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TECHNISCHES GEBIET
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Ausführungsformen des hier beschriebenen Erfindungsgegenstands betreffen allgemein Fahrzeug-Pedalsysteme und zugehörige Controller. Im Spezielleren betreffen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands die Verwendung eines (sich von herkömmlichen Pedalstellungssensoren unterscheidenden) Pedalsensors, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Pedal physisch betätigt oder nicht betätigt.
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HINTERGRUND
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Fußbetätigte Steuerpedale für Fahrzeuge sind gemeinhin bekannt. Die meisten Automobile umfassen ein Gaspedal zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl oder des Drehmoments bzw. der Leistung und ein Bremspedal zur Bremssteuerung. Automobile mit Handschaltgetriebe umfassen typischerweise ein Kupplungspedal zum Einrücken und Ausrücken der Kupplung, um Schaltvorgänge zu ermöglichen. Bei modernen Fahrzeugen können elektrische und/oder elektromechanische Sensoren oder Detektoren in Verbindung mit Steuerpedalen zum Einsatz kommen. Solche Sensoren können beispielsweise dazu verwendet werden, den durch einen Fahrereingriff verursachten physischen Betätigungsweg eines Pedals (wie beispielsweise des Gaspedals) zu bestimmen; die Sensorsignale können daraufhin dazu verwendet werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl oder andere Aspekte des Fahrzeugs zu steuern. Als weiteres Beispiel können Sensoren dazu verwendet werden, die durch einen Fahrereingriff verursachte, aktuelle physische Stellung eines Pedals (wie beispielsweise eines Bremspedals) zu bestimmen; im Anschluss daran können die Sensorsignale dazu verwendet werden, das Bremssystem zu steuern, die Bremslichter aufleuchten zu lassen oder dergleichen.
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Elektronische Sensorsignale werden gewöhnlich von einer oder mehreren an Bord des Trägerfahrzeugs vorhandenen, elektronischen Steuereinheiten (ECUs) gesammelt, analysiert und verarbeitet. Beispielsweise könnte ein Motorsteuermodul (ECM) dazu verwendet werden, verschiedene Aspekte des Motors des Fahrzeugs, wie etwa eine Drosselklappenstellung, das Kraftstoff-/Luftansaugsystem, Stabilitätssysteme, usw. zu steuern. Das Motorsteuermodul könnte auch dazu verwendet werden, herkömmliche Sensorsignale für ein oder mehrere Steuerpedale zu empfangen und zu verarbeiten.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Es wird eine Pedalvorrichtung für ein Fahrzeug geschaffen. Die Pedalvorrichtung umfasst ein Fußpedal, das so ausgelegt ist, dass es sich in Reaktion auf eine Benutzerbetätigung physisch bewegt, sowie einen dem Fußpedal zugeordneten Sensor. Der Sensor ist so ausgelegt, dass er unabhängig von der physischen Stellung des Fußpedals eine Betätigung bzw. Nichtbetätigung des Fußpedals durch den Benutzer detektiert.
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Außerdem wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Fahrzeugs geschaffen, das ein Fußpedal aufweist, welches so ausgelegt ist, dass es sich in Reaktion auf eine Benutzerbetätigung physisch bewegt. Im Zuge des Verfahrens wird ein Sensorsignal von einem dem Fußpedal zugeordneten Sensor erhalten. Das Sensorsignal wird auf eine Weise generiert, die von der physischen Stellung des Fußpedals unabhängig ist und von dieser nicht beeinflusst wird. Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird das Sensorsignal analysiert, um einen Benutzerbetätigungsstatus des Fußpedals zu bestimmen. Anschließend kann durch das Verfahren der Betrieb des Fahrzeugs in Reaktion auf den Benutzerbetätigungsstatus des Fußpedals gesteuert werden.
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Außerdem wird ein Pedalsystem für ein Fahrzeug geschaffen. Das Pedalsystem umfasst ein Gaspedal mit einer Fußauflage, wobei das Gaspedal so ausgelegt ist, dass es sich in Reaktion auf einen Benutzerbetätigungskontakt mit der Fußauflage physisch bewegt. Das Pedalsystem umfasst außerdem einen Sensor, der mit der Fußauflage gekoppelt oder in diese integriert ist, wobei der Sensor einen ersten Zustand aufweist, wenn die Fußauflage betätigt ist, und einen zweiten Zustand aufweist, wenn die Fußauflage nicht betätigt ist, und wobei der Sensor von jeglichen physischen Stellungssensoren des Gaspedals unabhängig ist und sich von diesen unterscheidet. Das Pedalsystem umfasst außerdem eine elektrisch mit dem Sensor gekoppelte Sensordetektionsschaltung und einen mit der Sensordetektionsschaltung gekoppelten Controller. Die Sensordetektionsschaltung ist so ausgelegt, dass sie zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand unterscheidet, und der Controller ist so ausgelegt, dass er den Betrieb des Fahrzeugs in einer Weise steuert, die durch den ersten Zustand oder den zweiten Zustand beeinflusst wird.
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Diese Kurzfassung dient dazu, in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, welche weiter unten in der detaillierten Beschreibung eingehender beschrieben werden. Diese Kurzfassung soll nicht dazu dienen, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale der beanspruchten Erfindung zu bezeichnen, noch soll sie als Hilfsmittel bei der Bestimmung des Umfangs des Erfindungsgegenstands verwendet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein umfassenderes Verständnis des Erfindungsgegenstands kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Patentansprüche in Verbindung mit den nachfolgenden Zeichnungen gewonnen werden, in denen sich gleiche Bezugszahlen figurenübergreifend auf ähnliche Elemente beziehen.
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1 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeug-Fußraums, in der drei Fußpedale gezeigt sind;
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2 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Fußpedalanordnung mit einem damit gekoppelten Kraftsensor;
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3 ist eine Draufsicht eines beispielhaften Kraftsensors, der für die Verwendung mit einer Fußpedalanordnung geeignet ist;
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4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsteuerungssystems;
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5 ist ein Diagramm einer beispielhaften Sensordetektionsschaltung; und
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6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Steuervorgangs auf Pedalsensor-Basis veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende, detaillierte Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und es sollen dadurch die Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands oder die Umsetzung und die Nutzungsbereiche dieser Ausführungsformen nicht eingeschränkt werden. Der hier verwendete Begriff ”beispielhaft” bedeutet ”als Beispiel, als Exempel oder zur Veranschaulichung dienend”. Eine hier als beispielhaft beschriebene Implementierung ist anderen Implementierungen gegenüber nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhafter zu betrachten. Außerdem ist keine Einschränkung auf irgendeine der in dem zuvor erwähnten technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung ausgedrückten oder implizierten Lehre beabsichtigt.
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Die hier beschriebene Technik betrifft die Verwendung eines Sensors an Bord eines Fahrzeugs, um zu detektieren, wann ein Fußpedal durch einen Bediener betätigt worden ist. Der Pedalbetätigungssensor (oder die in manchen Ausführungsformen eingesetzte Mehrzahl von Sensoren) werden zusätzlich zu herkömmlichen Sensor- oder Detektorelementen, die den physischen Betätigungsweg, die physische Stellung oder den Zustand des Fußpedals selber detektieren, verwendet. Die folgende Beschreibung betrifft zwar ein Kraftfahrzeugsystem, die Sensortechnik kann jedoch ebenso gut im Zusammenhang mit anderen Fahrzeugen, wie etwa, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, mit Wasserfahrzeugen; Luftfahrzeugen; Zügen; Eisenbahnfahrzeugen; Raumfahrzeugen; und Motorrädern zum Einsatz kommen.
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1 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeug-Fußraums 100 mit drei darin befindlichen Fußpedalen: einem Kupplungspedal 102; einem Bremspedal 104; und einem Gaspedal 106. Diese Fußpedale werden, wie gemeinhin bekannt, je nach Bedarf zum Betrieb des Fahrzeugs betätigt (niedergedrückt). Beim Einsatz moderner Drive-by-wire-Lenktechnik mit elektronischer Steuereinheit, elektronischen Sensoren, mechanischen Verbindungen und elektromechanischen Sensoren können verschiedene Steuersysteme des Fahrzeugs auf den Echtzeit-Betätigungszustand und -status der Fußpedale 102, 104, 106 reagieren und ansprechen. So wird etwa die Kupplung normalerweise in Reaktion auf die Betätigung des Kupplungspedals 102 eingerückt und ausgerückt, das Bremssystem normalerweise in Reaktion auf die Betätigung des Bremspedals 104 aktiviert, und die Motordrehzahl oder die Fahrzeuggeschwindigkeit normalerweise in Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals 106 reguliert.
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2 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Fußpedalanordnung 200. Die Fußpedalanordnung 200 könnte als eine Kupplungspedalanordnung, eine Bremspedalanordnung oder eine Gaspedalanordnung ausgeführt sein. Diese spezielle Ausführungsform der Fußpedalanordnung 200 umfasst ein Fußpedal 202 mit einem Arm 204 und einer am Betätigungsende des Arms 204 befindlichen Betätigungs-Fußauflage 206. Die Betätigungs-Fußauflage 206 kann mit einem Arm 204 gekoppelt sein oder kann auch einstückig mit dem Arm 204 als eine Verlängerung desselben ausgebildet sein. Die Betätigungs-Fußauflage 206 ist so geformt und größenmäßig angepasst, dass sie dem Fuß des Bedieners entspricht. In gemeinhin verständlicher Weise ist das Fußpedal 202 so ausgelegt, dass es sich in Reaktion auf eine Benutzerbetätigung (normalerweise durch Betätigen des Fußpedals 206) physisch bewegt. Die auf die meisten Fußpedale unter normalen Fahrbedingungen ausgeübte Betätigungskraft liegt in einem Bereich von ungefähr 15 bis 45 Newton.
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Diese spezielle Ausführungsform des Fußpedals 202 ist um einen Gelenkpunkt herum verschwenkbar, der sich im Allgemeinen nahe dem Bereich 208 befindet. Wenn somit der Bediener die Betätigungs-Fußauflage 206 niederdrückt, so bewirkt die auf die Betätigungs-Fußauflage 206 ausgeübte Kraft, dass der Arm 204 um seinen Gelenkpunkt herum verschwenkt wird. Die Fußpedalanordnung 200 kann einen in geeigneter Weise ausgelegten Stellungssensor 210 umfassen, welcher die aktuelle physische Stellung des Fußpedals 202 relativ zu einem Referenzpunkt, -winkel und/oder -Koordinatensystem anzeigt oder misst. In der Praxis kann der Stellungssensor 210 ein drehbares Sensorelement umfassen, das sich gemeinsam mit dem angelenkten Ende des Arms 204 bewegt. Der Stellungssensor 210 weist elektrische Leitungen 212 auf, die eine Überwachung des Stellungssensors 210 durch ein oder mehrere Steuermodule oder -bauteile ermöglichen. Wie in 2 gezeigt, können die Leitungen 212 mittels eines geeigneten Steckverbinders 214, Steckkontakts oder ähnlichen Merkmals beendet werden.
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Es ist festzustellen, dass bei dem Fußpedal 202 auch ein anderer Mechanismus zur Umwandlung der Bediener-Betätigungskraft in ein geeignetes Steuersignal verwendet werden könnte. Beispielsweise könnten bei dem Fußpedal 202 auch ein oder mehrere Gestänge anstelle eines einfachen Gelenkarms 204 verwendet werden. Darüber hinaus kann der physische Betätigungsweg des Fußpedals 202 eher einer Aufwärts-/Abwärtsbewegung als einer Schwenkbewegung entsprechen, und der Stellungssensor 210 könnte so angeordnet sein, dass er anstelle der Drehstellung die Aufwärts-/Abwärtsstellung des Fußpedals 202 misst, detektiert oder sonst wie darauf reagiert. Die spezifische Art und Weise, in der das Fußpedal 202 aufgebaut und implementiert ist, kann von einer Ausführungsform zur anderen variieren, und der hier dargelegte Erfindungsgegenstand wird nicht durch die spezifische Form oder mechanische Anordnung des Fußpedals 202 eingeschränkt oder begrenzt, wie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen ist.
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Die Fußpedalanordnung 200 umfasst außerdem zumindest einen Sensor 230, der dem Fußpedal 202 zugeordnet ist. Der Sensor 230 ist so ausgelegt, dass er eine Benutzerbetätigung des Fußpedals 202 (sowie auch eine nicht gegebene Benutzerbetätigung) detektiert, misst, darauf reagiert oder sonst wie darauf anspricht. Angemerkt sei hier, dass der Sensor 230 unabhängig von der Stellung des Sensors 210 und unabhängig von der konkreten physischen Stellung des Fußpedals 202 funktioniert und in Betrieb ist. In der veranschaulichten Ausführungsform wird ein Sensor 230 verwendet, welcher mit der Betätigungs-Fußauflage 206 gekoppelt, in diese integriert, an dieser befestigt oder sonst wie auf dieser angeordnet ist. Obwohl in 2 ein Sensor 230 abgebildet ist, der sich auf der freiliegenden Oberfläche der Betätigungs-Fußauflage 206 befindet, kann der Sensor 230 stattdessen auch unter der Oberfläche der Betätigungs-Fußauflage 206 eingebettet sein, sich unterhalb einer Gummi- oder Kunststoffabdeckung oder -umhüllung der Betätigungs-Fußauflage 206 befinden, mit einem Schutzüberzug bedeckt sein oder dergleichen. Die speziellen mechanischen Merkmale des Sensors 230 relativ zu der Betätigungs-Fußauflage 206 können von einer Ausführungsform zur anderen variieren, sofern gewährleistet ist, dass es dabei zu keiner Beeinträchtigung der Abfühl-/Detektiereigenschaften des Sensors 230 kommt.
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Der Sensor 230 ist dazu bestimmt, eine auf ihn ausgeübte Betätigungskraft (z. B. die durch den Fuß eines Bedieners auf die Betätigungs-Fußauflage 206 ausgeübte Kraft) zu detektieren, zu messen, auf diese zu reagieren oder sonst wie darauf anzusprechen. Der Sensor 230 weist variable und detektierbare Kennwerte auf, die auf Betätigungskräfte reagieren. Beispielsweise kann der Sensor 230 variable Widerstandskennwerte, Kapazitätskennwerte, Induktivitätskennwerte, magnetische und/oder sonstige detektierbare Kennwerte aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen ist der Sensor als ein elektronischer Kraftsensor mit einem variablen Widerstand ausgeführt, der durch den auf den Sensor 230 einwirkenden Kraftaufwand beeinflusst wird. Somit weist der Sensor 230 einen ersten Widerstand (oder einen ersten definierten Widerstandsbereich) auf, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt, und einen zweiten Widerstand (oder einen zweiten definierten Widerstandsbereich), wenn eine Kraft auf ihn einwirkt. Mit anderen Worten, der Sensor 230 weist einen ersten elektrischen Kennwertzustand auf, wenn die Betätigungs-Fußauflage 206 betätigt ist, und einen zweiten, unterschiedlichen elektrischen Kennwertzustand, wenn die Betätigungs-Fußauflage 206 nicht betätigt ist. Demgemäß können der Sensor 230 und/oder die entsprechende Steuerlogik, die weiter unten eingehender beschrieben wird, so kalibriert oder entworfen sein, dass sie zwischen zumindest zwei Betätigungszuständen unterscheiden: Betätigung des Fußpedals 202; und Nichtbetätigung des Fußpedals 202. Diese unterschiedlichen Zustände lassen sich durch Überwachen von Veränderungen bei dem Widerstand des Sensors 230 bestimmen.
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In alternativen Ausführungsformen kann der Sensor 230 als ein elektronischer Drucksensor ausgeführt sein, der so ausgelegt ist, dass er einen auf die Betätigungs-Fußauflage 206 ausgeübten Betätigungsdruck detektiert, misst, darauf anspricht oder reagiert. Eine solche Implementierung kann auf herkömmlichen Druckerfassungstechniken aufbauen. In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor 230 als eine elektronische, berührungsempfindliche Platte ausgeführt, die so ausgelegt ist, dass sie einen physischen Kontakt mit der Betätigungs-Fußauflage 206 und/oder einen physischen Kontakt mit der berührungsempfindlichen Platte selbst detektiert. Eine solche Implementierung kann auf herkömmlichen Techniken, die auf berührungsempfindlichen Platten oder Bildschirmen beruhen, aufbauen. In noch weiteren Ausführungsformen kann der Sensor 230 als ein elektronischer Stellungssensor implementiert sein, der so ausgelegt ist, dass er zumindest eine Stellung auf der Kontaktfläche der Betätigungs-Fußauflage 206, die einer Benutzerbetätigung unterliegt, detektiert. Ein solcher Stellungssensor kann wünschenswert sein, um eine spezifische Region, Zone oder Teilfläche der Betätigungs-Fußauflage 206 zu bestimmen, mit welcher der Bediener in Kontakt tritt. In diesem Zusammenhang könnte ein Stellungssensor unter Verwendung herkömmlicher Techniken, die auf berührungsempfindlichen Platten oder Bildschirmen beruhen, ausgeführt werden. Darüber hinaus könnten bei bestimmten Ausführungsformen der Fußpedalanordnung 200 mehrere Sensoren (desselben oder unterschiedlichen Typs) zum Zweck des Detektierens der konkreten Bedienerbetätigung des Fußpedals 202 zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann es bei manchen Anwendungen wünschenswert sein, anstatt eines einzigen großen Kraftsensors eher eine Mehrzahl von kleineren Kraftsensoren einzusetzen. Bei anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, eine Hybridsensoranordnung oder kombinierte Sensoranordnung anzuwenden, die einen Kraftsensor aufweist, der von einem Stellungssensor und/oder einem Drucksensor überlagert wird.
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3 ist eine Draufsicht auf einen beispielhaften Kraftsensor 300, der für die Verwendung mit einer Fußpedalanordnung geeignet ist. Der Sensor 230 (siehe 2) kann in der Tat wie in 3 gezeigt ausgelegt sein. Eine Ausführungsform des Kraftsensors 300 ist bei einer Vielzahl von Herstellern, wie beispielsweise SparkFun Electronics in Boulder, Colorado, erhältlich. Der Kraftsensor 300 umfasst einen Hauptabfühlbereich 302 und zwei elektrische Leiter 304, die bei den Kontakten 306 enden. Die elektrischen Leiter 304 sind elektrisch mit dem/den in dem Hauptabfühlbereich 302 befindlichen Widerstandselement(en) gekoppelt. Der Widerstand des Kraftsensors wird zwischen den beiden Kontakten 306 gemessen. Dieser gemessene Widerstand liegt in einem bestimmten Wertebereich, wenn keine Kraft auf den Hauptabfühlbereich 302 ausgeübt wird, und in einem anderen Wertebereich, wenn Kraft auf den Hauptabfühlbereich 302 ausgeübt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Widerstand zwischen den Kontakten 306 sehr hoch (praktisch ein offener Schaltkreis), wenn keine Kraft ausgeübt wird, und ist der Widerstand relativ gering (zwischen ungefähr 100 bis 300 Ohm), wenn Kraft ausgeübt wird. Es ist festzustellen, dass diese Widerstandsbereiche als rein beispielhaft zu betrachten sind, und dass der tatsächliche Widerstand des Kraftsensors 300 von der speziellen Konstruktion, der Fertigungstechnik, den verwendeten Materialien und dergleichen abhängig ist.
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Obwohl ein Kraftsensor 300 für einen Betrieb in einem Binär-Modus mit zwei voneinander unterscheidbaren Zuständen entworfen werden könnte, kann es wünschenswert sein, einen Kraftsensor zu verwenden, der in der Lage ist, den auf ihn ausgeübten Kraftaufwand innerhalb eines spezifizierten Bereichs zu detektieren und zu messen. Beispielsweise kann es nützlich sein, wenn das System in der Lage ist zu detektieren, wann das Fußpedal das Ende seines physischen Betätigungswegs erreicht, und/oder ob der Fahrer zu diesem Zeitpunkt einen ungewöhnlich hohen Kraftaufwand ausgeübt hat.
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Die Kontakte 306 dienen als Anschlusspunkte für elektrische Leitungen oder Drähte. Wie in 2 gezeigt, kann der Sensor 230 mit elektrischen Leitungen 232 zusammenwirken, welche die Übertragung von Sensorsignalen, die Überwachung des Sensors 230, usw. ermöglichen. Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, könnten die Leitungen 232 in geeigneter Weise so geführt werden, dass sie an demselben Steckverbinder 214 beendet werden können, der auch die elektrischen Leitungen 212 aufnimmt.
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Zusätzlich zu (oder anstelle von) einem auf dem Pedal montierten Sensor, wie beispielsweise dem Sensor 230, könnten in einer Ausführungsform des Fußpedalsystems ein oder mehrere drahtlose Detektoren verwendet werden, die sich im Fußraum des Fahrzeugs befinden. In 1, auf welche erneut Bezug genommen wird, umfasst das veranschaulichte Fahrzeug einen im Fußraum 100 befindlichen, drahtlosen Detektor 120. Angemerkt sei hier, dass der drahtlose Detektor 120 nicht mit einem der Fußpedale 102, 104, 106 gekoppelt oder sonst wie daran befestigt zu sein braucht (und dies vorzugsweise auch nicht ist). Vielmehr ist bei dieser besonderen Ausführungsform der drahtlose Detektor 120 an der Mittelkonsolenverkleidung angebracht, die sich am Innentunnel oder nahe bei diesem befindet.
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Der drahtlose Detektor 120 ist geeignet ausgelegt, um das physische und konkrete Vorhandensein eines Betätigungsobjekts (z. B. des Fußes des Fahrers, des Beins des Fahrers oder einer mechanischen Verbindung) mit dem in Rede stehenden Fußpedal zu detektieren. In der Praxis könnten der drahtlose Detektor 120 und die zugeordnete Steuerlogik dazu bestimmt sein zu detektieren, ob der Fuß des Fahrers das Fußpedal berührt oder nicht, ob der Fuß des Fahrers das Fußpedal niederdrückt oder nicht, ob sich das Bein des Fahrers in einer Stellung befindet, die normalerweise auf eine Betätigung des Fußpedals hindeuten würde, usw. In dieser Hinsicht könnte der drahtlose Detektor 120 so ausgelegt sein, dass er den durch den Fußraum 100 definierten Raum unter Verwendung von geeigneten, drahtlosen Abfrage-, Abtast-, Abfühl- oder Detektiermethoden abtastet oder sonst wie abfragt. Beispielsweise könnte der drahtlose Detektor 120 ohne einschränkenden Charakter eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen oder als solches ausgeführt sein: ein Infrarotdetektor; ein Laserdetektor; ein Ultraschalldetektor; ein Magnetdetektor; eine Kamera; oder ein Wärmedetektor. Es ist festzustellen, dass der drahtlose Detektor 120 und der zugeordnete Controller auf bekannten Verfahren und Techniken des Abtastens, der Objekterkennung und der physischen Annäherungsdetektion aufbauen könnten, um zu bestimmen, ob das in Rede stehende Fußpedal gerade willentlich durch einen Bediener betätigt wird oder nicht. Der Betrieb des drahtlosen Detektors 120 und die Art und Weise, in der dessen Abfühlsignale erhalten, verarbeiten und analysiert werden, werden hier nicht im Detail beschrieben.
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Wie weiter oben erwähnt, können ein oder mehrere Benutzerbetätigungssensoren eingesetzt werden und in einer Weise verwendet werden, die von den gewöhnlichen Stellungssensoren unabhängig ist, welche zur Bestimmung der physischen Stellung des in Rede stehenden Fußpedals verwendet werden, die sich von diesen unterscheidet und von ihnen nicht beeinflusst wird. Ein Pedalsystem der hier beschriebenen Art kann auf Daten aufbauen, die von einem Betätigungssensor erhalten werden, um den Betrieb des Trägerfahrzeugs in einer Weise zu steuern, die durch den Zustand des Betätigungssensors beeinflusst wird. In dieser Hinsicht ist 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsteuerungssystems 400, die mit einem hier beschriebenen Pedalsystem verwendet werden könnte. Die veranschaulichte Ausführungsform des Systems 400 umfasst, ohne einschränkenden Charakter: zumindest einen Benutzerbetätigungssensor 402 mit den weiter oben beschriebenen, allgemeinen Eigenschaften, Kennwerten und Funktionsweisen; zumindest einen Pedalstellungssensor 404; einen Controller 406 und/oder ein Prozessormodul; eine oder mehrere fahrzeugeigene, elektronische Steuereinheiten (ECUs) 408; einen oder mehrere andere fahrzeugeigene Sensoren 410; und ein oder mehrere fahrzeugeigene Subsysteme 412, Geräte, Ausrüstungsteile oder Kennwerte, die durch den Controller 406 gesteuert, verwaltet oder sonst wie beeinflusst werden können. Die verschiedenen Elemente und Bauteile des Systems 400 können mit jeder dafür geeigneten Verbindungsarchitektur, wie beispielsweise einem Datenübertragungsbus, Drähten, und/oder elektrischen Leitern zusammengekoppelt werden, um die Bereitstellung von Betriebsspannung, Datenübertragung, Steuermeldungsübertragung, Sensorsignalübertragung usw. zu ermöglichen.
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In 4 ist eine allgemein gehaltene Ausführungsform abgebildet, mit welcher jede Art von Benutzerbetätigungssensor 402 in jeder beliebigen Anzahl verwendet werden könnte. In dieser Hinsicht könnte der Sensor 230 und/oder der drahtlose Sensor 120 als Benutzerbetätigungssensor 402 verwendet werden. Der Pedalstellungssensor 404 stellt den herkömmlichen Sensor dar, der dazu verwendet wird, die physische Stellung und/oder den Betrag des physischen Betätigungswegs des betreffenden Fußpedals zu bestimmen. Somit könnte das System 400 eine Mehrzahl von Benutzerbetätigungssensoren 402 und eine Mehrzahl von Pedalstellungssensoren 404 verwenden, um gegebenenfalls mehr als ein Fußpedal des Fahrzeugs zu überwachen.
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Der Controller 406 kann mit einem Allzweck-Prozessor, einem inhaltsadressierbaren Speicher, einem Digitalsignalprozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung, jedem beliebigen, geeigneten Logikbaustein, diskreter Schaltelemente-Logik oder Transistorlogik, diskreten Hardware-Bauteilen oder mit jeder beliebigen Kombination daraus implementiert oder ausgeführt werden, die dafür bestimmt sind, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Der Controller 406 kann als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine Ablaufsteuereinheit ausgeführt sein. Darüber hinaus kann der Controller 406 als eine Kombination aus Recheneinrichtungen, z. B. eine Kombination aus einem Digitalsignalprozessor und einem Mikroprozessor, einer Mehrzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem Digitalsignalprozessorkern oder einer beliebigen anderen solchen Auslegung implementiert sein.
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Bei bestimmten Ausführungsformen ist der Controller 406 in einer ECU des Fahrzeugs, wie beispielsweise dem Motorsteuermodul implementiert. Dadurch wird der Controller 406 in die Lage versetzt, in Reaktion auf die Datenausgabe, den Status, den Zustand oder die Bedingung des Benutzerbetätigungssensors 402 und/oder des Pedalstellungssensors 404 einen oder mehrere Betriebskennwerte des Fahrzeugs (insbesondere des Fahrzeug-Subsystems 412) zu verändern, zu regulieren, zu steuern oder zu beeinflussen. Wie in 4 abgebildet, kann der Controller 406 mit anderen ECUs 408 des Fahrzeugs und gegebenenfalls mit anderen, fahrzeugeigenen Sensoren 410 zum Zweck des Steuerns, Anpassens oder sonstigen Beeinflussens der Betriebsweise des Fahrzeug-Subsystems 412 zusammenwirken. Beispielsweise kann der Controller 406 in geeigneter Weise ausgelegt sein, um nötigenfalls gewisse mit dem Pedalsystem (und/oder mit anderen Fahrzeug-Subsystemen 412) in Verbindung stehende Korrekturmaßnahmen einzuleiten, zu verwalten oder zu steuern.
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Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst der Controller 406 eine in geeigneter Weise ausgelegte und mit dem Benutzerbetätigungssensor 402 gekoppelte Sensordetektionsschaltung, oder wirkt mit dieser zusammen. In dieser Hinsicht ist 5 ein Diagramm einer beispielhaften Sensordetektionsschaltung 500, die für eine Verwendung mit einem Kraftsensor 502 mit variablem Widerstand des weiter oben beschriebenen Typs geeignet ist. Es ist festzustellen, dass verschiedene Sensordetektionsschaltungs-Topologien implementiert werden können, wenn diese im Hinblick auf die Kompatibilität mit der besonderen Art von Benutzerbetätigungssensor 402, auf die Kompatibilität mit den verfügbaren Fahrzeug-Betriebsspannungen und auf andere praktische Erwägungen benötigt werden.
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Darüber hinaus könnte ein Teil oder die Gesamtheit der Sensordetektionsschaltung 500 (z. B. die Widerstände und die Verdrahtung) in den Kraftsensor selbst eingeformt sein, anstatt mit einem getrennten Bauteil implementiert zu sein.
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In 5 sind der variable Widerstand 504, der den Widerstand des Kraftsensors 502 selbst darstellt, und die beiden Anschlussklemmen 506 des Kraftsensors 502 abgebildet. Der variable Widerstand 504 ist als der Widerstand zwischen den beiden Anschlussklemmen 506 definiert. Die Sensordetektionsschaltung 500 ist, wie gezeigt, elektrisch mit den Anschlussklemmen 506 des Kraftsensors 502 gekoppelt. Diese besondere Ausführungsform der Sensordetektionsschaltung 500 umfasst, ohne einschränkenden Charakter: einen Pull-up-Widerstand 508; einen parallelen Abschlusswiderstand 510; einen Pull-down-Widerstand 512; und ein Analog/digital-Konverterelement (ADC-Element) 514. In einer beispielhaften Arbeits-Ausführungsform liegt der Pull-up-Widerstand 508 bei 187 Ohm, der parallele Abschlusswiderstand 510 bei 272,5 Ohm und der Pull-down-Widerstand 512 bei 47,7 Ohm. Der Pull-up-Widerstand 508 ist zwischen einem Betriebsspannungsknoten 516 und einem ADC-Eingangsknoten 518 gekoppelt. Der ADC-Eingangsknoten 518 ist mit einer der Anschlussklemmen 506 gekoppelt. Der parallele Abschlusswiderstand 510 ist über die beiden Anschlussklemmen 506 hinweg gekoppelt, so dass er parallel mit dem variablen Widerstand 504 des Kraftsensors 502 erscheint. Der Pull-down-Widerstand ist zwischen dem parallelen Abschlusswiderstand 510 und einem Referenzspannungsknoten 520 gekoppelt. Obwohl nicht immer erforderlich, werden fünf Volt an dem Betriebsspannungsknoten 516 bereitgestellt und ist der Referenzspannungsknoten 520 geerdet.
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Die an dem ADC-Eingangsknoten 518 anliegende Spannung stellt das von dem Kraftsensor 502 kommende Sensorsignal dar, und das ADC-Element 514 erzeugt ein digitales Ausgangssignal, das einer Digitaldarstellung von dessen analoger Eingangsspannung entspricht. Die Ausgangs-Bitauflösung des ADC-Elements 514 kann den Erfordernissen und Spezifikationen einer konkreten Anwendung entsprechend ausgewählt werden. Angemerkt sei hier, dass die an dem ADC-Element 514 anliegende, analoge Eingangsspannung entsprechend den Veränderungen bei dem variablen Widerstand 504 variiert. In dieser Hinsicht bilden der Pull-up-Widerstand 508, der parallele Abschlusswiderstand 510 in Verbindung mit dem variablen Widerstand 504, und der Pull-down-Widerstand 512 zusammen genommen eine einfache Spannungsteilerschaltung. In diesem Beispiel ist, wenn keine Betätigungskraft auf den Kraftsensor 502 ausgeübt wird, der variable Widerstand 504 sehr hoch (wodurch der Zustand eines offenen Schaltkreises an den Anschlussklemmen 506 emuliert wird). In der Praxis kann der variable Widerstand 504 in einem Bereich von ungefähr 100 Kiloohm bis ungefähr 300 Kiloohm liegen, wenn keine Betätigungskraft gegeben ist. Für diesen Zustand des Kraftsensors 502 ist die Auswirkung des variablen Widerstands in der parallelen Kombination mit dem parallelen Abschlusswiderstand 510 vernachlässigbar, und daher wird die an dem ADC-Eingangsknoten 518 anliegende Spannung in erster Linie durch den Spannungsteiler bestimmt, welcher durch den Pull-up-Widerstand 508, den parallelen Abschlusswiderstand 510 und den Pull-down-Widerstand 512 gebildet wird.
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Umgekehrt ist der variable Widerstand 502, wenn eine Betätigungskraft auf den Kraftsensor 504 ausgeübt wird, relativ gering. In der Praxis kann der variable Widerstand 504 in einem Bereich von ungefähr 100 Ohm bis ungefähr 200 Ohm liegen, wenn keine Betätigungskraft gegeben ist. In diesem Zustand des Kraftsensors 502 hat der variable Widerstand eine größere Auswirkung auf die Spannung am ADC-Eingangsknoten 518. Im Spezifischeren wird die ADC-Eingangsspannung durch die parallele Kombination aus dem variablen Widerstand 504 und dem parallelen Abschlusswiderstand 510 beeinflusst. Folglich ist die ADC-Eingangsspannung geringer, wenn eine Betätigungskraft auf den Kraftsensor 502 ausgeübt wird, verglichen mit einer Situation, in der keine Betätigungskraft ausgeübt wird. Die Sensordetektionsschaltung 500 ist dazu bestimmt, diese Spannungsdifferenz zu detektieren.
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Die Widerstandswerte für den Pull-up-Widerstand 508, den parallelen Abschlusswiderstand 510, und den Pull-down-Widerstand 512 können im Hinblick auf Kompatibilität und Übereinstimmung mit dem Kraftsensor 502, im Hinblick auf Kompatibilität und Übereinstimmung mit dem ADC-Element 514, und zur Bereitstellung der gewünschten analogen Soll-Spannungsniveaus für die verschiedenen Sensorzustände ausgewählt werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die ADC-Eingangsspannung innerhalb eines Bereichs von ungefähr zwei bis vier Volt zu halten. Darüber hinaus können die Widerstandswerte so gewählt sein, dass sie eine zuverlässig detektierbare Differenz zwischen den Spannungsniveaus für die verschiedenen Sensorzustände bereitstellen. In manchen Implementierungen umfasst das System Diagnosemöglichkeiten, wobei detektierte Spannungen, die außerhalb des Sollbereichs (d. h. von zwei bis vier Volt) liegen, darauf hindeuten, dass eine Korrekturmaßnahme getroffen werden sollte. Beispielsweise können Spannungen, die außerhalb des Sollbereichs liegen, darauf hindeuten, dass der Sensor neu kalibriert, repariert oder ausgetauscht werden muss.
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Der bzw. die Benutzerbetätigungssensor(en), das Steuersystem und die Sensorschaltung, die hier beschrieben sind, können bei verschiedenen Verfahren zur Steuerung des Betriebs des Trägerfahrzeugs verwendet werden. In dieser Hinsicht ist 6 ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Steuerprozesses 600 basierend auf einem Pedalsensor veranschaulicht. Die verschiedenen in Verbindung mit dem Prozess 600 durchgeführten Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder jede beliebige Kombination aus diesen durchgeführt werden. Zu Veranschaulichungszwecken kann sich die folgende Beschreibung des Prozesses 600 auf weiter oben in Verbindung mit 1–5 erwähnt Elemente beziehen. In der Praxis können Abschnitte des Prozesses 600 durch verschiedene Elemente des beschriebenen Systems, z. B. durch einen Controller, eine elektronische Steuereinheit (ECU), eine Sensordetektionsschaltung oder ein Fahrzeug-Subsystem, ausgeführt werden. Es ist festzustellen, dass der Prozess 600 jede beliebige Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben umfassen kann, dass die in 6 gezeigten Aufgaben nicht in der veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, und dass der Prozess 600 in einen umfassenderen Verfahrensablauf oder Prozess mit zusätzlichen, hier nicht im Detail beschriebenen Funktionsweisen integriert sein kann. Darüber hinaus könnten eine oder mehrere der in 6 gezeigten Aufgaben bei einer Ausführungsform des Prozesses 600 weggelassen werden, sofern dadurch die beabsichtigte allgemeine Funktionsweise nicht beeinträchtigt wird.
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Der Prozess 600 kann in kontinuierlicher Weise durchgeführt werden, während sich das Fahrzeug in Betrieb befindet. In der Praxis könnte die Funktionalität des Prozesses 600 deaktiviert werden, wenn die Motor-/Fahrzeuggeschwindigkeit gerade durch die Geschwindigkeitsregelanlage des Fahrzeugs geregelt wird (da der Fahrer oft seinen Fuß vom Gaspedal nimmt, wenn die Geschwindigkeitsregelung aktiviert ist). Als Beispiel könnte bei in Verwendung stehender Geschwindigkeitsregelung der an einem Bremspedal angebrachte Benutzerbetätigungssensor nach wie vor dazu verwendet werden, die Geschwindigkeitsregelanlage zu stoppen, und zwar zusätzlich zu dem physischen Drücken der Bremse oder dem Abschalten der Geschwindigkeitsregelanlage.
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In dieser besonderen Ausführungsform des Prozesses 600 werden Sensorsignale von zumindest einem Pedalbetätigungssensor, der einem oder mehreren Fußpedalen zugeordnet ist, erhalten, empfangen oder überwacht (Aufgabe 602). Wie bereits zuvor angemerkt, wird das Pedalbetätigungssensorsignal in einer Weise erzeugt, die von der konkreten physischen Stellung des Fußpedals unabhängig ist und von dieser nicht beeinflusst wird. Darüber hinaus werden Pedalbetätigungssensorsignale in einer Weise erhalten, die von der berechneten oder detektierten physischen Stellung des Fußpedals unabhängig ist und von dieser nicht beeinflusst wird. Der Prozess 600 kann außerdem ein von einem herkömmlichen Pedalstellungssensor kommendes Sensorsignal erhalten, empfangen oder überwachen (Aufgabe 604). Das herkömmliche Pedalstellungssensorsignal ermöglicht es dem System, die aktuelle physische Stellung des Fußpedals unabhängig auf herkömmliche Weise zu bestimmen, und den Betrieb des Fahrzeugs (z. B. im Hinblick auf Bremsung, Kupplung oder Motor-/Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung) in Reaktion auf die aktuelle physische Stellung des Fußpedals zu steuern. Es versteht sich, dass zur Bestimmung der aktuellen physischen Stellung des Fußpedals der Pedalbetätigungssensor oder das Pedalbetätigungssensorsignal nicht verwendet zu werden braucht (und vorzugsweise auch nicht verwendet wird). Der Prozess 600 kann außerdem jede beliebige Anzahl von zusätzlichen Fahrzeug-Sensorsignalen und/oder Fahrzeug-Steuerbefehlen erhalten, empfangen oder überwachen (Aufgabe 606). Diese zusätzlichen Signale und/oder Befehle könnten gegebenenfalls dazu verwendet werden, zu bestimmen, wie sich der Betrieb des Fahrzeugs am besten steuern lässt, nämlich mit zusätzlicher Berücksichtigung der Pedalbetätigungssensorsignale oder ohne zusätzliche Berücksichtigung derselben.
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Der Prozess 600 wird fortgesetzt, indem das Pedalbetätigungssensorsignal analysiert oder verarbeitet wird (Aufgabe 608), um einen Benutzerbetätigungsstatus des Fußpedals (oder, gleichwertig dazu, einen Betätigungszustand des Pedalbetätigungssensors) zu bestimmen. Zeigt das Pedalbetätigungssensorsignal eine Benutzerbetätigung an (Abfrageaufgabe 610), so kann der Prozess eine Prüfung vornehmen, um zu bestimmen, ob der detektierte Betätigungsstatus mit anderen überwachten Sensorsignalen, dem Fahrzeugstatus, den Fahrzeugbetriebsbedingungen usw. konsistent ist oder nicht (Abfrageaufgabe 612). Wird durch die Abfrageaufgabe 612 bestimmt, dass der detektierte Benutzerbetätigungsstatus mit anderen Indikatoren konsistent ist, so steuert der Prozess 600 den Betrieb des Fahrzeugs in einer Weise, die durch die konsistenten Daten und die Sensordaten vorgegeben ist (Aufgabe 614). Demgemäß kann die Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs gleichermaßen in Reaktion auf den Benutzerbetätigungsstatus des Fußpedals, der durch das Pedalbetätigungssensorsignal angezeigt wird, und in Reaktion auf die aktuelle physische Stellung des Fußpedals, die durch das Pedalstellungssensorsignal angezeigt wird, erfolgen. Wenn beispielsweise ein von dem System überwachtes, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl bezogenes Steuersignal einen Befehl zum Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl anzeigt und der detektierte Benutzerbetätigungsstatus anzeigt, dass gerade eine Kraft auf das Gaspedal ausgeübt wird, dann kann die Aufgabe 614 einem normalen Geschwindigkeitssteuerungsvorgang zugeordnet werden, um die Geschwindigkeitsanpassung in dem gewünschten Ausmaß durchzuführen.
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Wird durch die Abfrageaufgabe 612 bestimmt, dass der detektierte Benutzerbetätigungsstatus mit anderen Indikatoren inkonsistent ist, so wird durch den Prozess 600 eine Korrekturmaßnahme eingeleitet oder durchgeführt (Aufgabe 616). Bei bestimmten Ausführungsformen wird eine Korrekturmaßnahme gesetzt, wenn der Benutzerbetätigungsstatus mit der von dem Pedalstellungssensorsignal angezeigten, aktuellen physischen Stellung des Fußpedals inkonsistent ist. So wird beispielsweise eine Korrekturmaßnahme für das Fahrzeug eingeleitet, wenn gleichermaßen: (1) die Sensordetektionsschaltung den Zustand detektiert, der keiner Betätigungskraft entspricht; und (2) die aktuelle physische Stellung des Fußpedals einer betätigten Stellung entspricht. Als weiteres Beispiel wird eine Korrekturmaßnahme gesetzt, wenn gleichermaßen: (1) die Sensordetektionsschaltung den Zustand detektiert, der keiner Betätigungskraft entspricht; und (2) das elektronische Steuersystem für die Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl gerade ein Steuersignal ausgibt, das eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit/Motordrehzahl anzeigt.
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Die spezifische Art von Korrekturmaßnahmen, welche durch den Prozess 600 eingeleitet werden, ist von dem aktuellen Status und Zustand des Fahrzeugs, von der Art der detektierten Sensorsignalinkonsistenz sowie von weiteren Faktoren abhängig. Bei bestimmten Ausführungsformen kann es sich bei der Korrekturmaßnahme um eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen handeln, und zwar ohne einschränkenden Charakter: Erzeugen einer Meldung auf einer Anzeige des Fahrzeugs; Erzeugen einer Warnanzeige; Begrenzen der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Begrenzen der Motordrehzahl des Fahrzeugs; Verringern der Motor-Ausgangsleistung; Begrenzen des Ansprechbereichs des Fußpedals; Deaktivieren, Sperren oder Abschalten bestimmter Funktionen oder Fähigkeiten des Motors, des Antriebsstrangs und/oder anderer Subsysteme; Schalten zwischen Gängen; und Schalten in eine Leerlaufstellung.
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Wird statt dessen durch die Abfrageaufgabe 610 bestimmt, dass das Pedalbetätigungssensorsignal keine Benutzerbetätigung anzeigt, so kann der Prozess 600 eine Prüfung vornehmen, um zu bestimmen, ob der detektierte Status mit anderen überwachten Sensorsignalen, dem Fahrzeugstatus, den Fahrzeugbetriebsbedingungen usw. konsistent ist oder nicht (Abfrageaufgabe 618). Wird durch die Abfrageaufgabe 618 bestimmt, dass der detektierte ”Betätigungslos”-Status mit anderen Indikatoren konsistent ist, so steuert der Prozess 600 den Betrieb des Fahrzeugs in einer Weise, die durch die konsistenten Daten und die Sensordaten vorgegeben ist (Aufgabe 620). Demgemäß kann der Prozess 600 zu unterschiedlichen Steuervorgängen führen, je nachdem, ob der Benutzerbetätigungsstatus eine Betätigung oder keine Betätigung des Fußpedals anzeigt, oder nicht. Wenn beispielsweise ein von dem System überwachtes, in Beziehung stehendes Steuersignal einen Leerlaufbefehl anzeigt und der detektierte Benutzerbetätigungsstatus anzeigt, dass gerade keine Kraft auf das Gaspedal angewendet wird, so kann die Aufgabe 620 einem normalen Steuervorgang zugeordnet werden, der den Motor in den Leerlaufzustand versetzt. Wird durch die Abfrageaufgabe 618 bestimmt, dass der detektierte Benutzerbetätigungsstatus mit anderen Indikatoren inkonsistent ist, so wird durch den Prozess 600, wie weiter oben beschrieben, eine Korrekturmaßnahme eingeleitet oder durchgeführt (Aufgabe 616).
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Der für die weiter oben beschriebenen Techniken und Prozesse verantwortliche Controller kann (periodisch oder nach Bedarf) eine adaptive Kalibrierungsroutine durchführen, um einem normalen und gewöhnlichen Driften des Kraftsensors und/oder anderer an Bord befindlicher Sensoren Rechnung zu tragen. Beispielsweise könnte der Controller eine ”Nullkraft”-Kalibrierung durchführen, die zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem das Fußpedal normalerweise gerade nicht betätigt wird. In dieser Hinsicht kann die Nullkraftkalibrierung automatisch zu einer spezifizierten Zeit, nachdem die Zündung abgeschaltet worden ist und/oder zu einer Zeit, zu der andere Subsysteme oder Fahrzeug-Sensoren angezeigt haben, dass sich das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb befindet, eingeleitet werden.
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Während der Nullkraft-Kalibrierungsroutine analysiert der Controller das Kraftsensorsignal, dessen Widerstand und/oder die ADC-Eingangsspannung. Ist die analysierte Menge spezifikationsgemäß oder liegt sie innerhalb eines bezeichneten Wertebereichs, so geht der Controller davon aus, dass der Kraftsensor noch ordnungsgemäß kalibriert ist. Hat jedoch ein Drift stattgefunden, so dass eine Kalibrierung nicht mehr gegeben ist, so kann der Controller eine Neukalibrierung der Detektionsschaltung durchführen, indem er eine neue Spannung oder einen neuen Spannungsbereich festlegt, welche(r) dem Nullkraftzustand entspricht. Zusätzlich könnte auch eine Neukalibrierung der Spannung oder des Spannungsbereichs, welche(r) dem Betätigungskraftzustand entspricht, stattfinden. Wird durch den Controller bestimmt, dass ein zu großer Drift des Kraftsensors stattgefunden hat, so kann eine Warnung oder ein Diagnosealarm erzeugt werden.
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Die hier vorgestellten Verfahren und Techniken zur Überwachung der Fußpedalbetätigung können in jedem beliebigen Fahrzeug und für jedes einzelne oder die Gesamtheit der Fußpedale eingesetzt werden. Die Sensortechnik zur Erfassung der Fußpedalbetätigung stellt einen zusätzlichen Indikator für die Fußpedalbetätigung bereit, der dazu verwendet werden kann, einen oder mehrere Fahrzeug-Steueralgorithmen zu verbessern und/oder bestehende Sicherheits- und Diagnosesysteme zu ergänzen.
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Zusammenfassend gesprochen könnten eine(s) oder mehrere der folgenden Verfahren und Techniken implementiert werden:
Ein einzelner Kraftsensor, der einen Abschnitt oder die Gesamtheit einer Pedalfläche (der Benutzerschnittstelle) abdeckt, und der eine ausgeübte Kraft in einen gegebenen Widerstand umwandelt.
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Ein einzelner Stellungssensor, der einen Abschnitt oder die Gesamtheit einer Pedalfläche abdeckt, und der die Stellung des Fußes des Benutzers auf dem Pedal in zwei Widerstandswerte, einen in X-Richtung und einen in Y-Richtung, umwandelt.
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Ein einzelner ”Anwesenheits”-Sensor, der einen Abschnitt oder die Gesamtheit einer Pedalfläche (der Benutzerschnittstelle) abdeckt, und dessen Kapazität sich verändert, wenn unterschiedliche Objekte damit in Kontakt treten.
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Ein einzelner Stellungssensor, der einen Abschnitt oder die Gesamtheit einer Pedalfläche abdeckt, und der die Stellung des Fußes des Benutzers auf dem Pedal in zwei Kapazitätswerte, einen in X-Richtung und einen in Y-Richtung, umwandelt.
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Mehrere zu einem Gitter oder einem anderen Muster oder einer Gruppe angeordnete Kraftsensoren, welche eine auf unterschiedliche Bereiche des Pedals ausgeübte Kraft detektieren würden. Diese könnten als Kraft- und Stellungssensor wirken und zusätzliche Elektronik/Verdrahtung erforderlich machen, um die Aktionen des Benutzers auszuwerten und das Ergebnis an die ECU oder Logik zu übermitteln, die für die Regelung des Fahrzeugs/Motors zuständig ist.
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Ein Infrarotsensor, der im seitlichen Fahrer-Fußraumbereich des Fahrzeugs angebracht ist. Bei Verwendung eines solchen Sensortyps könnte durch eine ECU bestimmt werden, ob der Benutzer seinen Fuß gerade ausstreckt oder ob sich der Fuß irgendwo von dem Pedal entfernt befindet (vorausgesetzt, die Körpertemperatur des Fahrers unterscheidet sich messbar von der Umgebungstemperatur). Es ist hier auch eine Verwendung denkbar, bei welcher bestimmt wird, welches Pedal gerade gedrückt wird, denn wenn zum Beispiel der Infrarotsensor den Fuß an der rechten Seite des Fußraums detektiert, kann die ECU ermitteln, dass der Benutzer gerade das Gaspedal benutzt oder beabsichtigt, dieses zu benutzen, usw.
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Ultraschall-Entfernungsmessersensoren könnten benutzt werden, um zu bestimmen, ob sich ein Fuß (oder ein beliebiges anderes Objekt) im Bereich des Fußraums befindet. Wird kein Fuß detektiert, so zeigt der Sensor seinen vollständigen Entfernungsbereich (ungefähr 0,8 Meter) an. Befindet sich ein Fuß im Erfassungsbereich, so gibt der Sensor eine Spannung aus, die einer kürzeren Distanz, z. B. 0,2 Meter, entspricht.
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Laser-Auslösestrahlen, wie beispielsweise jene, die bei Garagentor-Sicherheitssystemen Verwendung finden, könnten in dem Fußraum des Fahrzeugs angeordnet sein, um zu detektieren, ob der Benutzer den ”Strahl unterbrochen” hat, wodurch angezeigt würde, dass der Benutzer einen Fuß ausgestreckt hat, um ein Steuerpedal zu betätigen.
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Es ist in der vorangehenden, detaillierten Beschreibung zwar zumindest eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt worden, es versteht sich jedoch, dass es dazu eine große Anzahl von Variationen gibt. Es ist außerdem festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Auslegung des beanspruchten Erfindungsgegenstands in keiner Weise beschränken sollen. Mit der obigen detaillierten Beschreibung soll vielmehr dem Fachmann eine praktische Orientierungshilfe zur Implementierung der beschriebenen Ausführungsform(en) zur Hand gegeben werden. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen in der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch vom Umfang abgewichen wird, wie er durch die Patentansprüche definiert ist, und worin auch zum Zeitpunkt der Einreichung der Patentanmeldung bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente mit eingeschlossen sind.
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Bezugszeichenliste
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zu Fig. 4
- 402
- Benutzerbetätigungssensor(en)
- 404
- Pedalstellungssensor(en)
- 406
- Controller
- 408
- Andere ECU(s)
- 410
- Andere(r) Fahrzeug-Sensor(en)
- 412
- Fahrzeug-Subsystem(e)
zu Fig. 5 - 502
- Kraftsensor mit variablem Widerstand
- 514
- ADC
zu Fig. 6 - 600
- Steuerung auf Pedalsensor-Basis
- 602
- Sensorsignal(e) von Pedalbetätigungssensor(en) erhalten
- 604
- Sensorsignal von Pedalstellungssensor erhalten
- 606
- Zusätzliche Fahrzeug-Sensorsignale und/oder Fahrzeug-Steuerbefehle erhalten
- 608
- Das bzw. die von dem Pedalbetätigungssensor kommende(n) Sensorsignal(e) analysieren oder verarbeiten, um den Betätigungsstatus zu bestimmen
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- 610
- Betätigung detektiert? Ja – Nein
- 612
- Konsistent? Ja – Nein
- 614
- Betrieb wie gewöhnlich steuern
- 616
- Korrekturmaßnahme einleiten oder durchführen
- 618
- Konsistent? Ja – Nein
- 620
- Betrieb wie gewöhnlich steuern
