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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs nach dem Patentanspruch 14.
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Bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe erfolgt die Gangschaltung in Abhängigkeit von Fahrbetriebsparametern, etwa der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrpedalstellung und dem Fahrpedalgradienten. Auf der Grundlage des aus den Fahrbetriebsparametern erfassten aktuellen Fahrzustands ermittelt das Getriebesteuergerät eine Schaltempfehlung, auf deren Grundlage die Gangschaltung erfolgt.
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Aus der
DE 10 2010 039 376 A1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug mit einer Antriebseinheit bekannt, die trieblich mit einem Automatikgetriebe verbunden ist, über das ein Antriebsmoment auf die Fahrzeugräder abtreibbar ist. Zudem ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die auf ein, durch Betätigung des Gaspedals vorgebbares Sollmoment die Antriebseinheit ansteuert. Das Gaspedal ist als ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares aktives Fahrpedal ausgeführt, das bei einer unmittelbar bevorstehenden Auslösung einer Gangrückstellung eine haptische Rückschalt-Meldung erzeugt. Im Fahrbetrieb kann während einer Beschleunigungsfahrt das Getriebesteuergerät zumindest eine Gangrückschaltung im Automatikgetriebe auslösen, die bei einer Rückschalt-Gaspedalstellung erfolgt, die in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzustand über den verfügbaren Gaspedalstellweg variiert.
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In der obigen
DE 10 2010 039 376 A1 ist die haptische Rückschalt-Meldung ein Druckpunkt in der Gaspedal-Kennlinie, die eine Rückstellkraft über den Gaspedalstellweg wiedergibt. Der Druckpunkt ist der Rückschalt-Gaspedalstellung in der Gaspedal-Betätigungsrichtung (das heißt in Richtung auf die vollständig durchgedrückte Gaspedal-Stellung) vorgelagert. Zudem ist der Druckpunkt in gängiger Praxis in der Gaspedal-Kennlinie als eine, über einen kurzen Stellwegbereich steil ansteigende Rückstellkraft-Erhöhung realisiert, die an einem Scheitelpunkt in eine daran anschließende, steil abfallende Rückstellkraft-Reduzierung übergeht.
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Aus der
EP 0 633 155 A2 ist ebenfalls ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe bekannt, dessen Getriebesteuergerät eine Hochschaltempfehlung erzeugt, wenn ungünstige Motorwirkungsgrade angezeigt werden. Demgegenüber wird die Hochschaltempfehlung bei Querbeschleunigungen oder Bergauffahrten unterdrückt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Auslösen von Gangschaltungen in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeugs, bereitzustellen, bei dem sich zusätzliche Freiheitsgrade für den Fahrer im Fahrbetrieb ergeben.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist eine spezielle Fahrsituation, bei der im Fahrbetrieb der Fahrer das Gaspedal zur Beschleunigung mit einem positiven Gaspedalgradienten bis zu einem Druckpunkt eindrückt und am Druckpunkt hält, der eine unmittelbar bevorstehende Auslösung einer Gangrückstellung ankündigt, wobei der Fahrer den Druckpunkt jedoch nicht überdrückt. Dieses Fahrverhalten ist so interpretierbar, dass der Fahrer an einer entsprechenden Auslösung einer Rückschaltung nicht interessiert ist bzw. kein fahrerseitiger Bedarf für eine solche Rückschaltung vorliegt. In dieser Fahrsituation möchte der Fahrer nämlich auf ein Überdrücken des Druckpunktes (das heißt auf ein Auslösen der Gangrückschaltung) bewusst verzichten, und zwar zum Beispiel aufgrund fahrerseitiger Informationen über die Fahrstrecke oder über die Verkehrssituation. Die Information über die Fahrstrecke kann dabei anhand von Fahrzeugnavigationsdaten, elektronischen Kartendiensten oder aus dem Fahrprofil ermittelt werden. Bei dem obigen Halten des Gaspedals am Druckpunkt befindet sich die aktuelle Gaspedalstellung in der Gaspedal-Kennlinie innerhalb des oben definierten Stellwegbereiches, in dem die Rückstellkraft steil ansteigt.
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In einer solchen Fahrsituation kann allerdings, zum Beispiel bei einer leichten Bergauffahrt, das vom Fahrer erwartete Fahrzeug-Beschleunigungsverhalten nicht erreicht werden, wobei das Fahrzeug auf den Fahrer zu träge wirkt. In der Auswerteeinheit können Informationen, wie beispielsweise der Fahrwiderstand und das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs hinterlegt sein. Wenn der Auswerteeinheit auch die Fahrbahnneigung bekannt ist, was dem Stand der Technik bei aktuellen Fahrzeugen entspricht, kann das Beschleunigungsverhalten daraus ermittelt werden.
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Gleichermaßen können Informationen über die Fahrstrecke, welche anhand von Fahrzeugnavigationsdaten, elektronischen Kartendiensten oder aus dem Fahrprofil ermittelt werden, in die Auswerteeinheit eingehen und dort bezüglich einer Rückschalt-Meldung ausgewertet werden. Anhand dieser Daten lässt sich besonders einfach das Fahrzeug-Beschleunigungsverhalten für den nächsten Streckenabschnitt prädizieren und somit vorausschauend eine Rückschalt-Meldung aktivieren oder deaktivieren.
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Vor diesem Hintergrund beaufschlagt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Steuereinrichtung das Fahrpedal mit einer haptischen Hochschaltempfehlung, sofern eine Fahrsituation vorliegt, in der der Fahrer das Fahrpedal von einem höheren Pedalwert auf einen niedrigeren Pedalwert stellt.
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Bevorzugt ist es, wenn die Steuereinrichtung das Fahrpedal mit einer haptischen Hochschaltempfehlung beaufschlagt, sofern der Fahrer in der oben definierten Fahrsituation das Fahrpedal, zum Beispiel über ein vordefiniertes Zeitintervall, an einem Druckpunkt hält, ohne diesen zu überdrücken. Der Druckpunkt wird erzeugt, wenn die Auslösung einer Gangrückstellung unmittelbar bevorsteht.
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In einer technischen Umsetzung kann die Steuereinrichtung hierfür eine Auswerteeinheit aufweisen, die einen Bedarf für die haptische Hochschaltempfehlung ermittelt. Bei Vorliegen eines solchen Bedarfs beaufschlagt die Steuereinrichtung das Gaspedal mit der haptischen Hochschaltempfehlung. Bevorzugt kann die Auswerteeinheit einen solchen Bedarf feststellen, sofern das erfasste Zeitintervall größer als ein vorgegebener Schwellwert, zum Beispiel 2 Sekunden, ist und sofern gleichzeitig keine aktuellen Fahrbetriebsparameter gegen eine solche Hochschaltempfehlung sprechen. Beispielhaft kann die Auswerteinheit den Bedarf für die haptische Hochschaltempfehlung feststellen, sofern zumindest im obigen Zeitintervall das Gaspedal am Druckpunkt gehalten ist und sofern die Hochschaltung in einen höheren Ziel-Fahrgang sowohl ein noch ausreichendes Radmoment zur Verfügung stellt als auch einen Kraftstoffverbrauchsvorteil ergibt, und zwar im Vergleich zum aktuellen Fahrgang.
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Der in der Gaspedal-Kennlinie erzeugte Druckpunkt (das heißt die Rückschalt-Meldung) ist in der Gaspedal-Eindrückrichtung, das heißt in Richtung auf die vollständig durchgedrückte Gaspedalstellung, der Rückschalt-Gaspedalstellung vorgelagert, die mit der Gangrückschaltung korreliert. Der Druckpunkt weist in der Gaspedal-Kennlinie innerhalb eines kurzen Stellwegbereiches eine steil ansteigende Rückstellkraft-Erhöhung auf, die an einem Rückstellkraft-Scheitelpunkt in eine steil abfallende Rückstellkraft-Reduzierung übergeht. Beim Halten des Gaspedals am Druckpunkt befindet sich somit die aktuelle Gaspedalstellung innerhalb des oben definierten Stellwegbereiches. Sofern sich die aktuelle Gaspedalstellung über das vorgegebene Zeitintervall innerhalb des Stellwegbereiches befindet, beaufschlagt die Steuereinrichtung, gegebenenfalls unter Berücksichtigung aktueller Fahrbetriebsparameter, das Fahrpedal mit der haptischen Hochschaltempfehlung.
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Im Hinblick auf eine zuverlässige fahrerseitige Wahrnehmung ist es bevorzugt, wenn die haptische Hochschaltempfehlung der steil ansteigenden Rückstellkraft-Erhöhung im Stellwegbereich überlagert wird, bevorzugt als eine Rückstellkraft-Vibration. Alternativ und/oder zusätzlich dazu kann die haptische Hochschaltempfehlung als eine Erhöhung der Steigung der im Stellwegbereich steil ansteigenden Rückstellkraft-Erhöhung ausgeführt sein. Ebenso kann anstelle einer Rückstellkrafterhöhung eine Rückstellkraftreduzierung ausgeführt werden.
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Mit der Erfindung erfolgt – in Abgrenzung zu einem Kickdown-Druckpunkt – eine Rückschalt-Meldung bei teilweise durchgetretenem Gaspedal, und zwar in einer Gaspedalstellung, die nicht positionsfest in der Gaspedal-Kennlinie integriert ist, sondern in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzustand über den verfügbaren Gaspedalstellweg variieren kann. Im Unterschied dazu ist der Kickdown-Druckpunkt nicht veränderlich, sondern lagefest am Ende der Gaspedal-Kennlinie positioniert, das heißt unmittelbar vor vollständig durchgedrückter Gaspedalstellung und nicht bei teilweise durchgedrücktem Gaspedal.
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In Anwendung der obigen Erfindung erhält der Fahrer vom Gaspedal die haptische Rückmeldung über die bevorstehende Auslösung einer Gangrückschaltung. Bei einem weiteren Eindrücken des Gaspedals kann daher der Fahrer die Rückschaltung bewusst auslösen oder sich gegen eine solche Rückschaltung entscheiden, indem er den positiven Gaspedalgradienten reduziert, das heißt vom Gaspedal geht, oder das Gaspedal in der Position hält und nicht über den Druckpunkt hinaus weiter durchdrückt.
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Am Ende der Beschleunigungsfahrt kann gegebenenfalls wieder in eine Konstantfahrt niedrigerer Fahrgeschwindigkeit gewechselt werden. Ein solcher Wechsel kann bei negativem Gaspedal-Gradienten erfolgen, das heißt das Gaspedal wird vom Fahrer gelöst oder zumindest in der aktuellen Pedalstellung gehalten. In herkömmlichen Automatikgetrieben erfolgt in dieser Fahrsituation wieder ein Hochschalten in einen höheren Gang. In Anwendung der Erfindung kann auch das bevorstehende Auslösen einer solchen Ganghochschaltung mit einer Hochschalt-Meldung verknüpft werden, die dem Fahrer als Entscheidungsgrundlage dient.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einem grob schematischen Blockschaltdiagramm einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs;
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2 ein in einem Getriebesteuergerät eines Automatikgetriebes hinterlegtes Schaltkennfeld, auf dessen Grundlage im Fahrbetrieb Gangschaltungen durchgeführt werden;
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3 eine Gaspedal-Kennlinie, in der eine Rückschalt-Meldung über eine Gangrückschaltung integriert ist; und
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4 eine der 3 entsprechende Ansicht, in der Fahrsituation veranschaulicht ist, in der die Rückschalt-Meldung mit einer zusätzlichen Hochschaltempfehlung überlagert ist.
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Die 1 ist im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher ist die 1 eine lediglich grob vereinfachte Darstellung, die keinen realitätsgetreuen Aufbau des Antriebsstranges und der Antriebssteuerung wiedergibt. In der 1 weist das zweispurige Fahrzeug eine Brennkraftmaschine 1 auf, die mit einem Automatikgetriebe 5 trieblich gekoppelt ist. Das Automatikgetriebe 5 kann zur Aufteilung des Antriebsmomentes auf die Fahrzeugräder in trieblicher Verbindung mit nicht gezeigten Vorder- und/oder Hinterachsdifferenzialen sein.
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Das Motorsteuergerät 15 der Brennkraftmaschine 1 sowie des Getriebesteuergerät 16 des Automatikgetriebes 5 sind mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 7 ansteuerbar, die als Eingangsgrößen eine Vielzahl von Fahrbetriebsparametern erfasst. Zudem ist die Steuereinrichtung 7 mit einem aktiven Fahrpedal 9 signalverbunden. In Abhängigkeit von dem Auslenkwinkel (das heißt dem Stellweg s) des Fahrpedals 9 wird der Steuereinrichtung 7 eine, einem Sollmoment Msoll entsprechende Fahrer-Vorgabe zugeführt. Auf der Grundlage der Fahrer-Vorgabe sowie der oben erwähnten Fahrbetriebsparameter steuert die Steuereinrichtung 7 über gestrichelt dargestellte Signalleitungen 11 das Motorsteuergerät 15 sowie das Getriebesteuergerät 16 an.
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Das Gaspedal 9 ist vorliegend ein sogenanntes Force-Feedback-Pedal, dessen Gaspedal-Kennlinie (in der 3 dargestellt) den Verlauf einer Rückstellkraft über den Gaspedal-Stellweg wiedergibt. Die Gaspedal-Kennlinie (3) kann in Abhängigkeit von entsprechenden Steuersignalen S (1) der Steuereinrichtung 7 mit einer als Druckpunkt ausgeführten haptischen Rückschalt-Meldung R überlagert werden, die den Fahrer über eine unmittelbar bevorstehende Auslösung einer Gangrückschaltung bei einer Beschleunigungsfahrt informiert. Hierzu ist die Steuereinrichtung 7 über die Signalleitung 21 mit dem Gaspedal 9 in Verbindung. Während des Fahrbetriebs ermittelt das Getriebesteuergerät 16 auf der Grundlage ein in der 2 grob vereinfacht gezeigten Schaltkennfeldes die Auslösung einer Gangrückschaltung R6/5, R5/4.
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Das in der 2 gezeigte Muscheldiagramm stellt den spezifischen Kraftstoffverbrauch dar. Im dargestellten Diagramm mit überlagerten Schaltkennlinien ist das Muscheldiagramm zur Vergleichbarkeit vereinfacht für ein festes Übersetzungsverhältnis dargestellt. Die übliche Darstellung des Muscheldiagramms mit der Abszissenachse als Drehzahl des Antriebsaggregats kann anhand des Übersetzungsverhältnisses und der Fahrgeschwindigkeit berechnet werden. Anstelle des Fahrpedalwertes kann als Ordinatenachse auch das Drehmoment des Antriebsaggregates oder der effektiver Mitteldruck des Antriebsaggregates stehen. Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist ein Maß für die Effizienz einer Verbrennungskraftmaschine. Definiert ist er als das Verhältnis zwischen Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit und der abgegeben mechanischen Leistung. Der spezifische Kraftstoffverbrauch wird üblicherweise in g/kWh angegeben.
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Zudem weist das Gaspedal 9 einen Positionssensor 22 (1) auf, mit dem die aktuelle Gaspedalstellung sist und der aktuelle Gaspedalgradient erfasst und zu einer, der Steuereinrichtung 7 zugeordneten Auswerteeinheit 23 geleitet wird. In der Auswerteeinheit 23 wird auf der Grundlage der aktuellen Gaspedalstellung sist und des aktuellen Gaspedal-Gradienten ein Gaspedal-Betätigungsverhalten des Fahrers bestimmt. Auf der Grundlage des Gaspedal-Betätigungsverhaltens des Fahrers ermittelt die Auswerteeinheit 23, ob ein fahrerseitiger Bedarf für die Rückschalt-Meldung R vorliegt oder nicht, wie es später noch anhand der 3 und 4 beschrieben wird.
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In dem Schaltkennfeld der 2 sind zur Erläuterung der Erfindung exemplarisch Rückschaltschwellen angedeutet, anhand derer das Getriebesteuergerät in einem Sechs-Gang-Automatikgetriebe Gangrückschaltungen vornimmt. Beispielhaft erfolgt die Gangrückschaltung R5/4 bei Überschreiten einer damit korrelierenden Rückschalt-Gaspedalstellung s5/4. (3 und 4)
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Wie aus der 3 hervorgeht, ist die haptische Rückschalt-Meldung R als ein Druckpunkt in der Gaspedal-Kennlinie realisiert. Der Druckpunkt ist der Rückschalt-Gaspedalstellung s5/4 in der Gaspedal-Eindrückrichtung I (das heißt in Richtung der vollständig durchgedrückten Gaspedalstellung) vorgelagert. Wie in der 3 angedeutet ist, weist der Druckpunkt in der Betätigungsrichtung I in einem kurzen Stellwegbereich Δs eine deutliche (das heißt steil ansteigende) Rückstellkraft-Erhöhung auf, die an einem Rückstellkraft-Scheitelpunkt in eine deutliche (das heißt steil abfallende) Rückstellkraft-Reduzierung übergeht. Zusätzlich zu der in der 3 angedeuteten Rückschalt-Meldung R ist in der Gaspedal-Kennlinie auch eine sogenannte Kick-Down-Rückschaltung realisiert, bei der in der Gaspedal-Kennlinie ein Kick-Down-Druckpunkt K integriert ist. Der Kick-Down-Druckpunkt K ist positionsfest in der Gaspedal-Kennlinie bereitgestellt, und zwar im Bereich unmittelbar vor der vollständig durchgedrückten Gaspedalstellung. Bei einem Überdrücken des Kick-Down-Druckpunktes K wird eine Rückschaltung in einen (sinnvollen) niedrigeren Gang veranlasst, um eine noch größere Fahrzeug-Beschleunigung zu erzielen.
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In der obigen Fahrsituation ermittelt die Auswerteeinheit 23, ob ein Bedarf für die haptische Hochschaltempfehlung H vorliegt oder nicht. Bei Vorliegen eines solchen Bedarfs beaufschlagt die Steuereinrichtung 7 das Gaspedal 9 mit der haptischen Hochschaltempfehlung H. Beispielhaft stellt die Auswerteeinheit 23 den Bedarf für die haptische Hochschaltempfehlung H fest, wenn die aktuelle Gaspedalstellung sist für ein vorgegebenen Zeitintervall Δt innerhalb des in den 3 und 4 gezeigten Stellwegbereiches Δs verbleibt und wenn eine Hochschaltung in einen höheren Ziel-Fahrgang sowohl ein noch ausreichendes Radmoment zur Verfügung stellt als auch einen Kraftstoffverbrauchsvorteil ergibt.
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Wird von der Auswerteeinheit 23 der Bedarf für die haptische Hochschaltempfehlung H festgestellt, so erfolgt die haptische Hochschaltempfehlung H, wie es in der 4 angedeutet ist. Demzufolge ist die haptische Hochschaltempfehlung H als eine Rückstellkraft-Vibration realisiert, die der steil ansteigenden Rückstellkraft-Erhöhung im Stellwegbereich Δs überlagert ist.
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Mit Erzeugung der haptischen Hochschaltempfehlung H kann der Fahrer den Fahrpedalwinkel verringern, das heißt das Gaspedal 9 lösen, damit die Hochschaltung H4/5 ausgeführt werden kann.
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Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, erzeugt die Steuereinrichtung 7 bei einer unmittelbar bevorstehenden Auslösung einer Ganghochschaltung H4/5 einen Druckpunkt als haptische Hochschalt-Meldung in der Fahrpedal-Kennlinie. Die haptische Hochschalt-Meldung in der Fahrpedal-Kennlinie ist jedoch nicht auf einen Druckpunkt beschränkt. Alternativ dazu kann die haptische Hochschalt-Meldung als beliebige geeignete Rückstellkraft-Variation in der Fahrpedal-Kennlinie realisiert sein, wie es in den 3a und 3b angedeutet ist.
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Die 3a und 3b zeigen weitere Ausführungsformen des Kraftverlaufs am Fahrpedal 9 im Falle einer bevorstehenden Hochschaltung H4/5. Der Einfachkeit halber ist in den 3a und 3b nur der Bereich niedriger Fahrpedalstellungen dargestellt, der für die Hochschaltungen bestimmend ist – bei höheren Fahrpedalstellungen entspricht die Graphik wieder der 3. So ist in der 3a beispielhaft die haptische Hochschalt-Meldung (beim Lösen des Fahrpedals 9 in der Betätigungsrichtung II) als eine kurzzeitige Reduzierung mit anschließender Erhöhung der Rückstellkraft realisiert. In der 3b ist die haptische Hochschalt-Meldung (bei einem Fahrpedal-Lösen in der Betätigungsrichtung II) als eine deutliche sowie dauerhafte Reduzierung der Rückstellkraft ohne erneute Rückstellkraft-Erhöhung realisiert.
