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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Fahrpedalrohsignal, welches einen Fahrpedalweg in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt, erfasst wird und das Fahrpedalrohsignal geglättet wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigung eines Fahrpedalwegs eines Kraftfahrzeugs.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf die Erfassung einer Betätigung eines Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs. Ein solches Fahrpedal, welches auch als Gaspedal bezeichnet wird, dient zur Regelung einer Motorleistung eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs. Abhängig von der Stellung beziehungsweise Winkelstellung des Fahrpedals wird der Antriebsmotor beziehungsweise das geforderte Drehmoment im Antriebsmotor eingestellt. Hierzu kann mithilfe eines entsprechenden Sensors ein Fahrpedalrohsignal bestimmt werden, welches die Stellung des Fahrpedals beschreibt. Durch immer bessere, optimierte und weitreichendere Steuerungen wird aus dem Fahrpedalrohsignal und auch dem zeitlichen Verlauf des Fahrpedalrohsignals bestimmt, wie sich nach dem Wunsch des Fahrers die Steuerung des Antriebsmotors zu verhalten hat.
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Bei heutigen Kraftfahrzeugen gibt es deutliche Differenzierungen der Fahrprogramme in Bezug auf die Reaktion auf das Fahrpedal. Insbesondere bei ungeübten beziehungsweise untrainierten Fahrern oder auch bei Fahrern, welche das Fahrzeug zum ersten Mal oder erst wenige Male gefahren sind, kann die aus der Betätigung des Fahrpedals resultierende Reaktion des Antriebsmotors nur wenig abgeschätzt werden. So kann sich bereits auch bei kleineren Änderungen des Fahrpedalrohsignals eine merkliche Änderung des Fahrzugstands ergeben, welche der Fahrer vielleicht gar nicht so beabsichtigt hatte. Dies kann beispielsweise deutliche Lastwechsel zur Folge haben. Bei häufigen Wiederholungen von Lastwechseln könnte die Reaktion des Kraftfahrzeugs als störend empfunden werden.
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Zusätzlich werden zukünftig Abgasbeurteilungsfahrten auf der Straße mit spezieller Abgastechnik gefahren. Dabei ist die Fahrweise des Fahrers nicht eingeschränkt. Durch ein häufiges, unregelmäßiges Betätigen des Fahrpedals kann es zu erhöhten Abgaswerten kommen, welche im schlimmsten Fall zu einem Nichtbestehen des Abgastests führen können. Zusätzlich führt ein solcher Fahrstil zu keiner sinnvollen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und soll deshalb abgemildert werden.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen das Fahrpedalrohsignal geglättet werden kann. Hierzu beschreibt die
DE 197 56 568 A1 eine Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnungsgrads einer Beschleunigungsvorrichtung mit einem Fahrpedalpositionssensor zum Erfassen der Position eines Fahrpedals und mit einem Berechnungsabschnitt zum Berechnen des Öffnungsgrads der Beschleunigungsvorrichtung auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Fahrpedalpositionssensors. Dabei kann das Ausgangssignal des Fahrpedalpositionssensors mit Glättungskoeffizienten geglättet werden.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 10 2011 088 289 A1 ein Verfahren zum Glätten eines Fahrpedalsignals eines aktiven Fahrpedals, bei welchem mit einem Sensor ein Fahrpedalrohsignal erfasst wird. Zudem wird durch einen Aktor eine haptische Rückmeldung am Fahrpedal erzeugt. Das Fahrpedalrohsignal wird zwischengespeichert, wenn keine haptische Rückmeldung erzeugt wird und ein geglättetes Fahrpedal basierend auf dem gespeicherten Fahrpedalrohsignal wird bestimmt, wenn eine haptische Rückmeldung erzeugt wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Stellung eines Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Betätigung des Fahrpedals zuverlässiger erfasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen einer Stellung eines Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Fahrpedalrohsignal, welches die Stellung des Fahrpedals in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt, erfasst wird und das Fahrpedalrohsignal geglättet wird. Ferner werden Halbwellen des Fahrpedalrohsignals bestimmt, anhand der bestimmten Halbwellen wird ein Unruhezustand bei einer Betätigung des Fahrpedals erkannt und das Fahrpedalrohsignal wird geglättet, falls der Unruhezustand erkannt wird.
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Bei dem Verfahren wird das Fahrpedalrohsignal bestimmt. Dieses Fahrpedalrohsignal beschreibt die Stellung des Fahrpedals beziehungsweise den Fahrpedalweg in Abhängigkeit von der Zeit. Das Fahrpedalrohsignal kann mithilfe eines entsprechenden Sensors bereitgestellt werden, mit dem die Stellung beziehungsweise Winkelstellung des Fahrpedals gemessen werden kann. In Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals kann ein Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals eine Antriebsleistung des Antriebsmotors bestimmt werden.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Unruhezustand bei der Betätigung des Fahrpedals erkannt wird. Das Fahrpedal wird von dem Fahrer mit seinem Fuß betätigt. Falls es sich bei dem Fahrer um einen ungeübten Fahrer oder einen untrainierten Fahrer handelt, kann es der Fall sein, dass dieser die Antriebsleistung in Abhängigkeit von der Pedalstellung nicht ausreichend abschätzen kann. Diese Situation kann sich auch ergeben, wenn der Fahrer das Fahrzeug zum ersten Mal fährt oder erst wenige Male gefahren hat. Dadurch können die Abgaswerte erhöht werden. Wenn nun das Fahrpedalrohsignal grundsätzlich geglättet wird, kann dies zur Folge haben, dass die Betätigung des Fahrpedals nicht unmittelbar umgesetzt wird. Insbesondere können Verzögerungen bei der Ansteuerung des Antriebsmotors auftreten. Dies kann zu Komforteinbußen und zu Performanceverlusten führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Fahrpedalrohsignal nur dann geglättet wird, falls der vorbestimmte Unruhezustand bei der Betätigung des Fahrpedals erkannt wird. Zur Erkennung des Unruhezustands werden die Halbwellen des Fahrpedalrohsignals bestimmt. Die Halbwellen können insbesondere Schwingungen des Fahrpedalrohsignals beschreiben. Die Halbwellen können auch Maxima und/oder Minima des Fahrpedalrohwegs beschreiben. Auf Grundlage der Halbwellen kann eine unruhige Bewegung des Fahrpedals erkannt werden. In diesem Fall kann dann das Fahrpedalrohsignal geglättet werden.
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Bevorzugt wird der Unruhezustand erkannt, falls eine Anzahl der Halbwellen innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer einen Grenzwert überschreitet. Zum Bestimmen des Unruhezustands können die Halbwellen in dem Fahrpedalrohsignal gezählt werden. Falls die Halbwellen innerhalb einer vorbestimmten beziehungsweise applizierbaren Zeitdauer einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten, kann von dem Unruhezustand ausgegangen werden. Diese vorbestimmte zeitliche Dauer kann insbesondere verhältnismäßig kurz sein und messbar sein. Wenn innerhalb dieser vorbestimmten zeitlichen Dauer also mehrere Halbwellen beziehungsweise Schwingungen in dem Fahrpedalrohsignal vorhanden sind, kann auf zuverlässige Weise der Unruhezustand erkannt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Unruhezustand anhand eines zeitlichen Abstands zwischen den Halbwellen und/oder anhand einer Amplitude der Halbwellen und/oder anhand eines Abstands der Amplituden der Halbwellen von einem Mittelwert erkannt werden. Es kann also bestimmt werden, wie häufig und in welchen Zeitabständen die Halbwellen auftreten. Es kann auch berücksichtigt werden, welche Schwingungshöhen beziehungsweise Amplituden diese Halbwellen aufweisen. Es kann auch ermittelt werden, welchen Abstand die Amplituden zu einem Mittelwert beziehungsweise Schwerpunkt aufweisen. Somit kann ermittelt werden, dass sich die Schwankungen bezüglich der Pedalstellung immer um einen ähnlichen beziehungsweise gleichen Wert herum ergeben, sodass im Allgemeinen anzunehmen ist, dass der Fahrer eigentlich eine Fahrpedalstellung im oder um den Schwerpunkt herum anstreben wollte und die Schwingungen beziehungsweise die Halbwellen eine ungewollte Unruhe beschreiben. Dies ermöglicht die Bestimmung des Unruhezustands auf einfache und zuverlässige Weise.
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Bevorzugt wird das Fahrpedalrohsignal zur Glättung mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet. Wenn der ungewollte Unruhezustand erkannt wird, kann versucht werden, die Stellung des Fahrpedals zu glätten. Hierzu kann das Fahrpedalrohsignal, das beispielsweise mit dem Sensor aufgezeichnet wurde, mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet beziehungsweise multipliziert werden. Somit kann aus dem Fahrpedalrohsignal ein modifizierter beziehungsweise geglätteter Pedalwert bestimmt werden. Die Schwankungen des modifizierten Pedalwerts können dann im Vergleich zu dem Fahrpedalrohsignal in Abhängigkeit von den erkannten, gezählten Halbwellenereignissen deutlich reduziert werden. Der Fahrer bekommt aber weiterhin eine Reaktion auf die Fahrpedalrohwertänderung nur deutlich gedämpfter.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung unterbleibt die Glättung des Fahrpedalrohsignals, falls die Erkennung des Unruhezustands unterbleibt. Die Glättung des Fahrpedalrohsignals kann auch wieder beendet werden, wenn sich die Betätigung des Fahrpedals ändert. Wenn also ein klarer Trend in der Veränderung der Pedalstellung zu erkennen ist, kann das Fahrpedalrohsignal direkt zur Ansteuerung des Antriebsmotors verwendet werden und nicht zuvor geglättet werden. Somit können die Komforteinbußen beziehungsweise die Perfomanceeinbußen reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterbleibt die Glättung des Fahrpedalrohsignals, falls das Fahrpedalrohsignal über eine vorbestimmte zeitliche Dauer im Wesentlichen konstant ist. Dabei kann vorbestimmte zeitliche Dauer statisch, dynamisch oder in Abhängigkeit von einer applizierbaren Zeitskala bestimmt beziehungsweise festgelegt werden. Wenn die Stellung des Fahrpedals innerhalb einer applizierbaren Bandbreite und einer applizierbaren Zeit im Wesentlichen konstant ist, kann eine Glättung des Fahrpedalrohsignals unterbleiben. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Fahrpedal von dem Fahrer aktuell nicht betätigt wird. In diesem Fall kann also eine Steuerung des Antriebsmotors unterbleiben. Somit können Emissionen deutlich gesenkt werden.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Erfassen einer Stellung des Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Erfassen eines Fahrpedalrohsignals, welches die Stellung des Fahrpedals in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Recheneinrichtung zum Glätten des Fahrpedalrohsignals. Dabei ist die Recheneinrichtung dazu ausgelegt, Halbwellen des Fahrpedalrohsignals zu bestimmen, anhand der bestimmten Halbwellen einen Unruhezustand bei einer Betätigung des Fahrpedals zu erkennen und das Fahrpedalrohsignal bei erkanntem Unruhezustand zu glätten.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. 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 Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Erkennen einer Stellung eines Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs;
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2 ein Fahrpedalrohsignal, welches die Stellung des Fahrpedals in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt;
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3 Gewichtungsfaktoren zur Glättung des Fahrpedalrohsignals; und
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4 das Fahrpedalrohsignal gemäß 2 im Vergleich zu einem geglätteten Fahrpedalsignal.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Erfassen einer Stellung eines Fahrpedals 2 eines Kraftfahrzeugs 3 in einer schematischen Darstellung. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Sensor 4, mit welchem eine aktuelle Stellung beziehungsweise Winkelstellung des Fahrpedals 2 erfasst werden kann. Mithilfe des Sensors 4 kann ein Fahrpedalrohsignal 7 (siehe 2) bereitgestellt werden. Das mit dem Sensor 4 bereitgestellte Fahrpedalrohsignal 7 kann an eine Recheneinrichtung 5 der Vorrichtung 1 übertragen werden. Die Recheneinrichtung 5 ist vorliegend durch ein Motorsteuergerät gebildet, mit welchem ein Antriebsmotor 6 des Kraftfahrzeugs 3 angesteuert werden kann. Insbesondere kann eine Leistung des Antriebsmotors 6 angepasst werden. Mithilfe der Recheneinrichtung 5 kann ferner das Fahrpedalrohsignal 7 ausgewertet und insbesondere geglättet werden.
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2 zeigt das Fahrpedalrohsignal 7, welches eine Stellung S des Fahrpedals 2 in Abhängigkeit von der Zeit t beschreibt. Insbesondere bei ungeübten Fahrern können sich deutliche Schwankungen in dem Fahrpedalrohsignal 7 ergeben. Diese ergeben sich durch eine Unruhe bei der Betätigung des Fahrpedals 2. Dies ist vorliegend anhand des zeitlichen Verlaufs des Fahrpedalrohsignals 7 zu erkennen. Es soll ein Unruhezustand bei der Betätigung des Fahrpedals 2 erkannt werden. Hierzu werden mit der Recheneinrichtung 5 Halbwellen 8 des Fahrpedalrohsignals 7 bestimmt. Die Halbwellen 8 beschreiben vorliegend Schwingungen des Fahrpedalrohsignals 7 beziehungsweise Maxima und/oder Minima des Fahrpedalrohsignals 7. Der Unruhezustand kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer die Anzahl der Halbwellen 8 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Wenn der vorbestimmte Unruhezustand erkannt wird, kann das Fahrpedalrohsignal 7 geglättet werden. Hierzu kann beispielsweise das Fahrpedalrohsignal 7 mit einem Gewichtungsfaktor 13 in Abhängigkeit der gezählten Halbwellenereignissen gewichtet werden. Hierzu beschreibt 3 die schematische Darstellung einer Funktion, welche als Fahrpedalrohsignal 7 ein modifiziertes Fahrpedalsignal 9 beziehungsweise ein geglättetes Fahrpedalsignal abbildet. Eine solche Funktion ist beispielsweise unter dem Namen „AADPS” bekannt. Diese gewichtet Fahrpedalrohsignal 7 in Abhängigkeit von einem Fahrprogramm.
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Die Funktion zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors 13 beschreibt eine Winkelhalbierende 10, bei welcher das Fahrpedalrohsignal 7 nicht modifiziert wird. Ferner sind eine obere einhüllende Kurve 11 und eine untere einhüllende Kurve 12 vorgesehen. Wenn beispielsweise ein Gewichtungswert von 100 vorliegt, wird die Winkelhalbierende 10 ausgewählt. Bei einem Gewichtungswert von 250 wird die obere einhüllende Kurve 11 beziehungsweise die Maximal-Kurve gewählt. Bei einem Gewichtungswert von 0 wird die untere einhüllende Kurve 12 beziehungsweise die Minimal-Kurve gewählt. Mit der unteren einhüllenden Kurve 12 kann beispielsweise ein Fahrpedalrohsignal von 60% auf ein modifiziertes Fahrpedalsignal 9 von 30% abgebildet werden. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass diese bekannte Abbildungsstruktur zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors 13 für den neuen Einsatz genutzt wird. Dabei wird der Gewichtungsfaktor 13 schrittweise in Abhängigkeit von der Halbwellenzählung bis auf 0 reduziert. Damit können auch die Amplituden der Pedalbewegungen reduziert werden. Auf diese Weise können Komforteinbußen und somit entstehende Emissionen reduziert werden.
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4 zeigt den Verlauf des Fahrpedalrohsignals 7 im Vergleich zu dem modifizierten Fahrpedalsignal 9. Falls der Unruhezustand erkannt wurde, kann das Fahrpedalrohsignal 7 geglättet werden, sodass das modifizierte Fahrpedalsignal 9 bereitgestellt wird. Vorliegend wurde das Fahrpedalrohsignal 7 nach der vierten Halbwelle 8 geglättet.
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Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei Volllast, also in einer Pedalstellung S von 100%, diese auch direkt umgesetzt wird. In Teillastpunkten wird die Amplitude des Fahrpedalrohsignals 7 deutlich geglättet.
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Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Glättung des Fahrpedalrohsignals 7 in Abhängigkeit von vorbestimmten Parametern wieder aufgehoben werden kann, um dem Fahrer wieder das volle Potential zu ermöglichen. Ein solcher Parameter kann beispielsweise vorliegen, wenn die Stellung S des Fahrpedals 2 beziehungsweise des Fahrpedalrohsignals 7 innerhalb einer applizierbaren Bandbreite und einer applizierbaren Zeit konstant ist. Ein solcher Parameter liegt auch vor, wenn die Fahrpedalstellung S 0% für eine applizierbare Zeit beträgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Fahrpedal
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Sensor
- 5
- Recheneinrichtung
- 6
- Antriebsmotor
- 7
- Fahrpedalrohsignal
- 8
- Halbwelle
- 9
- modifiziertes Fahrpedalsignal
- 10
- Winkelhalbierende
- 11
- obere einhüllende Kurve
- 12
- untere einhüllende Kurve
- 13
- Gewichtungsfaktor
- S
- Stellung
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19756568 A1 [0005]
- DE 102011088289 A1 [0006]
