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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem.
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Die
DE 10 2012 218 283 A1 zeigt ein aktives Fahrpedal für ein Kraftfahrzeug. Das aktive Fahrpedal umfasst einen Pedalstellungssensor, der dazu ausgeführt ist, eine Stellung eines Pedalhebels des aktiven Fahrpedals zu erfassen und in ein Pedalstellungssignal umzuwandeln. Des Weiteren umfasst das aktive Fahrpedal einen Aktuator, der dazu ausgeführt ist, eine haptische Rückmeldung an den Pedalhebel auszugeben, und eine Aktuatorsteuerung, die dazu ausgeführt ist, den Aktuator zu steuern. Der Pedalstellungssensor ist dazu ausgeführt, Pedalstellungssignale an eine zentrale Motorsteuerung des Fahrzeugs zu übertragen, mit denen die Motorsteuerung den Antrieb des Fahrzeugs steuert.
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Die
DE 10 2011 088 305 A1 zeigt ein Verfahren zum Steuern eines aktiven Fahrpedals. Es wird ein Fußablagesignal erfasst und eine Rückstellkraft eines Fahrpedalhebels durch einen Aktuator in Reaktion auf den Empfang des Fußablagesignals erhöht. Die erhöhte Rückstellkraft des Fahrpedalhebels wird wiederum durch den Aktuator in Reaktion auf eine Rücknahme des Fußablagesignals vermindert.
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Nachteilig an derartigen aktiven Gaspedalen ist, dass diese dem Fahrer keine Rückmeldung vermitteln können, wenn er den Fuß vom Fahrpedal genommen hat.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Rückmeldung durch ein aktives Gaspedal zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und durch ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs wird eine Stellung eines Steuerungselements, welches zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung entlang eines Fahrwegs bewegbar ist, erfasst. In Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Steuerungselements wird ein Antriebsmoment durch eine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgelegte Antriebseinheit bereitgestellt. Des Weiteren wird eine Kraft auf das Steuerungselement mittels eines Aktuators ausgeübt, falls wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Um das eingangs genannte Problem zu beheben, dass bei einem herkömmlichen aktiven Gaspedal einem Fahrer keine haptische Rückmeldung vermittelt werden kann, wenn er den Fuß vom Gaspedal genommen hat, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung eine Neutralstellung des Steuerungselements vorgegeben ist. Falls das Steuerungselement zwischen der Endstellung und der Neutralstellung positioniert ist, wird ein mit der erfassten Stellung des Steuerungselements korrespondierendes Antriebsmoment bereitgestellt. Falls das Steuerungselement dahingegen zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung positioniert ist, wird eine mit der erfassten Stellung des Steuerungselements korrespondierende Bremskraft zum Verzögern des Kraftfahrzeugs bereitgestellt.
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Bei dem besagten Steuerungselement kann es sich beispielsweise um einen Fahrpedalhebel eines aktiven Gaspedals handeln, mittels welchem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs das bereitzustellende Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs steuern bzw. beeinflussen kann. Derartige Fahrpedalhebel weisen üblicherweise Rückstellmittel – beispielsweise in Form von Federn oder dergleichen – auf, mittels welchen der Fahrpedalhebel automatisch in eine Ausgangsstellung zurück verbracht und in dieser gehalten wird, solange der Fahrpedalhebel nicht belastet wird.
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Mit der Endstellung ist diejenige Stellung des Steuerungselements gemeint, bei welcher das Ende des Verfahrwegs des Steuerungselements erreicht ist. Bei einem herkömmlichen Fahrpedalhebel also die vollständig durchgedrückte Position des Fahrpedalhebels. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass eine entlang des Verfahrwegs zwischen der Ausgangsstellung und Endstellung vorgesehene Neutralstellung vorgegeben ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Stellung des Steuerungselements auf neuartige Weise interpretiert. Bei nicht betätigtem bzw. durch einen Fahrer nicht belasteten Steuerungselement wird eine Bremsung des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Wird das Steuerungselement durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs über die Neutralstellung hinweg, also zwischen die Neutralstellung und die Endstellung bewegt, wird eine mit der entsprechenden Position des Steuerungselements korrespondierende Antriebsleistung zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Dies führt dazu, dass ein Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeugs – im Falle eines als Fahrpedalhebel ausgebildeten Steuerungselements – seinen Fuß nicht so oft vom Gaspedal nimmt und dadurch weiterhin eine haptische Rückmeldung von dem aktiven Gaspedal erhalten kann. Denn dadurch, dass sobald das Steuerungselement zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung positioniert ist, eine Bremsung des Kraftfahrzeugs vollzogen wird, wird ein Fahrer des Kraftfahrzeugs wesentlich häufiger als bei herkömmlichen Antriebssystem seinen Fuß auf dem Fahrpedalhebel belassen. Bei dem Steuerungselement muss es sich nicht zwangsläufig um einen Fahrpedalhebel handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Steuerungselement auch um einen Handgasschalter, einen Drehknauf oder ähnliches handeln, was nicht mit den Füßen sondern beispielsweise mit den Händen zu bedienen ist. Bei einer Anwendung im Bereich von Motorrädern ist es auch denkbar, dass das Steuerungselement der Gasdrehgriff ist. Bei dem Steuerungselement kann es sich also im Wesentlichen um beliebige Arten von Steuerungselementen handeln, mittels welchen ein Antriebsmoment durch einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs steuerbar oder abrufbar ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass falls das Steuerungselement in der Neutralstellung positioniert ist, weder ein Antriebsmoment noch eine Bremskraft bereitgestellt wird. Mit anderen Worten wird die erfindungsgemäße Neutralstellung wie eine Ausgangsstellung bei herkömmlichen Antriebssystemen interpretiert. Hat ein Fahrer also durch eine entsprechende Betätigung das Steuerungselement in die Neutralstellung verbracht, wird das Fahrzeug weder durch ein Antriebsmoment beschleunigt noch durch eine bereitgestellte Bremskraft verzögert. Dadurch wird der Fahrer z.B. seinen Fuß wesentlich häufiger als bei herkömmlichen Antriebssystemen auf einem Fahrpedalhebel belassen und diesen auch zumindest zum Teil heruntergedrückt halten. Infolgedessen können haptische Rückmeldungen aufgrund einer Betätigung des Aktuators, welcher eine Kraft auf den Fahrpedalhebel ausübt – wesentlichen häufiger von einem Fahrer erfasst werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einer Positionierung des Steuerungselements zwischen der Endstellung und der Neutralstellung ausschließlich das Antriebsmoment bereitgestellt wird. Mit anderen Worten wird bei einer Positionierung des Steuerungselements zwischen der Endstellung und der Neutralstellung das Kraftfahrzeug nicht durch Bremsen des Kraftfahrzeugs gebremst. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass der Fahrer z.B. seinen Fuß wesentlich häufiger als bei herkömmlichen Antriebssystemen auf einem Fahrpedalhebel belassen wird und diesen auch zumindest zum Teil heruntergedrückt halten wird – zumindest wenn er eine Beschleunigung oder zumindest Aufrechterhaltung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wünschen sollte.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einer Positionierung des Steuerungselements zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung ausschließlich die Bremskraft bereitgestellt wird. Ein Antriebsmoment wird somit bei einer Positionierung des Steuerungselements zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung nicht bereitgestellt. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass der Fahrer z.B. seinen Fuß wesentlich häufiger als bei herkömmlichen Antriebssystemen auf einem Fahrpedalhebel belassen wird und diesen auch zumindest zum Teil heruntergedrückt halten wird – zumindest wenn er keine Verzögerung des Kraftfahrzeugs wünschen sollte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bremskraft mittels einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Sobald sich das Steuerungselement zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung befindet, werden eine oder mehrere Bremsen des Kraftfahrzeugs betätigt, um eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu bewirken. Die Stärke der Bremskraft kann dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Positionierung des Steuerungselements zwischen der Neutralstellung und der Ausgangsstellung angepasst werden. Je weiter also ein Fahrer das Steuerungselement in Richtung der Neutralstellung bewegt hat, desto weniger stark wird das Kraftfahrzeug gebremst. Je weiter das Steuerungselement ausgehend von der Neutralstellung in Richtung der Ausgangsstellung bewegt worden ist, desto stärker wird das Kraftfahrzeug gebremst. Die Bremseinheit kann dabei herkömmliche Bremsen, beispielsweise Scheibenbremsen, und/oder auch eine Rekuperationsbremse umfassen. Im Falle eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs kann ein Abbremsen des Fahrzeugs also dadurch erfolgen, dass man den betreffenden Antriebs-Elektromotor als Generator betreibt. Herkömmliche Bremsen können dabei mit einer Rekuperationsbremse in Abhängigkeit von der Stellung der Steuerungselements kombiniert oder auch einzeln betrieben werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass bei einer Bewegung des Steuerungselements von der Neutralstellung in Richtung der Ausgangsstellung zunächst nur die Rekuperationsbremse und bei einer weiteren Verstellung des Steuerungselements in Richtung der Ausgangsstellung zusätzlich noch die herkömmlichen Bremsen betätigt werden. Unter der Bremskraft ist in einem derartigen Fall dann die insgesamt durch die Rekuperationsbremse und die herkömmlichen Bremsen bereitgestellte Bremskraft zu verstehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Steuerungselement mit der Kraft in Richtung der Ausgangsstellung beaufschlagt wird, falls die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs reduziert werden soll. Beispielsweise ist es denkbar, dass mittels eines entsprechend dafür ausgelegten Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs erfasst wird, dass das Kraftfahrzeug gerade schneller bewegt wird, als dies durch eine aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung zulässig ist. In diesem Fall drückt der Aktuator mit der Kraft in Richtung der Endstellung auf das Steuerungselement, wodurch beispielsweise ein Fuß des Fahrers, welcher auf dem Steuerungselement aufliegt, nach oben gedrückt wird, wodurch eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs bewirkt wird. Wird anschließend festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entsprechend stark genug verringert worden ist, so dass die aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung nicht mehr überschritten wird, wird der Aktuator derart betrieben, dass die aufgebrachte Kraft in Richtung der Ausgangsstellung sukzessive verringert wird, so dass das Steuerungselement allmählich und wieder einfacher in Richtung der Neutralstellung durch den Fahrer bewegt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Steuerungselement in Richtung der Endstellung beaufschlagt wird, falls die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erhöht werden soll. Beispielsweise kann es sein, dass das Kraftfahrzeug gerade auf einer Autobahn bewegt wird, wo gerade keine Geschwindigkeitsbegrenzung vorgegeben ist. Sollte mittels eines entsprechend dafür ausgelegten Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs festgestellt werden, dass dieses beispielsweise weit unterhalb der Richtgeschwindigkeit, von beispielsweise 130 km/h, bewegt wird, so wird der Aktuator derart betrieben, dass das Steuerungselement in Richtung der Endstellung mit der Kraft beaufschlagt wird. Dadurch wird dem Fahrer eine entsprechende haptische Rückmeldung gegeben, dass er das Kraftfahrzeug beschleunigen sollte bzw. die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entsprechend erhöhen sollte. Wird anschließend festgestellt, dass das Kraftfahrzeug die Richtgeschwindigkeit erreicht hat, wird das Steuerungselement nicht mehr mit der Kraft beaufschlagt, wodurch die zuvor bereitgestellte haptische Rückmeldung auf das Steuerungselement entfällt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die in Richtung der Endstellung wirkende Kraft vom Betrag her immer kleiner als eine durchgehend auf das Steuerungselement in Richtung der Ausgangsstellung wirkende Rückstellkraft gewählt wird. Wie eingangs bereits erwähnt, weisen Fahrpedalhebel üblicherweise Rückstellmittel, beispielsweise in Form von Rückstellfedern, auf, welche dazu dienen, durchgängig eine Rückstellkraft auf den Fahrpedalhebel auszuüben, wobei der Fahrpedalhebel automatisch in Richtung seiner Ausgangsstellung zurück verbracht wird, wenn der Fahrpedalhebel vom Fahrer gar nicht mit einer Kraft beaufschlagt wird. Dadurch, dass die in Richtung der Endstellung wirkende Kraft vom Betrag her immer kleiner als eine derartige durchgehend auf das Steuerungselement in Richtung der Ausgangsstellung wirkende Rückstellkraft gewählt wird, kann das Steuerungselement nicht mittels des Aktuators selbstständig in die Endstellung bewegt werden. Eine resultierende, vom Fahrer feststellbare Gesamtrückstellkraft, welche sich aus der in Richtung der Endstellung vom Aktuator aufgebrachten Kraft und der durchgehend wirkenden Rückstellkraft zusammensetzt, wirkt somit insgesamt immer in Richtung der Ausgangsstellung, ist also selbst bei einer Variation der von dem Aktuator aufgebrachten Kraft immer rückstellend. Die Gesamtrückstellkraft wird mit anderen Worten durch den Aktuator also nur verringert und nicht aufgehoben oder gar in die andere Richtung übersteuert. Vorzugsweise ist die in Richtung der Ausgangsstellung wirkende Kraft vom Betrag her höchstens so groß, dass ein herkömmlicher Fahrer das Steuerungselement trotz der vom Aktuator aufgebrachten Kraft jederzeit noch übersteuern kann. Im Falle eines Fahrpedalhebels heißt dies, dass der Fahrer selbst wenn der Aktuator eine rückstellende Kraft aufbringt, den Fahrpedalhebel immer noch durchtreten kann, wenn er dies wünschen sollte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kraft mittels des Aktuators nur dann ausgeübt wird, wenn erfasst wird, dass das Steuerungselement von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs berührt und/oder bedient wird. Dafür kann eine entsprechende Sensorik vorgesehen sein, welche beispielsweise eine Fußablage auf dem Steuerungselement erfassen kann.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Steuerungselement, welches zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung entlang eines Verfahrwegs bewegbar ist. Des Weiteren umfasst das Antriebssystem eine Antriebseinheit, welche dazu ausgelegt ist, ein Antriebsmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der ermittelten Stellung des Steuerungselements bereitzustelllen. Ferner umfasst das Antriebssystem einen Aktuator, welcher dazu ausgelegt ist, eine Kraft auf das Steuerungselement auszuüben, falls wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Das erfindungsgemäße Antriebssystem zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung eine Neutralstellung des Steuerungselements vorgegeben ist. Die Antriebseinheit ist dabei dazu ausgelegt, ein mit der erfassten Stellung des Steuerungselements korrespondierendes Antriebsmoment bereitzustellen, falls das Steuerungselement zwischen der Endstellung und der Neutralstellung positioniert ist. Des Weiteren ist eine Bremseinheit des Antriebssystems dazu ausgelegt, eine mit der erfassten Stellung des Steuerungselements korrespondierende Bremskraft bereitzustellen, falls das Steuerungselement zwischen der Endstellung und der Neutralstellung positioniert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des Antriebssystems anzusehen, wobei das Antriebssystem insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte umfasst.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Antriebssystems ist es vorgesehen, dass die Neutralstellung entlang des Verfahrwegs ausgehend von der Ausgangsstellung in Richtung der Endstellung nach einem Drittel des Verfahrwegs vorgegeben ist. Handelt es sich beispielsweise um einen Fahrpedalhebel, bedeutet dies, dass ausgehend von der Ausgangsstellung nach einem Drittel des Verfahrwegs, also üblicherweise einer Verschwenkbewegung, die besagte Neutralstellung vorgegeben ist.
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Ein Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße Antriebssystem oder eine vorteilhafte Ausführungsform des Antriebsystems.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs ist es vorgesehen, dass das Steuerungselement ein Fahrpedalhebel des Kraftfahrzeugs ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug, welches ein aktives Fahrpedal umfasst;
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2 eine schematische Darstellung eines Fahrpedalhebels des aktiven Fahrpedals; und in
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3 eine schematische Darstellung, in welcher die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedalhebels dargestellt ist.
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Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Antriebssystem für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Das Antriebssystem umfasst ein aktives Fahrpedal 12, welches eine Steuereinheit 14, einen Aktuator 16, einen Fahrpedalhebel 18 und einen Pedalsensor 20 umfasst. Vorliegend ist die Steuereinheit 14 mit einem Fahrerassistenzsystem 22 informationstechnisch gekoppelt. Vorliegend ist das Fahrerassistenzsystem 22 dazu ausgelegt, aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzungen zu erkennen und mit der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abzugleichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 14 auch mit weiteren Fahrerassistenzsystemen informationstechnisch gekoppelt sein oder auch anderweitig mit fahrzeugrelevanten Informationen, z.B. über einen CAN-Bus, ein Gateway oder dergleichen, versorgt werden.
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Das Antriebssystem 10 umfasst darüber hinaus ein Motorsteuergerät 24 und einen Verbrennungsmotor 26, welche beide Teil einer Antriebseinheit 27 sind. Des Weiteren umfasst das Antriebssystem 10 ein Bremsensteuergerät 28 und mehrere Bremsen 30 zum Verzögern des Kraftfahrzeugs, welche beide Teil einer Bremseinheit 31 sind.
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Im Gegensatz zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass die Antriebseinheit 27 zusätzlich zum Verbrennungsmotor 26 oder statt des Verbrennungsmotors 26 einen Antriebs-Elektromotor umfasst. Im Falle eines Hybridfahrzeugs würde die Antriebseinheit 27 dann noch ein weiteres hier nicht dargestelltes Motorsteuergerät umfassen, welches zum Steuern des Antriebs-Elektromotor dienen würde. Im Falle eines reinen Elektro- oder Hybridfahrzeugs kann der Antriebs-Elektromotor gleichzeitig auch Teil der Bremseinheit 31 sein, wenn dieser als Rekuperationsbremse betätigbar ist.
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Die im nachfolgenden, auf die hier gezeigte Ausführungsform der Antriebseinheit 27 und Bremseinheit 31 bezogenen Erläuterungen gelten daher sinngemäß auch für ein reines Elektro- oder Hybridfahrzeug.
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In 2 ist der Fahrpedalhebel 18 in einer schematischen Darstellung in unterschiedlichen Positionen dargestellt. Mit der Linie 32 ist eine Ausgangsstellung des Fahrpedalhebels 18 gekennzeichnet. Mit der Linie 34 ist eine Endstellung des Fahrpedalhebels 18 gekennzeichnet. Schließlich ist mit der Linie 38 eine entlang des mit dem Doppelpfeil gekennzeichneten Verfahrwegs 36 einnehmbare Neutralstellung gekennzeichnet. Der Fahrpedalhebel 18 kann also zwischen der Ausgangsstellung 32 und der Endstellung 34 entlang des Verfahrwegs 36 bewegt werden. An dem Fahrpedalhebel 18 können hier nicht dargestellte Rückstellfedern angebracht sein, mittels welchen eine durchgängige Rückstellkraft auf den Fahrpedalhebel 18 ausgeübt wird, so dass dieser im unbelasteten Zustand automatisch in die Ausgangsstellung 32 verbracht wird.
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In 3 ist in einer schematischen Darstellung eine Beschleunigung a des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verfahrweg 36, also der jeweiligen Positionierung des Fahrpedalhebels 18, aufgetragen. Der Schnittpunkt zwischen der Ordinatenachse und der Abszissenachse entspricht der Ausgangsstellung 32, wobei steigende Werte entlang der Abszissenachse eine Verstellung des Fahrpedalhebels 18 von der Ausgangsstellung 32 über die Neutralstellung 38 bis hin zu Endstellung 34 bedeuten.
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Mittels der gestrichelten Linie 40 ist eine herkömmliche Betätigung eines Kraftfahrzeugs aufgrund der Positionierung des Fahrpedalhebels 18 gezeigt. Mittels der durchgezogenen Linie 42 ist die erfindungsgemäß resultierende Beschleunigung a in Abhängigkeit von dem erfassten Verfahrweg 36, also der aktuellen Stellung des Fahrpedalhebels 18, gezeigt.
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Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen ist es gemäß der Linie 40 also vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug in der Endstellung gar keine Beschleunigung erfährt, wobei die Beschleunigung sukzessive mit der Bewegung des Fahrpedalhebels 18 in Richtung der Endstellung 34 zunimmt, da korrespondierend mit der Fahrpedalstellung immer mehr Antriebsmoment bereitgestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 12 und erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Antriebssystems 12 hingegen, ergibt sich die mittels der Linie 42 schematisch dargestellte Beschleunigung a in Abhängigkeit von dem Verfahrweg 36.
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Falls der Fahrpedalhebel 18 zwischen der Ausgangsstellung 32 und der Neutralstellung 38 positioniert ist, wird eine mit der erfassten Stellung des Fahrpedalhebels 18 korrespondierende Bremskraft zum Verzögern des Kraftfahrzeugs aufgebracht, was anhand der negativen Beschleunigung a im Diagramm erkennbar ist. Befindet sich der Fahrpedalhebel 18 hingegen zwischen der Neutralstellung 38 und der Endstellung 34 wird ein mit der erfassten Stellung des Fahrpedalhebels 18 korrespondierendes Antriebsmoment mittels des Verbrennungsmotors 26 bereitgestellt. Sollte der Fahrpedalhebel 18 in der Neutralstellung 38 positioniert sein, wird weder ein Antriebesmoment noch eine Bremskraft bereitgestellt, was daran zu erkennen ist, dass die Beschleunigung a den Wert Null aufweist.
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Der Pedalsensor 20 ist dabei dazu ausgelegt, den jeweiligen Verfahrweg 36 und somit die aktuelle Positionierung des Fahrpedalhebels 18 zu erfassen. Den aktuellen Verfahrweg 36 überträgt der Pedalsensor 20 dann an das Motorsteuergerät 24 und an das Bremsensteuergerät 28. Falls sich der Fahrpedalhebel 18 zwischen der Ausgangsstellung 32 und der Neutralstellung 38 befindet, steuert das Bremsensteuergerät 28 die Bremsen 30 entsprechend an, so dass eine Bremskraft zum Verzögern des Kraftfahrzeugs aufgebracht wird.
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Die Bremskraft ist von ihrem Betrag her dabei umso größer, je näher sich der Fahrpedalhebel 18 an der Ausgangstellung 32 befindet, und umso kleiner, je näher sich der Fahrpedalhebel 18 an der Neutralstellung 38 befindet. Sollte sich der Fahrpedalhebel 18 hingegen zwischen der Neutralstellung 38 und der Endstellung 34 befinden, leitet das Motorsteuergerät 24 ein entsprechendes Signal an den Verbrennungsmotor 26 weiter bzw. steuert diesen derart an, dass ein mit der erfassten Stellung des Fahrpedalhebels 18 korrespondierendes Antriebsmoment mittels des Verbrennungsmotors 26 bereitgestellt wird. Die Höhe des Antriebsmoments kann in analoger Weise mit der erfassten Stellung des Fahrpedalhebels 18 korrespondieren, also umso größer ausfallen, je näher der Fahrpedalhebel 18 sich an der Endstellung 34 befindet und umso kleiner ausfallen, je näher sich der Fahrpedalhebel 18 an der Neutralstellung 38 befindet. Falls sich der Fahrpedalhebel 18 in der Neutralstellung 38 befindet, steuert weder das Motorsteuergerät 24 den Verbrennungsmotor 26 noch das Bremsensteuergerät 28 die Bremsen 30 an.
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Nachfolgend wird ein konkreter Anwendungsfall des Antriebssystems 10 erläutert. Ein Kraftfahrzeug soll sich gerade mit 70 km/h fortbewegen, wobei ein Fahrer den Fahrpedalhebel 18 in der Neutralstellung 38 hält. Das Kraftfahrzeug nähert sich einem Verkehrsschild, welches auf eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 50 km/h hinweist. Das Fahrerassistenzsystem 22 erfasst, dass gerade eine Geschwindigkeitsüberschreitung vorliegt und sendet entsprechende Daten an die Steuereinheit 14.
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Die Steuereinheit 14 steuert anschließend den Aktuator 16 derart an, dass dieser den Fahrpedalhebel mit einer Kraft in Richtung der Ausgangsstellung 32 beaufschlagt, was der Fahrer, der den Fahrpedalhebel 18 ja mit seinem fuß in der Neutralstellung 38 hält, als haptische Rückmeldung registriert.
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Je nachdem, wie das Verhältnis zwischen der vom Aktuator 16 aufgebrachten Kraft und der vom Fahrer auf das Fahrpedal 18 ausgeübten Kraft gerade ist, wird der Fuß des Fahrers nach oben, also von der Neutralstellung 38 in die Ausgangsstellung 32, gedrückt, wodurch eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs bewirkt wird. Sobald die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von ehemals 70 km/h auf 50 km/h, also der zulässigen Geschwindigkeitsbegrenzung, reduziert worden ist, wird dies durch das Fahrerassistenzsystem 22 erfasst und diese Information an die Steuereinheit 14 gesendet. Diese steuert den Aktuator 16 wiederum so an, dass die von diesem in Richtung der Ausgangsstellung 32 aufgebrachte Kraft reduziert. Infolgedessen lässt sich der Fahrpedalhebel 18 wieder allmählich einfacher in die Neutralstellung 38 bewegen, so dass das Kraftfahrzeug nun die 50 km/h einhält.
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Dabei wird die vom Aktuator 16 in Richtung der Ausgangsstellung 32 aufgebrachte Kraft vom Betrag her immer zumindest so klein gewählt, dass ein herkömmlicher Fahrer des Kraftfahrzeugs den Fahrpedalhebel 18 jederzeit noch in Richtung der Endstellung 34 bewegen kann. Die durch den Betrieb des Aktuators 16 empfohlene Pedalstellung ist mit anderen Worten also jederzeit durch den Fahrer übersteuerbar.
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Der Fahrpedalhebel 18 wird also gemäß dem vorstehend beschriebenen Anwendungsfall mit einer Kraft in Richtung der Ausgangsstellung 32 beaufschlagt, da die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert werden soll. Falls die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erhöht werden soll, ist es genauso möglich, dass das Fahrpedal 18 mittels des Aktuators 16 mit einer Kraft in Richtung der Endstellung 34 beaufschlagt wird. Die in Richtung der Endstellung 34 wirkende Kraft wird dabei vom Betrag her immer kleiner als die durchgehend auf das Fahrpedal 18 in Richtung der Ausgangsstellung 32 wirkende Rückstellkraft – welche durch die zuvor erwähnten Rückstellfedern bereitgestellt wird – gewählt. Der Aktuator 16 kann also somit keine selbstständige Bewegung des Fahrpedals 18 in Richtung der Endstellung 34 bewirken. Es wird lediglich der vom Fahrer wahrnehmbare Widerstand der Fahrpedals 18 durch eine entsprechende Betätigung des Aktuators 18 reduziert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012218283 A1 [0002]
- DE 102011088305 A1 [0003]
