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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Betriebsparametern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Aus der
DE 10 2007 036 794 A1 ist ein Verfahren zur Festlegung der Fahrstrategie eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem für eine vorgegebene Fahrroute ein Korridor für eine mögliche Soll-Fahrgeschwindigkeit mit einer oberen und einer unteren Geschwindigkeitsgrenze über die Fahrstrecke definiert wird. Solche Verfahren werden beispielsweise eingesetzt, um verbrauchsoptimale Fahrstrategien oder Fahrstrategien mit bestmöglicher Dynamik zu planen, wobei eine vorausschauende Kenntnis der Streckeninformationen, wie beispielsweise Fahrbahnsteigung, Kurvenkrümmung usw. bekannt sein sollten.
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Wenn der Fahrer durch ein geeignetes Leitsystem unterstützt wird, kann die Umsetzung dieser vorausberechneten Fahrstrategie im Prinzip vollständig durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs übernommen werden. In diesem Fall tritt der Fahrer als Längs- und als Querdynamikregler auf, d. h. er ist einerseits für das Beschleunigen und Bremsen und andererseits für das Lenken verantwortlich.
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Alternativ hierzu kann die vorausberechnete Fahrstrategie auch mittels einer automatischen Längsdynamik-Regelung durch das Kraftfahrzeug umgesetzt werden. Der Fahrer übernimmt in diesem Fall lediglich die Regelung der Querdynamik, d. h. er lenkt das Fahrzeug. Eine solche Strategie ermöglicht eine bessere Reproduzierbarkeit und eine bessere Übertragbarkeit der im Voraus berechneten Einspar- oder Dynamikpotenziale im tatsächlichen Betrieb des Kraftfahrzeugs.
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Allerdings muss der Fahrer aus Sicherheits- und Komfortgründen dennoch jederzeit in die Strategie eingreifen können, d. h. der Fahrer muss die Möglichkeit besitzen, die automatische Längsdynamik-Regelung des Fahrzeugs außer Kraft zu setzen.
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Die
DE 101 48 344 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels eines Bedienelements, vorzugsweise eines Fahrpedals, eine Antriebseinheit in verschiedenen Bedienbereichen des Fahrpedals unter Berücksichtigung veränderlicher Nebenlasten der Antriebseinheit gesteuert wird.
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Aus der
DE 10 2006 046 218 A1 ist ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem ein Auskuppelbereich des Fahrpedals in Abhängigkeit verschiedener Faktoren, wie beispielsweise Fahrerwunsch, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Reibverluste, festgelegt wird, wobei dieser Auskuppelvorgang ein ”Segeln” des Fahrzeugs ermöglicht.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen von Betriebsparametern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei welchem der Fahrer die Möglichkeit hat, eine im Voraus berechnete Fahrstrategie seinem individuellen Fahrdynamikwunsch anzupassen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die wenigstens zwei über den Betätigungsweg des Steuerelements aufeinanderfolgenden Bedienbereiche, die eine unterschiedliche Wirkung bei der Steuerung der Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs hervorrufen, hat der das Steuerelement bedienende Fahrer die Möglichkeit, entweder die vorausberechnete Fahrstrategie zur Anwendung kommen zu lassen, oder alternativ, wenn er über den Betätigungsweg des Steuerelements in den entsprechenden Bedienbereich desselben wechselt, in dem die vorausberechnete Fahrstrategie nicht angewendet wird, die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs bzw. deren Betriebsparameter selbst zu steuern. Hierbei gibt das Steuerelement vorteilhafterweise dem Fahrer eine Rückmeldung, wenn ein Übergang von einem in den anderen Bedienbereich stattgefunden hat, so dass dem Fahrer stets bewusst ist, in welchem der wenigstens zwei Bedienbereiche des Steuerelements er sich befindet und folglich, ob die vorausberechnete Fahrstrategie angewendet wird oder nicht. Dies kann beispielsweise durch über den Betätigungsweg des Steuerelements verschiebliche Druckpunkte, d. h. eine vom Fahrer spürbare Änderung des Kraftverlaufs, stattfinden.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Bedienbereich, in dem die vorausberechnete Fahrstrategie angewendet wird, mehrere über den Betätigungsweg des Steuerelements verteilte Unterbereiche aufweist, wobei die vorausberechnete Fahrstrategie in Abhängigkeit davon, in welchem der Unterbereiche sich das Steuerelement befindet, mit unterschiedlicher Dynamik ausgeführt wird. Dadurch lässt sich auch innerhalb des Bedienbereichs, in dem die vorausberechnete Fahrstrategie angewendet wird, eine gewisse Dynamik erzielen, ohne die Grenzen der vorausberechneten Fahrstrategie zu verlassen.
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Als in der Praxis besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn über den Betätigungsweg des Steuerelements drei voneinander getrennte Bedienbereiche vorgesehen sind, wobei in einem unteren Bedienbereich mit einer geringen Last der Antriebseinheit und in einem oberen Bedienbereich mit einer hohen Last der Antriebseinheit die vorausberechnete Fahrstrategie nicht angewendet wird, und wobei in einem mittleren Bedienbereich mit einer mittleren Last der Antriebseinheit die vorausberechnete Fahrstrategie angewendet wird. Dadurch kann sowohl in dem Fall, in dem der Fahrer beispielsweise aufgrund der Straßenverhältnisse langsamer fahren möchte als dies bei einer vorausberechneten Fahrstrategie der Fall wäre, als auch in dem Fall, in dem der Fahrer beispielsweise aufgrund eines geplanten Überholvorgangs schneller als mit der vorausberechneten Fahrstrategie fahren möchte, ein Eingriff in die Betriebsparameter der Antriebseinheit seitens des Fahrers realisiert werden, wobei in einem mittleren Bedienbereich über den Betätigungsweg des Steuerelements, den der Fahrer durch entsprechende Betätigung und anschließendes Halten des Steuerelements problemlos einhalten kann, die vorausberechnete Fahrstrategie umgesetzt wird.
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Um an der Grenze zwischen den wenigstens zwei Bedienbereichen keine zu großen Sprünge entstehen zu lassen, die für den Fahrer und für die anderen Fahrzeuginsassen möglicherweise mit Komforteinbußen verbunden wären, kann in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass zwischen den aufeinanderfolgenden Bedienbereichen Übergangsbereiche vorhanden sind, in denen ein nachvollziehbarer Übergang zwischen der Anwendung der vorausberechneten Fahrstrategie und des Verzichts auf deren Anwendung erreicht wird.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Rückmeldung an das Steuerelement durch eine Veränderung der zur Betätigung derselben erforderlichen Betätigungskraft gegeben wird, so ist eine besonders einfache Realisierung der Rückmeldung an den Fahrer gegeben. Dabei wird ein haptisches Steuerelement erzeugt, das den Fahrer sehr gut darüber informiert, ob die vorausberechnete Fahrstrategie angewendet wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens
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2 ein Diagramm, in dem die an einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs anliegende Last über dem Betätigungsweg des Steuerelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist; und
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3 ein Diagramm, in dem die zur Betätigung des Steuerelements erforderliche Betätigungskraft über dem Betätigungsweg des Steuerelements dargestellt ist.
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In 1 ist ein Diagramm dargestellt, welches den Ablauf eines Verfahrens zum Einstellen von Betriebsparametern einer Antriebseinheit 1 eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeugs zeigt. Mittels einer Steuereinrichtung 2, in welcher im vorliegenden Fall verschiedene Fahrzeugdaten 3, ein Streckenprofil 4, Geschwindigkeitslimits 5, Komfortkriterien 6, Sicherheitskriterien 7 und der bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs herrschende Verkehr 8 erfasst und verarbeitet werden können, wird zumindest über eine bestimmte von dem Kraftfahrzeug zurückzulegende Strecke im Voraus eine Fahrstrategie 9 berechnet und zum Einstellen von Betriebsparametern der Antriebseinheit 1 angewendet. Im wesentlichen kann die Fahrstrategie 9 jedoch auch lediglich mittels digitalisierter Kartendaten vorausberechnet werden. Mittels der Fahrstrategie 9 wäre es im Prinzip möglich, die Antriebseinheit 1 und somit das Kraftfahrzeug über einen Längsregler 10, also eine Einrichtung zur Regelung der Längsdynamik des Kraftfahrzeugs, also das Bremsen und Beschleunigen desselben, zu steuern, d. h. die Betriebsparameter der Antriebseinheit 1 auf die zum Betreiben des Kraftfahrzeugs gewünschten Werte einzustellen.
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Um jedoch den mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Fahrerwunsch einer Bedienperson, insbesondere eines Fahrers, des Kraftfahrzeugs berücksichtigen zu können, ist ein Steuerelement 12 vorgesehen, welches über die Fahrstrategie 9 und den Längsregler 10 auf die Antriebseinheit 1 wirkt. Mit dem Steuerelement 12 kann also, in Abhängigkeit von dem Fahrerwunsch 11, die Antriebseinheit 1 gesteuert werden bzw. es können bestimmte Betriebsparameter der Antriebseinheit 1 eingestellt werden. Bei der Antriebseinheit 1 kann es sich um eine übliche Verbrennungskraftmaschine handeln, es können jedoch auch Hybrid-, Elektro- oder andere Antriebe eingesetzt werden. Zu der Antriebseinheit 1 zählt im vorliegenden Fall außerdem ein nicht näher dargestelltes Getriebe oder eine ähnliche Einrichtung, deren Betriebsparameter durch das Steuerelement 12 gegebenenfalls auch eingestellt werden können. Das Steuerelement 12, welches beispielsweise als mit dem Fuß betätigbares Fahrpedal, jedoch auch als an einem Lenkrad angebrachter Lenkstockhebel oder als ähnliche Einrichtung ausgebildet sein kann, lässt sich in an sich bekannter Weise über einen bestimmten Betätigungsweg, der je nach Ausgestaltung des Steuerelements 12 auch ein Betätigungswinkel sein kann, verstellen. Durch Betätigung des Steuerelements 12 kann also in Abhängigkeit von diesem Betätigungsweg die Antriebseinheit 1 zwischen einer niedrigen Last und einer hohen Last betrieben und dabei die vorausberechnete Fahrstrategie 9 geändert werden. Mit niedriger Last der Antriebseinheit 1 ist hierbei auch keine Last umfasst, was beispielsweise im sogenannten Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs auftreten kann. Mit der Bezeichnung hohe Last ist auch eine Volllast der Antriebseinheit 1 umfasst. Die Höhe der Last hängt wesentlich von der Ausführung der jeweiligen Antriebseinheit 1 ab und kann daher von einem Kraftfahrzeug zum anderen sehr unterschiedlich sein.
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Wie in dem Diagramm von 2 dargestellt, sind bei der dargestellten Ausführungsform über den auf der x-Achse aufgetragenen Betätigungsweg des Steuerelements 12 drei voneinander getrennte Bedienbereiche, nämlich die Bedienbereiche 13, 14 und 15, vorgesehen, in denen auf unterschiedliche Art und Weise auf die Betriebsparameter der Antriebseinheit 1 eingewirkt wird bzw. die eine unterschiedliche Wirkung bei der Steuerung der Antriebseinheit 1 des Kraftfahrzeugs hervorrufen. Auf der y-Achse ist die an der Antriebseinheit 1 anliegende Last aufgetragen, wobei sowohl für den Betätigungsweg des Steuerelements 12 als auch für die Last der Antriebseinheit 1 jeweils eine Skala von 0% für keinen zurückgelegten Betätigungsweg bzw. keine anliegende Last bis 100% für vollständig zurückgelegten Betätigungsweg, d. h. voll betätigtes Steuerelement 12, bzw. maximale Last gewählt wurde.
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Im vorliegenden Fall wird in dem unteren Bedienbereich 13, bei dem an der Antriebseinheit 1 eine niedrige Last anliegt, und in dem oberen Bedienbereich 15, in dem eine hohe Last an der Antriebseinheit 1 anliegt, die vorausberechnete Fahrstrategie 9 nicht angewendet, d. h. in den beiden Bedienbereichen 13 und 15 werden die Eingaben des Fahrers an das Steuerelement 12, d. h. der Fahrerwunsch 11, direkt an die Antriebseinheit 1 weitergegeben, welche den Fahrerwunsch 11 entsprechend umsetzt. In dem mittleren Bedienbereich 14, in dem an der Antriebseinheit 1 eine mittlere Last anliegt, wird jedoch die vorausberechnete Fahrstrategie 9 angewendet, d. h. in diesem Bedienbereich wirkt der Fahrer mit einer nachfolgend noch beschriebenen Ausnahme nicht unmittelbar auf die Längsdynamik des Kraftfahrzeugs ein. Die Fahrstrategie 9 wird bei dieser Ausführungsform also lediglich in dem mittleren Bedienbereich 14 adaptiert.
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Zusätzlich kann der Bedienbereich 14, in dem die vorausberechnete Fahrstrategie 9 angewendet wird, mehrere einzelne, über den Betätigungsweg des Steuerelements 12 verteilt angeordnete Unterbereiche aufweisen und die vorausberechnete Fahrstrategie 9 kann in Abhängigkeit davon, in welchem der Unterbereiche sich das Steuerelement 12 befindet, mit unterschiedlicher Dynamik ausgeführt werden. Die in 2 in Form einer Kurve dargestellte Last der Antriebseinheit 1 über den Betätigungsweg des Steuerelements 12 könnte in diesem Fall in der Art einer Treppe verlaufen. Durch Annäherung des Steuerelements 12 in Richtung der oberen bzw. der unteren Grenze des mittleren Bedienbereichs 14 kann der Fahrer also die vorausberechnete Fahrstrategie 9 in Richtung niedriger oder höherer Dynamik adaptieren. Des weiteren ist in sämtlichen Bedienbereichen 13, 14 oder 15 eine Adaption in Richtung mehr oder weniger Dynamik möglich.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind des weiteren zwischen den aufeinanderfolgenden Bedienbereichen 13, 14 und 15 jeweilige Übergangsbereiche 16 und 17 vorhanden, in denen ein nachvollziehbarer Übergang zwischen der Anwendung der vorausberechneten Fahrstrategie 9 und des Verzichts auf deren Anwendung erreicht wird. Im vorliegenden Fall ist zwischen dem unteren Bedienbereich 13 und dem mittleren Bedienbereich 14 ein Übergangsbereich 16 vorgesehen und zwischen dem mittleren Bedienbereich 14 und dem oberen Bedienbereich 15 ein weiterer Übergangsbereich 17.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind über den Betätigungsweg des Steuerelements 12 drei aufeinanderfolgende Bedienbereiche vorgesehen, es ist jedoch auch möglich, eine andere Anzahl an Bedienbereichen vorzusehen, in denen die Befehle des Fahrers an das Steuerelement 12 auf unterschiedliche Arten umgesetzt werden. Insbesondere wäre es auch möglich, dass das Steuerelement 12 über seinen Betätigungsweg lediglich zwei aufeinanderfolgende Bedienbereiche aufweist. In diesem Fall würde dann in einem Bedienbereich die vorausberechnete Fahrstrategie 9 nicht angewendet, während sie in dem anderen Bedienbereich angewendet werden würde. Es könnten auch mehr als die drei Bedienbereiche vorgesehen sein, zum Beispiel könnte der Bedienbereich 15 mit einer zusätzlichen Kick-Down-Funktion versehen sein. Die Position des oder der Übergangsbereiche 16 und 17 können im Betrieb, insbesondere im längsgeregelten Betrieb, gemäß der vorausberechneten Fahrstrategie variieren. Da im längsgeregelten Betrieb Verzögerungsphasen auftreten können, kann es sinnvoll sein, in Kombination mit einer nachfolgend beschriebenen haptischen Kraftrückmeldung an den Fahrer die Bereiche 14 und/oder 16 in Richtung geringerer Pedalwege zu verlassen. In 2 ist die Last bzw. die Zugkraft bei willkürlichem Fahren mit der durchgezogenen und die Last bzw. die Zugkraft zur Erzeugung einer Dynamik bei längsgeregelter Fahrt mit einer strichpunktierten Linie dargestellt.
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Die Grenzen der Bedienbereiche 13, 14 und 15 sowie der Übergangsbereiche 16 und 17 sind prinzipiell über den Betätigungsweg des Steuerelements 12 verschiebbar. Die Gründe für eine solche Verschiebung der Grenzen der Bedienbereiche 13, 14 und 15 und/oder deren Auswirkungen können in der Fahrstrategie hinterlegt sein. Beispielsweise kann es sich um das Maß der Zugkraft, mit positiven oder negativen Ausprägungen, die positive oder negative relative Beschleunigung oder die Position des Druckpunktes, des Druckstufensprung oder der Grenze des Dynamikbereichs handeln.
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Um den Fahrer darüber zu informieren, in welchem der Bedienbereiche 13, 14 und 15 des Steuerelements 12 er sich befindet und ihn damit darüber zu informieren, ob die vorausberechnete Fahrstrategie 9 angewendet wird oder ob er bei der von ihm vorgenommenen Einstellung des Steuerelements 12 selbst den vollen Einfluss auf die Längsdynamik des Kraftfahrzeugs hat, gibt das Steuerelement 12 der dasselbe bedienenden Person, im vorliegenden Fall also dem Fahrer, eine haptische Rückmeldung über einen Übergang zwischen wenigstens zwei der aufeinanderfolgenden Bedienbereiche 13, 14 und 15. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung der zur Betätigung des Steuerelements 12 erforderlichen Betätigungskraft geschehen, so dass der Fahrer spürt, dass er von dem einen in den anderen Bedienbereich gewechselt ist. Selbstverständlich sind zusätzlich auch akustische und/oder optische Anzeigen innerhalb eines nicht dargestellten Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs oder an anderen geeigneten Stellen möglich. In diesem Zusammenhang kann das Verhältnis zwischen dem Betätigungsweg des Steuerelements 12 und der zur Betätigung des Steuerelements 12 aufzuwendenden Kraft frei programmierbar ausgeführt sein, so dass die dargestellten Bedienbereiche 13, 14 und 15 sowie die Übergangsbereiche 16 und 17 und gegebenenfalls auch die Unterbereiche beliebig über den Betätigungsweg des Steuerelements 12 angeordnet sein können.
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In 3 ist ein möglicher Zusammenhang zwischen der Betätigungskraft des Steuerelements 12, also der Fahrpedalkraft, und dem Betätigungsweg des Steuerelements 12, also dem Pedalweg, mit der durchgezogenen Linie inkl. Hysterese dargestellt. In dem Bedienbereich 14, in dem die Längsregelung stattfindet, können beispielsweise drei Kraftstufen für drei Stufen des Dynamikwunsches des Fahrers bereitgestellt werden. Zur Darstellung von bewusst geplanten oder durch entsprechende Verkehrsereignisse kurzfristig erforderlichen Verzögerungen kann es sinnvoll sein, den für den Fahrer spürbaren Druckpunkt des Steuerelements 12 in Richtung kleinerer Pedalwege zu verlegen, um die von ihm gewünschte Dynamik zu erfüllen. Damit wird bei einer konstanten, durch den Fahrer aufgebrachten Fußkraft, jedoch mit lockerer Fußhaltung, bei Verzögerungen ein Zurückstellen des Fußes erreicht. In der nachfolgenden Zugphase bewegt sich der Fuß dann wieder in seine Ausgangsposition bzw. „Normalstellung”. Dieser Kraftverlauf in einer Verzögerungsphase ist mit den Bezugszeichen 13', 14', 16' und 17' und mit der gestrichelten Linie angedeutet. Der längsgeregelte Bereich der Stellung des Fahrerfußes kann nach Vorgaben der Fahrstrategie zur Rückmeldung von aktuellen oder demnächst zu erwartenden Betriebspunkten bei konstanter Vorgabe des Fahrerwunsches verschoben werden, da Druckpunkt, Stellung des Fahrerfußes und Kennlinie synchron verschoben werden.
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Das Steuerelement 12 ist also mit einer nicht dargestellten Einrichtung versehen, welche es ermöglicht, der das Steuerelement 12 betätigenden Bedienperson die Rückmeldung darüber zu geben, wenn das Steuerelement 12 zwischen den Bedienbereichen 13, 14 und 15 wechselt. Beispielsweise kann ein als Fahrpedal ausgebildetes Steuerelement 12 durch entsprechende Anordnung von Federn bzw. Federpaketen so ausgeführt sein, dass bei einem oder mehreren Punkten über den Betätigungsweg eine höhere Kraft erforderlich ist. Auch eine Entkopplung der Federn wäre in diesem Fall möglich, um die beschriebene Steuerung der Antriebseinheit 1 über das Steuerelement 12 auszusetzen, d. h. nicht anzuwenden. Alternativ oder zusätzlich wäre auch der Einsatz eines oder mehrerer Elektromotoren zur Erzeugung der der Betätigung des Steuerelements 12 entgegenwirkenden Kraft denkbar.
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Selbstverständlich können das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung zusätzlich zu den beschriebenen auch andere Betriebsparameter der Antriebseinheit 1 und/oder anderer Elemente des Kraftfahrzeugs einstellen. Beispielsweise ist auf diese Weise ein Bremseneingriff durchführbar, wenn auf der Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ein Hindernis detektiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007036794 A1 [0002]
- DE 10148344 A1 [0006]
- DE 102006046218 A1 [0007]
