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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug.
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Bei Fahrpedalen bzw. Gaspedalen werden üblicherweise elektronische Systeme verwendet, um eine Umsetzung eines Beschleunigungswunsches zu steuern. Diese Pedale steuern die Drehmomentanforderung an den Motor unter Verwendung einer Fahrpedalkennlinie, die einen Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Motormomentanforderung des Fahrers beschreibt.
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Gegebenenfalls wird im Rahmen dieses Dokuments statt des Begriffs „Motordrehmoment” auch der Begriff „Motormoment” verwendet. Beide Begriffe sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als gleichbedeutend anzusehen. Gleiches gilt für die Begriffe „Drehmomentanforderung” und „Momentanforderung”.
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Aus der
DE 10 2004 061 263 B4 ist ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrpedalverhaltens in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ermittelt wird, ob eine fahrdynamisch gefährliche Situation für das Fahrzeug vorliegt, woraufhin das Pedalverhalten des Fahrpedals beeinflusst wird. Die fahrdynamisch gefährliche Situation wird anhand von Sensordaten einer Umfeldsensorik oder eines Navigationssystems festgestellt. Die Änderung der Fahrpedalcharakteristik erfolgt in der Weise, dass die Kennlinie modifiziert wird, die den Zusammenhang zwischen der Motormomentanforderung des Fahrers und der Fahrpedalstellung beschreibt. Um der fahrdynamisch gefährlichen Situation Rechnung zu tragen, wird die Motormomentanforderung für die aktuell vorliegende Fahrpedalstellung verringert, so dass im Vergleich zu einer regulären Fahrsituation ein geringeres Motormoment angefordert wird als der Fahrpedalstellung entspricht.
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Ferner ist aus der Praxis bekannt, dass die Fahrpedalkennlinie stark progressiv ausgelegt ist. Dies bedeutet, dass der Gradient der Fahrpedalkennlinie mit zunehmender Fahrpedalposition zunimmt und die Fahrpedalkennlinie insbesondere in einem Anfangsbereich der Fahrpedalkennlinie, beispielsweise bei einer Fahrpedalposition von 0% bis z. B. 20% der maximal betätigbaren Fahrpedalposition, vergleichsweise flach verläuft. Dadurch wird eine bessere Rangierbarkeit des Fahrzeugs ermöglicht.
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Nachteilig an dieser bekannten Festlegung der Fahrpedalkennlinie ist, dass in Situationen, in denen aufgrund eines hohen Fahrwiderstands ein hohes Anfahrmoment benötigt wird, z. B. an einer Steigung oder aufgrund einer schweren Ladung eines Nutzfahrzeugs, das Fahrpedal stark betätigt werden muss, wobei jedoch in diesem Bereich die Dosierbarkeit der Momentanforderung aufgrund des stark progressiven Kennfelds sehr gering ist. Dadurch wird ein kontrollierter und sicherer Anfahrvorgang erschwert.
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Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, ein verbessertes Verfahren zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem eine verbesserte Rangierbarkeit des Fahrzeugs ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Vorrichtungen vermieden werden können.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug, bei dem eine den Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Motormomentanforderung des Fahrers beschreibende Fahrpedalkennlinie modifiziert wird. Gemäß dem Verfahren wird ermittelt, ob eine Situation erhöhten Fahrwiderstandes vorliegt. Für den Fall, dass eine Situation erhöhten Fahrwiderstandes vorliegt, wird die Fahrpedalkennlinie modifiziert, derart, dass eine modifizierte Kennlinie zumindest in einem mittleren Bereich einer Fahrpedalstellung ein erhöhtes Motormoment anfordert. Durch eine derartige Änderung der Fahrpedalkennlinie, beispielsweise in einer Steuereinheit, kann ein Ansprechverhalten des Fahrpedals gezielt verändert werden, so dass bei einem erhöhten Fahrwiderstand das notwendige Anfahrdrehmoment schon bei einem kleineren Fahrpedalwert erreicht wird und somit auch die Dosierbarkeit verbessert wird. Mittels der modifizierten Fahrpedalkennlinie wird die Fahrpedalstellung bzw. Fahrpedalposition somit entsprechend uminterpretiert und an den erhöhten Fahrwiderstand angepasst.
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Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht hierbei vor, dass eine Abweichung der modifizierten Kennlinie von der ursprünglichen Kennlinie in einem mittleren Bereich einer Fahrpedalstellung höher ist als in einem Anfangs- und einem Endbereich der Fahrpedalstellung. Dies bietet den Vorteil, dass einerseits gefährlich hohe Drehmomente bei sehr kleinen Fahrpedalwerten vermieden werden können und sich andererseits das Fahrverhalten im Endbereich der Kennlinie dem normalen Fahrverhalten annähert.
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Besonders vorteilhaft ist, die modifizierte Kennlinie so festzulegen, dass in einem mittleren Bereich der Fahrpedalkennlinie eine durchschnittlich Steigung der modifizierten Kennlinie geringer ist als die Steigung der ursprünglichen Kennlinie. Dadurch kann eine besonders gute Dosierbarkeit des Anfahrverhaltens des Fahrzeugs bei erhöhtem Fahrwiderstand ermöglich werden, so dass ein sicheres Rangieren in der Steigung und/oder ein Anfahren mit schwerer Ladung ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann eine Obergrenze für die Abweichung der modifizierten Kennlinie von der ursprünglichen Kennlinie vorgegeben werden. Eine derartige Obergrenze kann als Sicherheitsgrenze dienen, um gefährlich hohe Drehmomentanforderungen zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Variante dieser Ausgestaltungsform kann ein Verlauf der modifizierten Kennlinie unter Einhaltung der Obergrenze festgelegt werden, derart, dass zumindest in dem mittleren Bereich die Abweichung der modifizierten Kennlinie von der ursprünglichen Kennlinie in Abhängigkeit von einem Fahrwiderstand oder in Abhängigkeit von einer den Fahrwiderstand beeinflussenden Größe, beispielsweise der Fahrzeugmasse und/oder der Fahrbahnsteigung, festgelegt wird. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltungsform liegt somit daran, dass der Verlauf der modifizierten Kennlinie dynamisch an die Höhe des festgestellten Fahrwiderstandes anpassbar ist, so dass beispielsweise der Verlauf der Kennlinie gezielt an den aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs und/oder an die aktuelle Fahrbahnsteigung angepasst werden kann. Gleichzeitig wird durch die Obergrenze sichergestellt, dass die Abweichung von der ursprünglichen Kennlinie sich innerhalb vorfestgelegter Sicherheitsgrenzen bewegt.
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Gemäß einer weiteren Variante besteht die Möglichkeit, dass ein Fahrwiderstand bestimmt wird und, falls der bestimmte Fahrwiderstand einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dass die modifizierte Kennlinie so festgelegt wird, dass der Fahrwiderstand durch die modifizierte Kennlinie nur teilweise kompensiert wird. Eine vollständige, d. h. hundertprozentige, Kompensation würde bedeuten, dass bei verschiedenen Fahrwiderständen jeweils der gleiche Fahrpedalweg notwendig wäre, um das notwendige Anfahrdrehmoment zu erreichen. Wird jedoch in Situationen eines erhöhten Fahrwiderstands nur eine teilweise Kompensation, beispielsweise eine Kompensation von 50% des Fahrwiderstandes, vorgenommen, bietet dies den Vorteil, dass der Fahrer durch das zumindest teilweise geänderte Ansprechverhalten des Fahrpedals auf das Vorliegen eines erhöhten Fahrwiderstandes aufmerksam gemacht wird und somit dazu veranlasst wird, aufmerksamer zu rangieren, was die Sicherheit erhöht. Dadurch kann ein optimaler Kompromiss zwischen besserer Rangierbarkeit aufgrund der Anpassung der Fahrpedalkennlinie und gleichzeitig einem an die Fahrsituation mit erhöhtem Fahrwiderstand angepassten Fahrverhalten des Fahrers gefördert werden.
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Ferner ist es möglich, den Verlauf der modifizierten Kennlinie so festzulegen, dass die Abweichung von der ursprünglichen Kennlinie kontinuierlich oder schrittweise mit zunehmendem Fahrwiderstand zunimmt. So kann beispielsweise die modifizierte Kennlinie proportional mit Zunahme des Fahrwiderstands erhöht werden, um ein kontinuierliches Kennlinienfeld bereitzustellen. Alternativ besteht die Möglichkeit, jeweils vorgegebenen Fahrwiderstandsbereichen eine modifizierte Kennlinie zuzuordnen, so dass mehrere voneinander verschiedene Fahrpedalkennlinien verwendet werden, von denen jeweils eine in Abhängigkeit des bestimmten Fahrwiderstandes ausgewählt wird. Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, eine modifizierte Kennlinie direkt in Abhängigkeit der Fahrzeugmasse und/oder einer zunehmenden Fahrbahnsteigung zu bestimmen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Abweichung der Obergrenze von der ursprünglichen Kennlinie in einem mittleren Bereich einer Fahrpedalstellung höher als in dem Anfangs- und dem Endbereich der Fahrpedalstellung. Dadurch kann, wie vorstehend bereits erwähnt, sichergestellt werden, dass gefährlich hohe Drehmomentanforderungen bei sehr kleinen Fahrpedalwerten vermieden werden können. Im Fehlerfall, falls beispielsweise fälschlicherweise eine Steigung erkannt wird, das Fahrzeug sich aber in der Ebene befindet, kann auf diese Weise weiterhin eine sichere Rangierbarkeit gewährleistet werden.
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In dem Anfangsbereich der Fahrpedalstellung kann die Obergrenze auch identisch mit der ursprünglichen Kennlinie sein, so dass in diesem Bereich überhaupt keine Anpassung der Fahrpedalkennlinie stattfindet.
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Ferner kann in dem Anfangsbereich die modifizierte Kennlinie so festgelegt werden, dass für eine gegebene Fahrpedalstellung das erhöhte Motormoment gemäß der modifizierten Kennlinie nicht mehr als 10% in Bezug auf ein maximales durch das Fahrpedal anforderbares Motorreferenzdrehmoment vom ursprünglichen Motormoment gemäß der ursprünglichen Kennlinie abweicht. Dadurch kann ein ruckartiges Anfahren des Fahrzeugs bei einer falschen Bestimmung des Fahrwiderstands verhindert werden.
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Vorteilhafterweise kann der Verlauf der modifizierten Kennlinie in dem mittleren Bereich so festgelegt werden, dass sie im Wesentlichen linear verläuft. Dadurch wird das Ansprechverhalten des Fahrpedals gezielt so verändert, dass ein für den Fahrer bekanntes und gut steuerbares Rangierverhalten bei einer Situation eines erhöhten Fahrwiderstandes ermöglicht wird.
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Der mittlere Bereich kann so festgelegt werden, dass er mindestens einen Bereich von 40% bis 60% der Fahrpedalstellung enthält. Weiter vorzugsweise kann der mittlere Bereich zumindest einen Bereich von 35% bis 65% der Fahrpedalstellung enthalten. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Anpassung der Fahrpedalkennlinie in diesen Bereichen eine besonders gute Rangierbarkeit in Situationen eines erhöhten Fahrwiderstandes ermöglicht werden kann.
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Ferner kann der Anfangsbereich einem Bereich von 0% bis mindestens 10% der Fahrpedalstellung entsprechen. Weiter vorzugsweise kann der Anfangsbereich einem Bereich von 0% bis mindestens 15% oder einem Bereich von 0% bis mindestens 20% der Fahrpedalstellung entsprechen.
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Das Vorliegen einer Situation erhöhten Fahrwiderstands kann daran erkannt werden, dass ein berechneter Fahrwiderstand größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Das Vorliegen einer Situation erhöhten Fahrwiderstands kann insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrbahnsteigung und/oder von einer Fahrzeugmasse erkannt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug, umfassend Erfassungsmittel zur Erfassung des Vorliegens einer Situation erhöhten Fahrwiderstandes und Fahrpedalanpassungsmittel, die ausgeführt sind, bei Vorliegen einer Situation erhöhten Fahrwiderstandes eines den Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Motormomentanforderung des Fahrers beschreibende Fahrpedalkennlinie zu modifizieren, derart, dass eine modifizierte Kennlinie zumindest in einem mittleren Bereich einer Fahrpedalstellung ein erhöhtes Motormoment anfordert.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, mit der Vorrichtung zur Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug.
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Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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1 illustriert die Anpassung der Fahrpedalcharakteristik bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Nutzfahrzeug, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Hierzu zeigt 1 den Verlauf einer modifizierten Kennlinie 2 im Vergleich zu der ursprünglichen Kennlinie 1. Die Kennlinien 1 und 2 legen jeweils den Zusammenhang zwischen der Fahrpedalstellung bzw. Gaspedalstellung und der Motormomentanforderung des Fahrers fest. Die Kennlinie 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Fahrpedalkennlinie, die erfindungsgemäß weiterhin in Situationen nicht erhöhten Fahrwiderstandes zur Anforderung des Motormoments zugrunde gelegt wird. In 1 ist der stark progressive Verlauf der Fahrpedalkennlinie 1 sichtbar, deren Steigung mit zunehmender Fahrpedalposition schrittweise zunimmt. Die Abzisse zeigt hierbei die Fahrpedalstellung P in Prozent des maximal möglichen Fahrpedalwegs, wobei 0% einem nicht betätigten Fahrpedal entspricht und 100% einem vollständig durchgetretenen Fahrpedal entsprechen. Die Ordinate gibt die Motormomentanforderung des Fahrers als Prozentabgabe eines Motorreferenzdrehmoments D an. Das Motorreferenzdrehmoment ist das maximal vom Motor leistbare Motordrehmoment. Wie in 1 ersichtlich, ist es bei Nutzfahrzeugen üblich, dass bereits bei 90% des Fahrpedalwegs, also bei nicht vollständig durchgedrücktem Fahrpedal, 100% des Motorreferenzdrehmoments D angefordert werden, da die vollständig durchgedrückte Stellung für die sogenannte Kick-Down-Funktion verwendet wird.
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Ferner sind in 1 ein Anfangsbereich A, ein mittlerer Bereich M und ein Endbereich der Fahrpedalstellung gekennzeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Anfangsbereich 0% bis 20% des Fahrpedalwegs, der mittlere Bereich 35% bis ca. 65% des Fahrpedalwegs und der Endbereich den restlichen Bereich des Fahrpedalwegs bis 90%. Es wird betont, dass die vorgenannten Prozentangaben nur als beispielhaft anzusehen sind und die Festlegung der Bereiche für unterschiedliche Anwendungsfälle auch unterschiedlich festgelegt werden können.
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In Situationen, bei denen kein erhöhter Fahrwiderstand vorliegt, also beispielsweise bei Fahrten in der Ebene oder bei einem unbeladenen Fahrzeug, wird die ursprüngliche Kennlinie 1 für die Ansteuerung des Motormoments zugrunde gelegt.
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Erkennt die Fahrzeugsteuerung jedoch eine Situation erhöhten Fahrwiderstandes, wird in Abhängigkeit des ermittelten Fahrwiderstandes die ursprüngliche Kennlinie 1 modifiziert und die modifizierte Kennlinie 2 der Steuerung des Motormoments zugrunde gelegt. Aus 1 ist ersichtlich, dass die modifizierte Kennlinie 2 bei gleicher Fahrpedalstellung jeweils ein höheres Motormoment anfordert, wobei die Abweichung zu der ursprünglichen Kennlinie im mittleren Bereich M am größten ist. Dies ist durch die vertikalen gestrichelten Pfeile gekennzeichnet, die die Abweichung der modifizierten Kennlinie 2 von der ursprünglichen Kennlinie 1 kennzeichnen.
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In dem Anfangsbereich A ist die mögliche Abweichung der modifizierten Kennlinie 2 von der ursprünglichen Kennlinie 1 sehr gering, wobei die entsprechenden Abschnitte dieser Kennlinien im Anfangsbereich mit den Bezugszeichen 2_a und 1_a gekennzeichnet sind. Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass dadurch sichergestellt werden kann, dass im Fehlerfall, z. B. bei einer fälschlichen Erkennung einer Steigung, wobei das Fahrzeug aber tatsächlich in einer Ebene steht, dennoch ein sicheres Anfahren in der Ebene geleistet werden kann, da eine für diese Situation gefährlich hohe Drehmomentanforderung vermieden wird.
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In 1 ist ferner mit der Linie 3 eine Obergrenze gekennzeichnet, die für die Abweichung der modifizierten Kennlinie 2 von der ursprünglichen Kennlinie vorgegeben wird, die von der modifizierten Kennlinie 2 stets eingehalten werden muss. Mit anderen Worten darf die Abweichung der modifizierten Kennlinie 2 maximal der Abweichung der Obergrenze 3 entsprechen. In 1 ist nur eine einzige modifizierte Kennlinie 2 gezeigt, jedoch besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, in Abhängigkeit von dem bestimmten Fahrwiderstand die modifizierte Kennlinie 2 in dem Bereich zwischen der ursprünglichen Kennlinie 1 und der Obergrenze 3 zu variieren, so dass mit zunehmendem Fahrwiderstand jeweils nach oben verschobene modifizierte Kennlinien 2 festgelegt werden.
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In 1 ist ferner gezeigt, dass die modifizierte Kennlinie in dem mittleren Bereich einen wesentlichen linearen Verlauf 2_m aufweist, der eine gute und gleichmäßige Rangierbarkeit in Situationen erhöhten Fahrwiderstandes ermöglicht. Durch den horizontalen Pfeil 4 wird verdeutlicht, dass für das gleiche resultierende Moment ein deutlich kleinerer Fahrpedalwert basierend auf der modifizierten Kennlinie 2 im Vergleich zur ursprünglichen Kennlinie 1 benötigt wird, so dass ein Rangiervorgang in der Steigung für den Fahrer einem Rangiervorgang in der Ebene nahekommt, da mehr Fahrpedalweg zur Dosierung zur Verfügung steht. Das wird insbesondere auch dadurch ermöglicht, dass die Steigung des mittleren Abschnitts 2_m der modifizierten Kennlinie eine geringere Steigung aufweist als der vergleichbare mittlere Bereich 1_m der ursprünglichen Kennlinie in diesem Bereich M.
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Das Vorliegen einer Situation erhöhten Fahrwiderstands kann erkannt werden, wenn ein berechneter Fahrwiderstand größer als ein vorgegebener Schwellenwert für den Fahrwiderstand ist. Die Berechnung des Fahrwiderstands ist aus dem Stand der Technik bekannt und eine Größe, die in den bekannten Steuergeräten von Nutzfahrzeugen üblicherweise vorliegt und anhand eines Fahrzeugmodells bestimmt wird, mit dem die für den Fahrwiderstand relevanten Größen wie beispielsweise der Luftwiderstand, der Rollwiderstand, der Steigungswiderstand und der Beschleunigungswiderstand berechnet bzw. abgeschätzt werden. Größen wie die Fahrbahnsteigung werden beispielsweise anhand eines Beschleunigungssensors berechnet, die Fahrzeugmasse kann aus einem Motormoment und aus der resultierenden Fahrzeugbeschleunigung geschätzt werden.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ursprüngliche Kennlinie
- 1_a
- Anfangsbereich der ursprünglichen Kennlinie
- 1_m
- Mittlerer Bereich der ursprünglichen Kennlinie
- 2
- Modifizierte Kennlinie
- 2_a
- Anfangsbereich der modifizierten Kennlinie
- 2_m
- Mittlerer Bereich der modifizierten Kennlinie
- 3
- Obergrenze
- 4
- Reduzierter Fahrpedalweg
- A
- Anfangsbereich
- M
- Mittlerer Bereich
- E
- Endbereich
- D
- Motormoment
- P
- Fahrpedalstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004061263 B4 [0004]
