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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Rekuperation eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb, bei welchem in Abhängigkeit eines Bewegungsmusters im Bereich eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals des Fahrzeuges die Rekuperation eingestellt wird.
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Aus der
DE 10 2014 215 090 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Rekuperation in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb bekannt. Das Verfahren umfasst das Erkennen einer Bewegung eines Körperteils eines Fahrers des Fahrzeuges zum Betätigen eines Gasbedienelementes und/oder eines Bremsbedienelementes und das Bestimmen einer einzustellenden Rekuperation in Abhängigkeit von der erkannten Bewegung des Körperteils des Fahrers. Dabei wird mithilfe einer Videokamera ein Bewegungsmuster des Fahrers aufgenommen, bei welchem zurückgelegte Wege, Bewegungsrichtungen und Bewegungsgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Rekuperation ausgewertet werden. Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist, dass ein hohes Maß an Rechenkapazitäten notwendig ist, um die Vielzahl der von der Videokamera aufgenommenen Bilder auszuwerten und daraus ein Rekuperationsverhalten abzuleiten. Durch diesen hohen Rechenaufwand kommt es zu einem verzögerten Auslösen der gewünschten Rekuperation.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung einer Rekuperation eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb anzugeben, bei welchem ein schnellstmögliches Auslösen des Rekuperationsverhaltens des Fahrzeuges möglich ist.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass die Rekuperation in Abhängigkeit eines Abstandes eines Fußes des Fahrers zum Fahrpedal und/oder dem Bremspedal bestimmt wird. Da allein nur der Abstand ausgewertet wird, wird der Rechenaufwand zur Bestimmung der Rekuperationsstärke reduziert, wodurch sehr schnell eine individuelle und trotzdem dynamische Anpassung der Rekuperationsleistung während der Fahrt des Fahrzeuges möglich wird.
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Vorteilhafterweise wird die Betätigung des Fahr- und/oder Bremspedals durch den Fuß bei der Steuerung der Rekuperation berücksichtigt. Dadurch kann die Anpassung der Verzögerung des Fahrzeuges intuitiv durch den Fahrer erfolgen, indem er seine Füße auf die Pedale setzt oder die Pedale betätigt.
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In einer Ausgestaltung wird die Rekuperation bei einer Entfernung des Fußes vom Fahrpedal aktiviert und nimmt zu, je größer ein Abstand des Fußes zum Fahrpedal wird. Dabei wird aus dem Abstand geschlossen, dass der Fahrzeugführer nicht die Absicht hat, das Fahrzeug zu beschleunigen, sondern dass dieses verlangsamt werden soll, was durch die Rekuperation ermöglicht wird.
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In einer Alternative wird die Rekuperation bei Annäherung des Fußes an das Bremspedal aktiviert und umso stärker wird, je kleiner der Abstand zum Bremspedal wird. Dadurch lässt sich der Verzögerungswunsch des Fahrers sehr schnell erfassen und die Rekuperation steuern.
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In einer Ausführungsform verstärkt sich die Rekuperation bei Betätigung des Bremspedals. Mittels der Betätigung des Bremspedals und unter Zuschaltung einer Betriebsbremse des Fahrzeuges wird die Rekuperation und somit die Verzögerung des Fahrzeuges verstärkt, da dadurch unzweifelhaft der Fahrerwunsch nach einer Verlangsamung des Fahrzeuges ausgedrückt wird.
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In einer Variante wird der Fahrzeugzustand „ Segeln” eingestellt, wenn der Fuß sowohl vom Fahrpedal als auch vom Bremspedal um einen vorgegebenen Abstand entfernt ist. Damit ist es möglich, vom Segelmodus bis zur maximalen Rekuperationsleistung die Verzögerung des Fahrzeuges individuell und dynamisch an die gegebene Fahrsituation anzupassen. Somit lässt sich eine vorausschauende Fahrweise unterstützen, die die Effizienz der Elektrofahrzeuge weiter verbessert.
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In einer Ausgestaltung wird aus dem Abstand zum Fahr- und/oder Bremspedal und einem Weg, welcher durch jeweils das Fahrpedal oder das Bremspedal zurückgelegt wurde, die Stärke der Rekuperation in der aktuellen Fahrsituation des Fahrzeuges bestimmt. Somit lässt sich durch eine Vielzahl von Kombinationen des Abstandes und des Weges immer der für die Fahrsituation geeignete Rekuperationsgrad einstellen.
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In einer Ausführungsform werden die Stärke der Rekuperation in Abhängigkeit des Abstandes und des vom Fahr- oder Bremspedals zurückgelegten Weges in einer Kennlinie abgelegt. Eine solche Kennlinie umfasst die Erfahrungswerte, die durch das die intuitiven Bewegungen des Fahrers generierte Bewegungsmuster abgebildet werden, wodurch aus den gemessenen Abstands- und Wegwerten einfach auf den Rekuperationsanteil für den Elektroantrieb geschlossen werden kann.
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In einer Weiterbildung betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Elektroantrieb, umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung einer Rekuperation sowie einem Fahrpedal und einem Bremspedal. Bei einem Fahrzeug, bei welchem die Rekuperation besonders schnell und einfach eingestellt wird, ist je ein Abstandssensor an dem Fahrpedal und dem Bremspedal zur Ermittlung eines Abstandes eines Fußes des Fahrers angeordnet und mit der Einrichtung zur Bestimmung der Rekuperation verbunden, wobei an dem Fahrpedal und dem Bremspedal je ein Wegsensor zur Detektion des von dem Fahrpedal oder dem Bremspedal zurückgelegten Wegs positioniert ist, der mit der Einrichtung zur Bestimmung der Rekuperation gekoppelt ist und die Einrichtung zur Bestimmung der Rekuperation zur Umsetzung des aus einem erfassten Bewegungsmuster bestimmten Rekuperationsanteils mit einem Antriebsstrang verbunden ist. Mittels einer einfachen Sensorik und einer geringen Rechenleistung lässt sich somit zuverlässig der von der Fahrsituation abhängige Rekuperationsanteil bestimmen.
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Vorteilhafterweise ist der Abstandssensor als Ultraschallsensor oder Infrarotsensor oder kapazitiver oder induktiver Sensor oder als Lichtschranke oder als Laser ausgebildet. Somit können je nach konkretem Anwendungsfall an sich bekannte Abstandssensoren ausgewählt und im Fahrpedal eingesetzt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wie sie bei Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen mit reinem Elektroantrieb Anwendung findet, bei welchen ein Teil der eingesetzten kinetischen Energie durch Rekuperation zurückgewonnen wird, wodurch die Reichweite des Fahrzeuges erhöht und die Effizienz verbessert wird. In Elektrofahrzeugen oder Fahrzeugen mit Hybridantrieb nutzen elektromotorische Bremsen zur Ladung des Fahrzeugakkus die Rekuperation. Die in den Akkus gespeicherte Energie steht für kommende Beschleunigungsvorgänge zur Verfügung und vergrößert die Reichweite des Fahrzeuges.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur das Fahrpedal 1 und das Bremspedal 3 dargestellt, wobei an jedem Pedal 1, 3 ein Abstandsensor 5, 7 angeordnet ist. Die Abstandssensoren 5, 7 sowie das Fahr- als auch das Bremspedal 1, 3 sind mit einer Auswerteeinheit 9 verbunden, welche wiederum mit einem Antriebsstrang 11 des Fahrzeuges gekoppelt ist. Der Abstandssensor 5, 7 bestimmt den Abstand eines Fußes 13 des Fahrers zum jeweiligen Pedal 1, 3. Gleichzeitig sind an dem Fahr- bzw. dem Bremspedal 1, 3 je ein Wegsensor 15, 17 angeordnet, welcher ebenfalls mit der Auswerteeinheit 9 verbunden ist, um die Betätigungswege des Bremspedals 3 und des Fahrpedals 1 durch den Fuß 13 auszuwerten.
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Das Fahrpedal 1 und das Bremspedal 3 haben dieselbe Funktionsweise wie in allen Fahrzeugen. Das Fahrpedal 1 dient dazu, den Drehmomentwunsch des Fahrers einzugeben und das Bremspedal 3, um die Verzögerung vorzugeben. Durch die beschriebenen Sensoren wird der Abstand der Schuhsohle zum Pedal 1, 3 ermittelt. Die Sensoren 5, 7; 15, 17 können dabei direkt in den Pedalen 1, 3 verbaut oder aber auch im Fußraum des Fahrzeuges untergebracht werden. Als Abstandssensoren 5, 7 können beispielhaft folgende Technologien eingesetzt werden: Ultraschall-, Infrarot-Abstandsmessung, Laser-Abstandsmessung, Lichtschranken, kapazitive oder induktive Sensoren.
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Bei der vorliegenden Lösung wird ausgenutzt, dass der Fahrer bei manueller Fahrt in der Regel seine Füße auf dem Fahr- bzw. dem Bremspedal 1, 3 hat, um das Fahrzeug zu beschleunigen oder anzubremsen. Nimmt er den Fuß 13 vom Fahrpedal 1, kann das bedeuten, dass er bremsen muss oder aber er will den Schwung einfach ausnutzen und das Fahrzeug rollen (segeln) lassen. Über den Abstand vom Fuß 13 des Fahrers zum Fahr- bzw. Bremspedal 1, 3 lässt sich so leicht erkennen, welchen Wunsch der Fahrer hat, und die Rekuperation kann entsprechend gesteuert werden.
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In Tabelle 1 sind die einzelnen Fahrzeugzustände dem Wunsch des Fahrers zugeordnet.
| Fahrpedal | Bremspedal | Wunsch des Fahrers |
| Aktiv betätigt zwischen 0–100% | Keine Betätigung | 0 bis 100% des Drehmoments wird benötigt |
| Fuß liegt angelehnt am Fahrpedal (0%) | Keine Betätigung | 0% des Drehmoments wird benötigt, das Fahrzeug kann segeln |
| Fuß entfernt sich vom Pedal | Keine Betätigung | Die Rekuperation wird aktiviert und stärker, je größer der Abstand wird |
| Fuß ist vom Pedal entfernt | Fuß ist vom Pedal entfernt | Fahrzeug kann segeln |
| Keine Betätigung | Fuß nähert sich dem Pedal | Die Rekuperation wird aktiviert und stärker, je kleiner der Abstand wird |
| Keine Betätigung | Fuß liegt angelehnt am Pedal (0%) | Die Rekuperation ist aktiv (mittelstark) |
| Keine Betätigung | Aktiv betätigt zwischen 0 und 100% | Die Rekuperation wird bis auf das Maximum erhöht und die Betriebsbremse zusätzlich verwendet |
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Mit den beiden Zuständen „Fuß liegt angelehnt am Fahrpedal” und „Fuß ist von beiden Pedalen entfernt lässt sich der Fahrzeugzustand „Segeln” gezielt einstellen.
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Die Abstandswerte der Abstandssensoren 5, 7 werden in der Auswerteeinheit 9 zusammen mit den Werten der Wegsensoren 15, 17 des Fahr- und Bremspedals 1, 3 eingelesen. Die Auswerteeinheit 9 berechnet daraus, welcher Fahrerwunsch hinter dem aktuellen Bewegungsmuster erkennbar ist. Daraus wird abgeleitet, wie hoch der Anteil der Rekuperation in der aktuellen Fahrsituation sein soll. Dieser Wert wird dann durch den elektrischen Antriebsstrang 11 umgesetzt.
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In 2 ist eine Rekuperation über das Fahrpedal 1 in einer Kennlinie schematisch dargestellt, wobei über dem Fahrpedalweg und dem Abstand zum Fahrpedal 1 die Rekuperation bestimmt wird. Bei der Fahrpedalbewegung zwischen 100 und 0% erfolgt keine Rekuperation, da hier vom Fahrer durch die Betätigung des Fahrpedals 1 eine Beschleunigung gewünscht wird und keine Verzögerung. Mit dem Zustand, dass der Fuß des Fahrers nur auf dem Fahrpedal 1 angelegt ist, wird die Rekuperation aktiviert. Mit zunehmendem Abstand des Fußes 13 vom Fahrpedal 1 wird die Rekuperation verstärkt.
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Eine schematische Darstellung der Rekuperation über das Bremspedal 3 ist in 3 gezeigt. Auch hier ist die Rekuperation über einen Abstand zum Bremspedal 3 und über den Betätigungsweg des Bremspedals 3 gezeigt. Nähert sich der Fuß 13 dem Bremspedal 3 an, so wird die Rekuperation verstärkt. Beim Anliegen des Fußes 13 auf dem Bremspedal 3 wird eine weitere Verstärkung erreicht und gleichzeitig die Betriebsbremse ausgelöst. Bei der Betätigung des Bremspedals 3 wird die Rekuperation bis zum maximalen Zustand ausgefahren und mit der Bremswirkung der Betriebsbremse zusammengelegt.
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Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht es, je nach Fahrsituation, die richtige Balance zwischen Segeln und Rekuperation einzustellen, ohne dass dafür eigene Menüstrukturen und Bedienelemente notwendig sind. Die Anpassung der Verzögerung erfolgt dabei intuitiv durch den Fahrer, indem er seine Füße auf die Pedale 1, 3 setzt oder die Pedale 1, 3 betätigt. Da es sich um bereits erlernte Bewegungen des Fahrers handelt, kann dieses Verfahren als intuitiv bezeichnet werden. So lässt sich eine vorausschauende Fahrweise unterstützen, die die Effizienz der Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb oder von Hybridfahrzeugen verbessert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrpedal
- 3
- Bremspedal
- 5
- Abstandssensor
- 7
- Abstandssensor
- 9
- Auswerteeinheit
- 11
- Antriebseinheit
- 13
- Fuß
- 15
- Wegsensor
- 17
- Wegsensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215090 A1 [0002]
