fahrpedal bis zum Anschlag durchtritt. Manche Verkehrssituationen lassen sich so durch eine große Beschleunigung entschärfen. Klassisches Beispiel ist der Abbiegevorgang bei einer relativ kleinen Lücke im laufenden Verkehr.
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Der Kickdown hat jedoch den Nachteil, dass die Antriebssteuerung bei seiner Aktivierung aufgrund der nun antriebsoptimierten Einstellung des Getriebes in den Gängen zurückschaltet und aufgrund der Stellung des Fahrpedals Vollgas gibt. Das heißt, der Motor dreht hochtourig und das Fahrzeug beschleunigt mit Vollgas. Der Kickdown erlaubt so nur den Abruf der vollen Leistung des Fahrzeuges. Einstellungen zwischen der maximalen Leistung des Ökoprogramms und der maximalen Leistung des Fahrzeugs sind nicht möglich. Dieses Problem ist bereits aus herkömmlichen Automatikfahrzeugen bekannt. Beim Kickdown aus dem Ökoprogramm verschärft sich das Problem jedoch noch einmal ganz beträchtlich. Es kann durchaus sicherheitskritische Ausmaße annehmen.
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Die US 2008/02 45 338 A1 beschreibt ein Verfahren zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird eine Motorleistung des Verbrennungsmotors als eine Funktion einer Position eines Gaspedals gemäß einer Variabel eingestellt. Das Gaspedal ist in einem mechanisch definierten Einstellbereich zwischen einer initialen Stellung und einer spezifischen Gaspedalstellung einstellbar. Durch Einstellen des Gaspedals auf die spezifische Gaspedalstellung wird der Verbrennungsmotor mit einer verbrauchsoptimierten Ausgangsleistung bezogen auf die momentane Motorgeschwindigkeit angesteuert, was einen minimalen Kraftstoffverbrauch bei der momentanen Motordrehzahl bewirkt.
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Eine in der
WO 2009/0 68 960 A2 vorgeschlagene Steuereinheit einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung umfasst ein Modul zum Empfangen eines EIN-Signals von einem ECO-Schalter, ein Modul zum Reduzieren eines oberen Hochsetz-Grenzwerts eines Spannungswandlers von einem vorgegebenen normalen oberen Grenzwert auf einen eingeschränkten oberen Grenzwert mit einer vorgegebenen Spannungsreduktionsrate und ein Modul zum Bestimmen einer Drosselklappenöffnung. Wenn festgestellt wird, dass die Drosselklappenöffnung gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, während der ECO-Schalter eingeschaltet ist, wird der obere Hochsetz-Grenzwert des Spannungswandlers mit einer vorgegebenen Spannungsanstiegsrate von dem eingeschränkten oberen Grenzwert wieder auf den normalen oberen Grenzwert gebracht.
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Die
DE 196 30 156 A1 beschreibt eine Steuerung eines selbsttätig schaltenden Getriebes oder eines stufenlosen Getriebes mit selbsttätiger Übersetzungsverstellung, wobei eine Antriebseinheit aus Brennkraftmaschine und Getriebe mittels eines Fahrpedals beeinflussbar ist und ein von der Stellung des Fahrpedals abhängiger Signalwert zur Auswahl eines Fahrprogramms herangezogen wird. Im Bereich unterhalb der vollen Auslenkung des Fahrpedals wird durch eine Stufung der Reaktionskraft des Fahrpedals auf den Fahrerfuß eine Bezugsstellung im Fahrpedalweg erzeugt, ab welcher der Motor mit Volllast betrieben wird. Eine Fahrpedalstellung unterhalb der Bezugsstellung führt zur Auswahl eines ökonomischen Fahrprogramms und eine Fahrpedalstellung oberhalb der Bezugsstellung zur Auswahl eines leistungsorientierten Fahrprogramms.
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Die US 2006/01 09 098 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen von für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs relevanten Informationen, die es dem Fahrer des Fahrzeugs ermöglichen, Informationen über ein Energieeffizienzoptimum des Fahrzeugs zu erhalten. Die Informationen werden durch einen Betriebspunkt einer Antriebseinheit des Fahrzeugs vermittelt. Als Funktion des Betriebspunkts wird an einem Fahrpedal des Fahrzeugs ein haptisches Signal erzeugt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern einer Stelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 anzugeben, mit denen an einem Fahrzeug eine Fahrleistung zwischen der maximalen Leistung eines Fahrmodus des Fahrzeugs und der maximalen Leistung des Fahrzeugs einstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 7. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weitergestaltungen der Erfindung auf.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Schaltpunkt zum Verlassen des Ökoprogramms an eine Umschaltstellung des Fahrpedals vor der Maximalstellung des Fahrpedals zu verschieben. Auf diese Weise steht ein virtueller Kickdown zur Verfügung, der bei der Aktivierung nicht zu einem Abruf der maximalen Leistung des Fahrzeugs, sondern zum Wechsel in das Normalprogramm des Fahrzeugs führt, so dass der Fahrer das Fahrzeug innerhalb dieses Normalprogramms dosiert weiter beschleunigen kann.
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Daher gibt die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern einer Stelleinrichtung an, die zum Einstellen eines ersten oder zweiten Fahrmodus eines Fahrzeugs geeignet ist. Die durch die Stellung eines Fahrpedals einstellbare verfügbare Antriebsleistung für das Fahrzeug ist im ersten Fahrmodus kleiner ist als im zweiten Fahrmodus. Die Vorrichtung steuert die Stelleinrichtung derart, dass die Stelleinrichtung den ersten Fahrmodus einstellt, wenn die Fahrpedalstellung kleiner als eine Umschaltstellung ist, also das Fahrpedal nicht bzw. zur Umschaltstellung durchgetreten ist, und den zweiten Fahrmodus einstellt, wenn die Fahrpedalstellung größer als die Umschaltstellung ist, also das Fahrpedal über die Umschaltstellung hinaus durchgetreten ist. Da die Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Fahrmodus vor der Maximalstellung des Fahrpedals erfolgt kann der Fahrer nicht nur intuitiv und ohne nachzudenken zwischen den beiden Modi ohne weiteren Kontrollaufwand umschalten, er kann den Übergang zwischen den Modi auch weich gestalten. Die Umschaltung mit dem Fahrpedal ermöglicht es dem Fahrer weiterhin zwischen den Modi jederzeit und ohne Zeitverlust zu wechseln. Die Vorrichtung ist vorgesehen, um eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen, wann die Umschaltstellung mit dem Fahrpedal erreicht ist, zu steuern. So wird ein eindeutiges Signal bereitgestellt, dass dem Fahrer nicht nur die Umschaltung zwischen dem Ökoprogramm und dem Normalprogramm erleichtert, sondern auch die Anwendung Ökoprogramms, im Rahmen dessen Motorleistung und Fahrverhalten des Fahrzeugs auf einen möglichst sparsamen Umgang mit dem Kraftstoff programmiert sind. Die Vorrichtung kann vorzugsweise die Anzeigevorrichtung aufweisen, wobei die Anzeigevorrichtung als Force Feedback Kraftstufe ausgebildet und zur Ausgabe einer Kraftschwelle am Fahrpedal vorgesehen ist, wenn das Fahrpedal im Bereich der Umschaltstellung bewegt wird. Die Kraftstufe kann dabei gerade so hoch sein, dass eine eindeutige Signalwirkung erzeugt wird und ein unbeabsichtigtes Übertreten ausgeschlossen ist. Dementsprechend leicht kann der Fahrer die Kraftschwelle ignorieren und das Fahrpedal weiter durchtreten. Auf diese Weise wird die Signalwirkung der Anzeigevorrichtung in die Fahrpedalkennlinie integriert. Die Kraftschwelle wird ausschließlich ausgegeben, wenn das Fahrpedal von einer Fahrpedalstellung kleiner als der Umschaltstellung zu einer Fahrpedalstellung größer als der Umschaltstellung bewegt wird.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung kann der erste Fahrmodus ein kraftstoffsparender Fahrmodus sein. Dies ist erfindungsgemäß besonders günstig, da beim Verlassen dieses Fahrmodus kein Leistungssprung innerhalb des zweiten Fahrmodus erfolgt, so dass das Fahrzeug beherrschbar bleibt und ein hohes Maß an Fahrsicherheit gewährleistet ist.
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Die Umschaltstellung kann insbesondere an einer Stelle des Fahrpedalweges liegen, bei der die kraftstoffsparende Wirkung des kraftstoffsparenden Modus ausgeschöpft ist, so dass sich ein optimales Zusammenspiel zwischen dem kraftstoffsparenden Modus und dem zweiten Fahrmodus ergibt.
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Die Umschaltstellung kann beispielsweise einen Wert zwischen 40% und 80%, insbesondere zwischen 50% und 70% des gesamten Fahrpedalwegs zwischen einer Minimalstellung und einer Maximalstellung des Fahrpedals aufweisen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der zweite Fahrmodus ein antriebsoptimierter Fahrmodus sein, so dass nicht nur ein dosierter Abruf einer antriebsoptimierten Fahrzeugleistung möglich ist, sondern auch die Wirkung eines herkömmlichen Kickdown erreicht werden kann, wenn das Fahrpedal bis zum Anschlag durchgetreten wird.
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Die Vorrichtung kann insbesondere auch die Stelleinrichtung aufweisen, wobei die Stelleinrichtung zum Einstellen einer Motor- und Getriebesteuerung sowie von Nebenaggregaten und Nebensystemen des Fahrzeuges vorgesehen ist.
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Die Erfindung gibt auch Verfahren zum Einstellen eines ersten und zweiten Fahrmodus in einem Fahrzeug an. Die verfügbare Antriebsleistung für das Fahrzeug ist im ersten Fahrmodus kleiner ist als im zweiten Fahrmodus. Der erste Fahrmodus wird eingestellt, wenn die Stellung eines Fahrpedals des Fahrzeugs kleiner ist, als eine Umschaltstellung. Der zweite Fahrmodus wird eingestellt, wenn die Stellung des Fahrpedals größer ist, als die Umschaltstellung. Eine Kraftschwelle wird ausschließlich ausgegeben, wenn das Fahrpedal von einer Stellung des Fahrpedals kleiner als der Umschaltstellung zu einer Stellung des Fahrpedal größer als der Umschaltstellung bewegt wird.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- 2 die Kennlinie eines Fahrpedals im Fahrzeug aus 1.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeug 1 mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 zeigt die Kennlinie zwischen dem einzustellenden Fahrpedalwinkel 4 und der dafür aufzubringenden Kraft auf ein Fahrpedal 6 aus dem Fahrzeug 1 aus 1.
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Das in 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Antriebsvorrichtung 2, die einen Fahrpedalwinkel 4 von einem Fahrpedal 6 und ein Stellsignal 12 aus einer Stellvorrichtung 10 empfängt. Am Fahrpedal 6 wird durch einen Fahrer des Fahrzeugs 1 ein Fahrpedalwinkel eingestellt, der zur Einstellung einer Drosselklappe für die Kraftstoffzufuhr zu einem Motor der Antriebsvorrichtung 2 verwendet wird. So kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 eingestellt werden. Die Stellvorrichtung 10 bestimmt für einige Komponenten der Antriebsvorrichtung 2 mit einer Software optimale Einstellungen, mit denen das Fahrzeug 1 bestimmte Randbedingungen erfüllt. Mit diesen Randbedingungen können im Rahmen eines kraftstoffsparenden Fahrmodus 11 ein möglichst geringer Kraftstoffverbrauch oder im Rahmens eines antriebsoptimierten Fahrmodus 13 ein möglichst großes Antriebsmoment für das Fahrzeug 2 vorgegeben werden. Die durch die Stellvorrichtung 10 bestimmten Einstellungen werden mit dem Stellsignal 12 an die Antriebsvorrichtung 2 ausgegeben, um die Motor- und Antriebssteuerung des Fahrzeugs 2 sowie andere Nebenaggregate und -systeme des Fahrzeugs 2 so einzustellen, dass die Randbedingungen erfüllt sind.
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Erfindungsgemäß wird der Fahrpedalwinkel 4 zum Umschalten zwischen diesen beiden Modi 11, 13 von einer Steuervorrichtung 8 erfasst und als Vergleichskriterium zum Vergleich mit einem Schwellwinkel 15 herangezogen. Der Schwellwinkel 15 kann danach bemessen werden, wann im kraftstoffsparenden Fahrmodus 11 die kraftstoffsparende Wirkung im Vergleich zum antriebsoptimierten Modus 13 kaum noch vorhanden ist. Dieser Schwellwinkel 15 liegt in der vorliegenden Ausführungsform bei 60% des gesamten Fahrpedalwegs. Ist der Fahrpedalwinkel 4 daher kleiner als der Schwellwinkel 15 gibt die Steuervorrichtung 8 ein Steuersignal 14 an die Stellvorrichtung 10 aus, und instruiert diese, die Antriebsvorrichtung 2 für den kraftstoffsparenden Modus 11 einzustellen. Wenn anderenfalls der Fahrpedalwinkel 4 größer als der Schwellwinkel ist, wird die Steuervorrichtung 8 die Stellvorrichtung 10 mit dem Steuersignal 14 instruieren, die Antriebsvorrichtung 2 für den antriebsoptimierten Fahrmodus 13 einzustellen.
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Der Fahrer kann nach dem Umschalten das höhere Antriebsmoment durch den verbleibenden Fahrpedalweg zwischen Schwellwinkel 15 und maximalen Fahrpedalwinkel genau dosieren und beim vollständigen Durchtreten des Fahrpedals 6 bis zum Anschlag einen herkömmlichen Kickdown für das Fahrzeug 1 erzeugen.
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Damit der Fahrer erkennen kann, in welchem Modus sein Fahrzeug 1 betrieben wird, kann dieser Schwellwinkel 15 nach außen kenntlich gemacht werden. Dies kann durch eine herkömmliche visuelle Anzeigevorrichtung wie beispielsweise eine Lampe erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch eine haptische Anzeigevorrichtung in Form eines Force Feedback Pedals verwendet, die in das Fahrpedal 6 integriert ist. Erreicht der Fahrer mit dem Fahrpedal 6 den Schwellwinkel 15, so verstärkt die Steuervorrichtung 8 die notwendige Fahrpedalkraft zum Betätigen des Fahrpedals Fahrpedal 6, so dass der Fahrer anhand einer Kraftschwelle 17 sicher das Erreichen des Schwellwinkels 15 erkennen kann. Vorzugsweise nimmt die Steuervorrichtung 8 die Kraftschwelle 17 wieder zurück, wenn der Schwellwinkel 15 mit dem Fahrpedal 6 überschritten ist. Die Kraftschwelle 17 ist gerade so hoch, dass der Fahrer sie eindeutig erkennen, jedoch trotzdem leicht übertreten kann.
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Durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 8 wird dem Fahrer des Fahrzeugs 1 die Möglichkeit gegeben, nach dem Umschalten vom kraftstoffsparenden Modus 11 in den antriebsoptimierten Modus 13 das Antriebsmoment des Fahrzeugs dosiert einzustellen.
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Neben der obigen Offenbarung wird hier ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.
