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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienungsanordnung zur Betätigung eines Getriebes für ein Hybridfahrzeug mit wenigstens einer Wählvorrichtung zum Wählen wenigstens einer Schaltstellung entsprechend einem Fahrerwunsch, einer Getriebeanordnung mit mehreren einstellbaren Betriebsmodi und einer Steuerung, die dazu eingerichtet ist, die Wählvorrichtung und das Getriebe entsprechend dem Fahrerwunsch zu koordinieren und zu steuern.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Hybridantriebsanordnung mit einer solchen Bedienungsanordnung sowie ein Hybridfahrzeug (Fahrzeug mit einer Hybridantriebsanordnung).
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Die Antriebskonzepte für moderne Fahrzeuge werden zunehmend komplexer. Insbesondere weisen Hybridfahrzeuge mit mehreren Antriebsaggregaten (Verbrennungsmotor, eine oder mehrere Elektromaschinen) inzwischen sehr komplexe Antriebsstrang- und Getriebekonfigurationen auf, um die möglichen Vorteile eines Hybridantriebs für alle möglichen Betriebszustände realisieren zu können.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 054 361 A1 ein elektromechanisches Getriebe bekannt, das selektiv in mehreren Modi mit fester Übersetzung und stufenlos verstellbaren Modi betreibbar ist. Zum Betrieb eines solchen Antriebsstrangsystems ist vorgesehen, dass eine Drehmomentenübertragungseinrichtung so betreibbar ist, um einen Drehmomenteneingang von mehreren Antriebsquellen zu übertragen und zu dosieren. Dazu sind automatisierte Schaltverfahren angegeben.
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Aus der
DE 198 09 705 A1 ist eine Gangschaltvorrichtung eines stetig veränderbaren Getriebes (CVT) bekannt. Dabei ist eine Steuereinrichtung für eine Gangschaltvorrichtung vorgesehen, die unterschiedliche Schaltkennfelder verwendet, um aufgrund eines Fahrerwunsches auf der Grundlage des Schaltkennfelds stetig ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu verändern, so dass die Getriebeeingangsdrehzahl auf einen Soll-Wert abgeglichen wird. Dabei ist ein berührungsempfindliches Eingabegerät vorgesehen, um die Schaltprozesse auszulösen und zu beeinflussen.
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Die bekannten Systeme beschränken sich jedoch auf eine klassische Gangwahl bzw. eine Veränderung der Schaltgeschwindigkeit in einem automatischen Betrieb, bei dem beispielsweise das Herauf- oder Herunterschalten entsprechend einem bevorzugten Fahrstil (zum Beispiel mehr oder weniger sportlich) des Fahrers variiert wird.
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Ein anderer Ansatz, um ein automatisiertes Getriebe mittels eines „Touchscreen-Fahrschalters“ zu steuern, ist aus der
DE 2006 002 755 A1 bekannt.
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Moderne Hybridantriebe jedoch, wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2014 215 092 A2 bekannt sind, sind in der Lage, die Eingangsdrehmomente eines Verbrennungsmotors und einer oder mehrerer Elektromaschinen über eine Vielzahl von Betriebszuständen und Betriebsmodi an einer Ausgangswelle der Getriebeanordnung zur Verfügung zu stellen. Dabei sind sowohl diskrete als auch flexible Betriebszustände möglich.
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Als Betriebszustand wird in diesem Zusammenhang ein verbrennungsmotorischer, ein elektrischer, ein hybridischer (kombinierter) oder ein variabler Betriebszustand beschrieben. Ein variabler Betriebszustand ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistungen/Antriebsdrehmomente der Antriebskomponenten (Verbrennungsmotor, Elektromaschine(n)) über Additionsgetriebe (typischerweise Planetengetriebe) variabel und gegebenenfalls betriebspunktoptimiert auf eine Getriebeausgangswelle übertragen werden.
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In jedem dieser Betriebszustände gibt es eine Reihe von sogenannten Betriebsmodi, die hier einen spezifischen Schaltzustand des Getriebes in einem bestimmten Betriebszustand bezeichnen sollen. Solche Getriebe weisen eine Vielzahl von Betriebsmodi auf, deren einfache Handhabung über die herkömmlichen Bedienungsanordnungen für einen Fahrer nahezu unmöglich wird.
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Ein Ansatz könnte darin bestehen, die Wahl und Einstellung von Betriebszustand und Betriebsmodus ausschließlich automatisiert zu betreiben. Dies schränkt aber einen Fahrer hinsichtlich der Umsetzung eines individuellen Fahrerwunsches ein.
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Ein anderer Ansatz könnte darin bestehen, die Auswahl der Betriebsmodi auf wenige, einer herkömmlichen Gangwahl entsprechende Wahl-/Schaltmöglichkeiten zu reduzieren. Dies stellt ebenfalls eine Einschränkung dar.
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Mit den bekannten Konzepten (Wahlhebel, Schaltkulisse, Tippgasse) ist es nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich, einem Fahrer auf der einen Seite die Wahlmöglichkeit über mögliche Betriebszustände und Betriebsmodi einzuräumen, ihn auf der anderen Seite aber bei der Auswahl der zur Verfügung stehenden Betriebsmodi und -zustände kognitiv nicht zu überlasten oder übermäßig vom Verkehrsgeschehen abzulenken.
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Es besteht also die Aufgabe, eine Bedienungsanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der diese Nachteile wenigstens teilweise ausgeräumt sind.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Bedienungsanordnung gemäß Anspruch 1, die Hybridantriebsanordnung gemäß Anspruch 10 und das Fahrzeug gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Bedienungsanordnung zur Betätigung eines Getriebes für ein Hybridfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass in einem sogenannten HMI (Human Machine Interface) oder Benutzerschnittstelle eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von anwählbaren, die jeweiligen Schaltstellungen und/oder jeweiligen Betriebsmodi darstellenden Informationen vorgesehen ist. Mit so einer Bedienungsanordnung ist es möglich, Betriebsmodi oder Schaltstellungen einzunehmen bzw. zu wechseln, bei denen kein direkter „linearer“ Zusammenhang zwischen diesen Schaltstellungen bzw. Betriebsmodi besteht.
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Bei den modernen hybridischen Antriebskonzepten gibt es keine „Gänge“ im eigentlichen Sinne mehr, die über ein konventionelles Automatikgetriebe oder einen Wählhebel auswählbar sind. Dagegen können mit der erfindungsgemäßen Bedienungsanordnung mit Unterstützung der Anzeigevorrichtung des HMI auch komplexe Schaltstellungs- bzw. Betriebsmodisituationen dargestellt und beherrschbar gemacht werden.
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Dabei gibt es Ausführungen, bei denen die Anzeigevorrichtung so eingerichtet und ansteuerbar ist, dass darauf eine mehrdimensionale graphische Darstellung einer Schaltstellung und/oder eines Betriebsmodus generiert wird, um einen Fahrer bei einer mehrdimensionalen Auswahl eines Betriebszustands, einer Schaltstellung und/oder eines Betriebsmodus zu unterstützen. Die mehrdimensionale Darstellung erlaubt es, in übersichtlicher Weise eine hohe Informationsdichte darzustellen und so für einen Fahrer die Auswahl eines Betriebszustands, einer Schaltstellung und/oder eines Betriebsmodus zu erleichtern. Damit können auch komplexe Getriebestrukturen und Antriebsstrukturen ohne die Wahlmöglichkeiten einschränkende Automatisierungen, aber auch ohne, dass jeder individuelle einzelne Schaltaktor anzusprechen wäre, für einen Fahrer sinnvoll und individuell bedienbar gemacht werden.
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Dabei gibt es Ausführungen, bei denen die Darstellung eine Betriebsmodusmatrix umfasst, die Getriebezustände kennzeichnende Betriebsmodi in zwei Dimensionen gruppiert darstellt und Zustandsübergänge zwischen den einzelnen Betriebsmodi (in unterschiedlichen Betriebszuständen) anzeigt.
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So eine Matrixdarstellung ermöglicht beispielsweise eine klare Gliederung hinsichtlich der bestimmten Betriebszuständen zugeordneten Betriebsmodi (Schaltstellungen) und auch die Darstellung der möglichen oder bevorzugten Übergangswege von einem Betriebsmodus in den anderen. So können beispielsweise die Betriebsmodi in einem Betriebszustand (zum Beispiel beim elektrischen Fahren, beim verbrennungsmotorischen Fahren oder beim hybriden Fahren) jeweils in der gleichen Zeile dargestellt werden, und die einzelnen Zeilen, die dann den Betriebszuständen entsprechen, können klar gegliedert und in bevorzugter Reihenfolge untereinander angeordnet werden.
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Mögliche Übergänge von einem Modus oder von einem Zustand in den anderen können durch angezeigte Pfade oder Linien gekennzeichnet werden.
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Dabei ist es möglich, die Informationsdichte einer solchen Betriebsmodusmatrix zu variieren. In einem ersten Darstellungsmodus werden lediglich die Hauptbetriebsmodi angezeigt, die tatsächlich eine fahrerwunsch-/fahrzustandsrelevante Betriebsmodusinformation anzeigen.
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Hauptbetriebsmodi können auch bevorzugte Betriebsmodi sein, die beispielsweise entsprechend einem Fahrerprofil (z.B. defensiv, sportlich) oder einer Fahrstrategie (z. B. verbrauchsoptimiert, schadstoffoptimiert) vorgeschlagen werden.
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In einem erweiterten zweiten Darstellungsmodus können neben den Hauptbetriebsmodi auch Nebenbetriebsmodi angezeigt werden, die möglicherweise für die Auswahlentscheidung relevante Nebeninformationen bieten.
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So ist es beispielsweise möglich, neben den Hauptbetriebszuständen auch Hintergrundbetriebszustände anzuzeigen, die bestimmte Getriebestellungen (oder Betriebsmodi) und Antriebskonfigurationen kennzeichnen, die vorbereitend für einen Hauptbetriebsmodus erforderlich sind. Dabei kann es sich beispielsweise um neutrale Getriebestellungen handeln, bei denen bestimmte Antriebselemente entweder völlig vom Antriebsstrang abgekoppelt oder beispielsweise in gebremstem Zustand mitgeschleppt werden.
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Es gibt auch Ausführungen, bei denen das HMI derart konfiguriert ist, dass in einem dritten Darstellungsmodus die Darstellung wenigstens einer Schaltstellungsmatrix erfolgt, in der Schaltstellungskombinationen einer ersten und einer zweiten Wählvorrichtung zwei- oder dreidimensional einem Betriebsmodus zugeordnet sind. So eine Darstellung ist dann hilfreich und nützlich, wenn der Wechsel zwischen einzelnen Betriebsmodi oder Betriebszuständen über unterschiedliche Bedienelemente oder über die unterschiedliche Betätigung eines einzigen Bedienelements wie beispielsweise eines Dreh-Drück-Stellers erfolgt.
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In so einer Darstellung können dann bestimmte Schaltstellungen, -richtungen oder -wege einem Mehrfachschaltelement oder auch unterschiedlichen Schaltelementen zugeordnet werden und andere Schaltstellungen einem anderen.
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In einer anderen Ausführung ist es dann möglich, unterschiedliche Betriebszustände in unterschiedlichen Schaltstellungsmatrizen darzustellen, so dass beispielsweise der Wechsel zwischen dem verbrennungsmotorischen und dem hybridischen Betrieb einerseits und einem rein elektrischen Betriebszustand andererseits über eine dritte Schaltdimension und gegebenenfalls auch über ein drittes Schaltelement erfolgen kann. So entsteht eine weitere klar visualisierte Betätigungsebene oder -dimension, welche es erlaubt, die entsprechenden Betriebsmodi in unterschiedlichen Betriebszustandsebenen zu erkennen und ggf. abzurufen.
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Es gibt auch Ausführungen, in denen mehr als drei Bedien- bzw. Schaltebenen oder -dimensionen dargestellt werden, um so die Bedienbarkeit hochkomplexer Betriebsmodi und Betriebszustände zu verbessern
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In anderen Ausführungen wird zur besseren Visualisierung in der Betriebsmodusmatrix oder in der Schaltstellungsmatrix ein Ist-Zustand (Ist-Betriebsmodus/Ist-Schaltstellung) hervorgehoben dargestellt und ebenso ein Soll-Zustand (Soll-Betriebsmodus/Soll-Schaltstellung). Zwischen den beiden Zuständen wird ein Übergangspfad gezeigt, der auf einen Schaltbefehl hin (Bestätigung der Wahl) entweder automatisch optimiert beim Wechsel der Betriebsmodi durchlaufen wird oder auch manuell „durchgeschaltet“ werden kann.
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In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Bedienungsanordnung umfasst die Wählvorrichtung insbesondere eines der folgenden Elemente: einen Schalthebel, einen Dreh- Drück-Schalter, ein Display, eine Anzeigevorrichtung, ein Touchscreen, ein Touchpad, eine Richtungstaste, ein mehrdimensionales Bedienelement, ein Kupplungspedal, ein Gaspedal, ein Bremspedal und einen Schalter (Tast- oder Wechselschalter, virtuelle Schalter auf einem Touchscreen).
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Über eines oder mehrere dieser Elemente kann die Bedienungsanordnung komfortabel und flexibel bedient werden. Es ist sogar möglich, die Bedienkonzeption dann fahrerindividuell nach bestimmten Vorlieben anzupassen.
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In einer Ausführung ist dazu ein Touchscreen vorgesehen, bei welcher die Betriebsmodusmatrix und/oder die Schaltstellungsmatrix auf einer Anzeigevorrichtung des Touchscreens darstellbar ist. Bei so einer Ausführung werden dann Elemente der Matrixdarstellungen selbst direkt zum Bedienelement (über zugeordnete Berührzonen) und können so gegebenenfalls sehr intuitiv bedient werden.
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Es gibt Ausführungen, bei denen zwischen einem automatischen und einem manuellen Bedienmodus gewechselt werden kann. Dabei ist es möglich, den manuellen Bedienmodus nur für einen begrenzten Zeitraum zu aktivieren.
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Es gibt Ausführungen, bei denen nur die Betriebszustände/-modi dargestellt, die aktuell schaltbar/ausführbar sind. (z.B. auf Grund der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, der verfügbaren Kraftstoffmenge und/oder der Ladekapazität (SOC-State of Charge) der Batterie).
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung mit einem Verbrennungsmotor und wenigstens einer Elektromaschine, die über ein Getriebe koppelbar sind, so dass ein elektrischer, ein gekoppelter, ein verbrennungsmotorischer und ein variabler Betriebszustand mit jeweils mehreren Betriebsmodi realisierbar ist, die mittels der Bedienungsanordnung gemäß der Erfindung automatisch und/oder gemäß einem Fahrerwunsch aktivierbar und/oder wählbar sind. So ist ein Hybridantriebskonzept zu realisieren, bei dem eine Vielzahl komplexer Betriebsmodi entweder automatisiert oder individuell auswählbar eingestellt werden kann, ohne dabei einen Fahrer kognitiv zu überfordern.
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Der Begriff Hybridantriebsanordnung soll hier nicht nur auf Kombinationen von Verbrennungsmotoren mit Elektromaschinen beschränkt sein, sondern soll auch solche Antriebsanordnungen umfassen, bei denen mehrere unterschiedliche Antriebsaggregate in einem gemeinsamen oder mehreren Triebsträngen kombiniert werden (z.B. auch mehrere Elektromaschinen ohne Verbrennungsmotor oder ggf. auch mehrere Verbrennungsmotoren ohne Elektromaschinen).
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Weiter soll der Begriff Hybridantriebsanordnung hier auch solche Konzepte umfassen, bei denen die Antriebsleistung und/oder das Antriebsdrehmoment von einem oder mehreren Antrieben (z.B. verbrennungsmotorisch und/oder elektrisch) auf mehrere unterschiedliche Antriebselemente verteilt wird – also zum Beispiel auf einzelne Antriebsachsen und/oder-räder. Bei Nutzfahrzeugen können auch mehrere Fahrzeugkomponenten betroffen sein.
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Auch dafür ist die vorgestellte Bedienungsanordnung vorgesehen und geeignet.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer solchen Hybridantriebsanordnung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bedienungsanordnung mit einer Antriebsanordnung und einem Fahrzeug;
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2 eine schematische Darstellung einer Betriebsmodusmatrix in einem ersten Darstellungsmodus
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3 eine schematische Darstellung einer Betriebsmodusmatrix in einem zweiten Darstellungsmodus
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4 eine schematische Darstellung einer Schaltstellungsmatrix und
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5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bedienungsanordnung;
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 110 mit einer Hybridantriebsanordnung 100, welche einen Verbrennungsmotor 101 und wenigstens eine elektrische Maschine 103 umfasst.
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Eine Bedienungsanordnung 1 dient dazu, Getriebeeinstellungen (Schaltstellungen) des Getriebes 3 auszuwählen und einzustellen, um die Wirkungen (Drehzahl, Drehmoment) der Motoren 101, 103 optimal und/oder gemäß einem Fahrerwunsch auf einen Antriebstrang des Fahrzeugs 110 wirken zu lassen. Die Motoren 101, 103 können dabei einzeln oder in beliebigen Kombinationen wirken, die über das Getriebe 3 realisierbar sind.
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Die Bedienungsanordnung 1 umfasst das Getriebe 3, eine Fahrzeugsteuerung 5 sowie ein HMI (Human Machine Interface/Benutzerschnittstelle) 7 mit einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen 9 zur Darstellung von anwählbaren, die Schaltstellungen und/oder die Betriebsmodi darstellenden Informationen. Die Anzeigevorrichtung(en) 9 kann/können beispielsweise als Bildschirm oder auch als sogenannter Touchscreen ausgeführt sein.
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Das HMI 7 ist hier mit mehreren Wählvorrichtungen 10 versehen, die als Bedienelement einen Schalthebel 11, einen Dreh-Drück-Schalter 13, ein Touchpad 15 und (Richtungs-)Tasten 17 aufweisen. Der Dreh-Drück-Schalter 13 kann gleichzeitig auch als Joystick-artiges mehrdimensionales Bedienelement ausgebildet sein. Die als Wählvorrichtung 10 dienenden Elemente 11 bis 17 sind hier gemeinsam dargestellt, sie können aber auch an unterschiedlichen Orten im Fahrzeug angeordnet sein.
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Weitere Elemente, die als Wählvorrichtung 10 dienen können, sind Kupplungs-, Brems- oder Gaspedale.
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Die Fahrzeugsteuerung 5 umfasst eine Anzeigebaugruppe 19, eine Schaltwegbaugruppe 21 und eine Getriebezustandsbaugruppe 23.
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Ein Schaltvorgang läuft dabei unterstützt durch das HMI 7 folgendermaßen ab. Die Anzeigebaugruppe 19 liefert ausgehend von einer Getriebezustandsinformation (Pfeil A) Signale an die Anzeigevorrichtung 9 der HMI 7, und zwar einmal über eine aktuelle Getriebestellung (Pfeil B) und eine mögliche Getriebestellung (Pfeil C). Über eines der Elemente 11 bis 17 der Wählvorrichtung 10 kann der Fahrer in einem manuellen Schaltmodus eine Getriebewunschstellung (Pfeil D) an die Schaltwegbaugruppe 21 der Fahrzeugsteuerung 5 übermitteln. Die Schaltwegbaugruppe 21 führt eine Plausibilitätsprüfung durch und berechnet einen Schaltweg, der als Schaltwegdarstellung (Pfeil E) an die Anzeigevorrichtung 9 im HMI 7 übermittelt wird und dort angezeigt wird.
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Darauf übermittelt der Fahrer ein Bestätigungssignal (Pfeil F) an die Getriebezustandsbaugruppe 23 der Fahrzeugsteuerung 5 durch Betätigung eines Elements 11 bis 17 der Wählvorrichtung 10. Dabei orientiert er sich an der Darstellung auf der Anzeigevorrichtung 9, auf der anwählbare Schaltstellungen 35 und/oder Betriebsmodi 27 dargestellt sind.
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Darauf gibt die Getriebezustandsbaugruppe 23 der Fahrzeugsteuerung 5 eine Schaltanforderung (Pfeil G) an das Getriebe 3 bzw. an einen oder mehrere Getriebesteller, die dann den gewünschten Soll-Getriebezustand einstellen. Ein entsprechendes Signal A über die aktuelle Getriebestellung wird dann wieder an die Steuerung 5 und weiter als Signal B an das HMI 7 geliefert – ggf. auch ein an die neue Stellung angepasstes Signal C, das von der Steuerung 5 generiert wird. So eine manuelle Bedienung kann optional aktiviert oder deaktiviert werden. In einem automatischen Schaltmodus führt die Getriebesteuerung 5 die Schaltanforderungen eigenständig durch. Der Fahrer kann wahlweise in einen manuellen Betriebsmodus wechseln (vgl. konventioneller Wählhebel mit D für einen automatischen Schaltmodus und Tipp-Gasse für einen manuellen Schaltmodus).
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2 zeigt eine mehrdimensionale graphische Darstellung (als Betriebsmodusmatrix 30) möglicher bzw. bevorzugter Betriebsmodi 27 bzw. Betriebszustände 31, die typisch für ein modernes Getriebe sind, das Bestandteil einer Hybridantriebsanordnung 100 ist. Die Darstellung erfolgt in einer Betriebsmodusmatrix 30, in der zeilenweise untereinander unterschiedliche Betriebszustände 31 für elektrisches Fahren (E1–E4; senkrechte Schraffur), gekoppeltes Fahren (G1–G4; Antrieb durch Elektromaschine 103 und Verbrennungsmotor 101 (Punktschraffur)), verbrennungsmotorisches Fahren (V1–V4; horizontale Schraffur) und variables Fahren (Vari_1, Vari_2; diagonale Schraffur) dargestellt sind.
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In jedem Betriebszustand 31 sind zugehörige Betriebsmodi 27 angegeben (zeilenweise hintereinander), denen bestimmte Getriebestellungen zugeordnet sind. Der Wechsel von einem Betriebsmodus 27 in einen nächsten bzw. der Wechsel zwischen Betriebsmodi 27 in unterschiedlichen Betriebszuständen 31 ist über Schaltlinien 33 gekennzeichnet, welche die Zustandsübergänge zwischen den einzelnen Betriebsmodi 27 verdeutlichen. Ein aktueller Betriebsmodus 27a (hier G1) ist hervorgehoben dargestellt. Die Getriebesteuerung 5 ermittelt den aktuellen Betriebsmodus anhand der aktuellen Getriebestellung 3
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2 zeigt Hauptbetriebsmodi 27 oder bevorzugte Betriebsmodi, die vom Getriebe 3 eingenommen werden können oder sollen.
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3 zeigt einen zweiten Darstellungsmodus einer Betriebsmodusmatrix 30a, die neben den in 2 dargestellten Hauptbetriebsmodi 27 weitere Nebenbetriebsmodi 27ab, c darstellt. Dies können zum einen Betriebsmodi 27b in unterschiedlichen nebengeordneten oder nicht aktiv wählbare Betriebszustandsebenen 31a, 31b sein, oder auch normalerweise nicht vorgesehene Betriebsmodi 27c sein, die als außergewöhnliche Betriebsmodi bezeichnet werden (z.B. G und G12). Die Nebenbetriebsmodi 27b können zum Beispiel auch nicht aktiv schaltbare – also wählbare – Hintergrundschaltstellungen (gestrichelt umrandet) des Getriebes kennzeichnen, die aber in diesem in 3 dargestellten Expertenmodus für das Verständnis möglicher Schaltwege und Schaltstellungen wünschenswert sein können.
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Im Zusammenwirken mit dem HMI 7 wird zunächst grundsätzlich die Schaltlogik im Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen der Wählvorrichtung 10 erläutert. Durch die zweidimensionale Matrixanordnung können beispielsweise die Ebenen oder Zeilen unterschiedlicher Betriebszustände entlang einer ersten Dimension (hier die vertikale Richtung 29) beispielsweise über (Richtungs-)Tasten 17 angesteuert werden, während der Wechsel der Betriebsmodi 27 innerhalb eines Betriebszustands 31 beispielsweise über den Dreh-Drück- Schalter 13 in einer zweiten Dimension (hier die horizontal Richtung 32) erfolgt.
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Ausgehend vom aktuellen Betriebsmodus 27a (hier G1) wird dann ein Soll-Betriebsmodus 27s (hier G2) eingestellt, der ebenfalls hervorgehoben dargestellt ist. Die Schaltwegbaugruppe errechnet daraus einen idealen Schaltweg 33i, der beim Übergang vom aktuellen Betriebsmodus 27a zum Soll-Betriebsmodus 27s durchlaufen wird. Nach der Bestätigung der Auswahl, gegebenenfalls auch über den Dreh-Drück-Schalter 13 oder ein anderes Schaltelement der Wählvorrichtung 10, wird dann der Gangwechsel über die Fahrzeugsteuerung 5 automatisch und/oder sequenziell ausgelöst und im Getriebe 3 ausgeführt.
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Alternativ zur eben beschriebenen Auswahl über einen Dreh-Drück-Schalter 13 ist es auch möglich, dass die Wählvorrichtung 10 ein Touchpad 15 umfasst, über das Betriebsmodi 27 durch Antippen ausgewählt und gegebenenfalls auch bestätigt werden können.
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Die Bedienungsanordnung 1 kann auch so ausgebildet sein, dass die verfügbaren Elemente der Wählvorrichtung 10 den unterschiedlichen Verstelldimensionen 29 und 31 frei zuordenbar sind. Bei so einer Ausführung kann das HMI 7 benutzerindividuell konfiguriert werden.
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4 zeigt eine mehrdimensionale Schaltstellungsmatrix 35, die vorzugsweise über drei Aktoren oder Bedienelemente bedienbar ist, nämlich über ein Mehrfachbedienelement (beispielsweise der Dreh-Drück-Schalter 13) und einen Schalthebel 11 (oder auch ein anderes Bedienelement). Der Dreh-Drück-Schalter 13 kann dabei neun Schaltzustände einnehmen und der Schalthebel 11 jeweils drei.
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In dieser Schaltstellungsmatrix 35 sind zwei getrennte Betriebszustandsebenen HY und E vorgesehen, in denen jeweils die Betriebsmodi für gekoppeltes, variables und verbrennungsmotorisches Fahren (Hybridebene, d.h. elektro- und verbrennungsmotorischer Antrieb) einerseits und elektrisches Fahren (nur elektrische Ebene) andererseits zusammengefasst sind. Zwischen den beiden Betriebsebenen HY und E kann gegebenenfalls über ein drittes Element bzw. in einer weiteren Bedienebene der Wählvorrichtung 18 entlang dem gepunkteten Pfeil 37 hin und her gewechselt werden. Der gepunktete Pfeil 37 definiert dabei eine erste (Schalt-) Dimension.
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In einer Ebene(zweite Dimension) wird mittels des Dreh-Drück-Schalters 13 entlang dem gestrichelten Pfeil 39 ausgewählt und einer anderen Ebene (dritte Dimension) über den Schalthebel 11 entlang dem durchgezogenen Pfeil 41. Die Schaltstellungsauswahl erfolgt analog dem im Zusammenhang mit 3 beschriebenen Verfahren.
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Es könne auch noch weitere Ebenen (Dimensionen) vorgesehen werden, um weitere oder andere Gruppierungen der Betriebsmodi 27 bzw. Betriebszustände 31 anzuzeigen.
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Ausgehend von einem aktuellen Betriebsmodus 27a (G1, hervorgehoben dargestellt) erfolgt die Vorauswahl eines Soll-Betriebsmodus 27s (hier in der zweiten Dimension entlang dem Pfeil 39 über Verstellen des Dreh-Drück-Schalters 13 bis zum Soll-Betriebsmodus G2) und durch eine Bestätigung dieser Auswahl wird dann über HMI 9 und Steuerung 5 der entsprechende Schalt- bzw. Verstellvorgang im Getriebe 3 ausgelöst und ausgeführt. Entsprechend wird dann die Anzeige verändert und der aktuelle Betriebsmodus 27a wird dann für den Betriebsmodus G2 dargestellt.
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Im Unterschied zu den in 2 und 3 dargestellten Betriebsmodusmatrizen fehlt jedoch hier eine dezidierte Darstellung des bevorzugten Schaltwegs. Diese ist auch nicht erforderlich, sie ist durch die Darstellung der Teilmatrizen bereits vorgegeben.
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4 zeigt eine technisch (oder auch schaltfolge-) orientierte Darstellung, angelehnt an die Realität. 2 und 3 sind abstrakte Darstellungen. In 4 befinden sich die verschiedenen Betriebsmodi 27 (G, E, V... nach Getriebekriterien geordnet in der Matrix. In den 2 und 3 sind sie nach Betriebszuständen bzw. Betriebsmodi in Reihen und Spalten sortiert.)
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Wie im Zusammenhang mit der 3 beschrieben, kann auch die in 4 dargestellte Schaltstellungsmatrix 35 über ein Touchpad 15 bedient werden (z.B. über geeignete Wisch- und Tippeingaben).
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Dabei kann die Darstellung auch variiert werden. Es kann die in 4 dargestellte Übersichtsmatrix mit allen Betätigungsebenen oder -dimensionen dargestellt werden. Es ist aber auch möglich, nur die Hybridebene bzw. die E-Ebene und die dazugehörige Teilmatrix darzustellen und zur jeweiligen Ausführung zu aktivieren. Es ist auch möglich, nur eine Teilmatrix darzustellen – z.B. die des elektrischen Fahrens, wenn z.B. der Fahrer einen elektrischen Betrieb gewählt hat oder der Kraftstofftank leer ist.
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bedienungsanordnung 1, bei der ein Stellhebel 11 getrennt von der HMI 7 angeordnet ist. Die Signalrichtungspfeile zeigen den Signalflussplan für den Fall, dass der Schaltvorgang über diesen Wählhebel 11 ausgeführt wird.
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Ausgehend von der aktuellen Getriebestellung, die aus dem Getriebe 3 über den Signalpfeil A und durch die Anzeigebaugruppe 19 hindurch über den Signalpfeil B in der Anzeigevorrichtung 9 der HMI 7 dargestellt wird, geht ein vom Schalthebel 11 ausgehendes Schaltstellungssignal (Pfeil S) an die Steuerung 5, wo sie dann zum einen über die Anzeigebaugruppe 19 in ein Signal für eine mögliche Getriebestellung (Pfeil C) und durch die Schaltwegbaugruppe 21 in eine Schaltwegdarstellung (Pfeil E) umgesetzt wird, die jeweils in der Anzeige 9 dargestellt werden und über eine entsprechende Bestätigung (zum Beispiel über einen Dreh-Drück- Schalter 13) bestätigt werden, die dann den bekannten Signalfluss D (Getriebewunschstellung) und E (Schaltwegdarstellung) auslösen bzw. in der Getriebezustandsbaugruppe mit dem Signal F (Bestätigung Getriebewunsch) zusammengeführt werden und zu der Schaltanforderung Signal G führen.
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In einem Automatikmodus ist der Signalfluss stark vereinfacht. Hier bestimmt ausgehend von einer bestimmten Schaltstellung (Pfeil S) des Wahlhebels 11 die Getriebezustandsbaugruppe 23 der Fahrzeugsteuerung 5 direkt einen Soll-Getriebezustand und richtet eine Schaltanforderung (Pfeil G) an das Getriebe, die dort die Getriebestellung entsprechend ändert. Daraufhin wird ein Signal A der neuen aktuellen Getriebestellung an die Anzeigebaugruppe 19 der Fahrzeugsteuerung 5 gesendet, die daraufhin die aktuelle Getriebestellung (Pfeil B) an das HMI 7 übermittelt. Optional kann dabei ebenfalls eine Schaltwegdarstellung (Pfeil E) aus der Steuerung an das HMI 7 übermittelt werden.
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In 5 ist das HMI 7 bzw. die Anzeigevorrichtung 9 mit einem oder mehreren Touchscreens 16 versehen auf denen wahlweise oder auch gemeinsam die Betriebsmodusmatrix 30 und die Schaltstellungsmatrix 35 ansteuerbar dargestellt werden.
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Die vorliegende Bedienungsanordnung 1 ermöglicht es, eine Vielzahl von Schaltstellungen in einer komplexen Getriebeanordnung 3 über wahlweise zur Verfügung stehende Darstellungsmodi handhabbar zu machen: Die Darstellung ermöglicht es, eines oder mehrere Bedienungssysteme und -elemente bzw. in einer Wählvorrichtung 10 zusammengefasste Bedienelemente 11 bis 17 zu koordinieren und eindeutig zu betätigen. Dabei können mehrere Schaltdimensionen über mehrere Bedienelemente bedient werden.
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Dazu dient eine Betriebsmodusmatrix 30 bzw. eine Schaltstellungsmatrix 35, die auch gleichzeitig Bestandteil eines Bedienelements sein kann (beispielsweise ein Touchscreen 16), über das gleichzeitig die Bedienungsanordnung 1 zu betätigen ist.
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Weitere Variationen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Ansprüche.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedienungsanordnung
- 3
- Getriebe
- 5
- Fahrzeugsteuerung
- 7
- HMI/Benutzerschnittstelle
- 9
- Anzeigevorrichtung
- 11
- Schalthebel
- 13
- Dreh-Drück-Schalter (DDS, Joystick)
- 15
- Touchpad
- 16
- Touchscreen
- 17
- Richtungstaste
- 19
- Anzeigebaugruppe
- 21
- Schaltwegbaugruppe
- 23
- Getriebezustandsbaugruppe
- 25
- Schaltstellung
- 27
- Betriebsmodus
- 30
- Betriebsmodusmatrix
- 31
- Betriebszustand
- 33
- Schaltlinie
- 27a
- aktueller Betriebsmodus
- 27b
- Nebenbetriebsmodus
- 27c
- außergewöhnlicher Betriebsmodus
- 27s
- Sollbetriebsmodus
- 29
- erste Dimension (vertikal)
- 32
- zweite Dimension (horizontal)
- 31
- Betriebszustandsebene
- 31a, 31b
- nebengeordnete Betriebszustandsebene
- 33i
- idealer Schaltweg
- 35
- Schaltstellungsmatrix
- 37
- erste Dimension (gepunkteter Pfeil)
- 39
- zweite Dimension (gestrichelter Pfeil)
- 41
- dritte Dimension (durchgez. Pfeil)
- 100
- Hybridantriebsanordnung
- 10
- Wählvorrichtungen
- 110
- Fahrzeug
- 101
- Verbrennungsmotor
- 103
- elektrische Maschine
- Signalpfeile:
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- A
- Getriebezustandsinformation
- B
- aktuelle Getriebestellung
- C
- mögliche Getriebestellung
- D
- Getriebewunschstellung
- E
- Schaltwegdarstellung
- F
- Bestätigungssignal
- G
- Schaltanforderung
- S
- Schaltstellungssignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007054361 A1 [0004]
- DE 19809705 A1 [0005]
- DE 2006002755 A1 [0007]
- DE 102014215092 A2 [0008]
