-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug.
-
Zur Unterstützung eines Motorgeräuschs werden in Fahrzeugen sogenannte Klangsynthesesysteme eingesetzt, die einen Motorklang, insbesondere mit einem sogenannten Triebstranggeräusch, welches ein Geräusch eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs simulieren soll, unterstützen. Dabei wird primär eine kennfeldbasierte Ansteuerung in Abhängigkeit von Drehzahl und Motorlast vorgenommen. Für eine weitere Emotionalisierung werden sogenannte Instationäreffekte erzeugt, das heißt zeitlich begrenzte akustische Ereignisse. Hierzu ist die Definition einer Auslösebedingung, eines sogenannten Triggers, erforderlich. Die Auslösebedingung sollte möglichst intelligent erfolgen, um dem Fahrer eine emotionale aber nicht störende Soundatmosphäre, insbesondere durch ein simuliertes Betriebsgeräusch, zu bieten.
-
Klangsynthesesysteme beziehungsweise Klangsynthesealgorithmen der meisten Hersteller sind nur kennfeldbasiert. Bisherige Instationäreffekte gibt es für einen sogenannten Emotionsstart, das heißt einen Motorstart mit Sounduntermalung, sowie Schaltvorgänge. Die
DE 10 2008 040 139 A1 offenbart eine Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, welche eine Schnittstelle zu einem ein stufenloses Getriebe besitzendes Antriebsaggregats, einen Geräuschgenerator und eine Schnittstelle zu einer Geräuschausgabevorrichtung aufweist, wobei der Geräuschgenerator das Betriebsgeräusch unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats erzeugt oder beeinflusst.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs eine besonders vorteilhafte, insbesondere besonders emotionale, akustische Rückmeldung des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Wiedergabe eines simulierten Betriebsgeräusches mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Wiedergabe eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein erster Pedalwert ermittelt, welcher eine erste Stellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs zu einem ersten Zeitpunkt charakterisiert. In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt das Ermitteln eines zweiten Pedalwerts, welcher eine zweite Stellung des Fahrpedals zu einem von dem ersten Zeitpunkt unterschiedlichen zweiten Zeitpunkt charakterisiert. In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt die Wiedergabe des Betriebsgeräusches in Abhängigkeit von den Pedalwerten, insbesondere im Vergleich wenigstens eines der Pedalwerte mit wenigstens jeweils einer parametrierbaren Grenzwertschwelle beziehungsweise Schwellenwert.
-
Durch das Verfahren kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs in besonders vorteilhafter Weise eine, insbesondere emotionale, akustische Rückmeldung bereitgestellt werden, da durch das Ermitteln der beiden Pedalwerte ein für den Fahrer emotionaler Fahrzeitpunkt, wie beispielsweise starkes Beschleunigen des Kraftfahrzeugs ermittelt beziehungsweise bestimmt und somit als ein Trigger beziehungsweise eine Auslösebedingung für das simulierte instationäre Sonderbetriebsgeräusch verwendet werden. Durch das Ermitteln der Pedalwerte, welche einen zeitlichen Abstand haben, der beispielsweise in einer Größenordnung von 100 ms ist, kann beispielsweise eine einfache Ableitung des Pedalwerts erfolgen, wodurch ein für den Fahrer emotionaler Fahrzeitpunkt beziehungsweise Fahrzustand bestimmbar ist. Dabei ist das Fahrpedal insbesondere ein Gaspedal des Kraftfahrzeugs.
-
Mit anderen Worten ermöglicht das Verfahren eine Motorsoundanreicherung durch Instationäreffekte, das heißt durch zu bestimmten Fahrzuständen auftretende simulierte Betriebsgeräusche. Dabei wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch den dem Verfahren zugrunde liegenden Algorithmus, und eine geschickte Parametrisierung, beispielsweise der Pedalwerte, ein guter Kompromiss zwischen zusätzlicher Emotionalität für den Fahrer und eine Reduktion störender simulierter Betriebsgeräusche durch eine Begrenzung einer Auslösehäufigkeit, das heißt Auslösen des Triggers, erreicht.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von einer Drehzahl eines zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Antriebsmotors des Antriebsstrangs und/oder in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Drehmoment des Antriebsstrangs wiedergegeben. Mit anderen Worten wird neben einer Prüfung der Pedalwerte eine weitere Bedingung geprüft, wobei festgestellt wird, ob der aktuelle Fahrzustand des Kraftfahrzeugs innerhalb gewisser Grenzen stattfindet. Hieraus ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass eine Auslösehäufigkeit des Triggers besonders einfach kontrolliert werden kann.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Pedalwert mittels diskreter Differentiation abgeleitet wird, wobei das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von dem abgeleiteten ersten Pedalwert wiedergegeben wird. Durch die diskrete Differentiation ist eine Ableitung des, insbesondere ersten, Pedalwerts einfach und schnell durch das Verfahren, beziehungsweise durch den dem Verfahren zugrundeliegenden Algorithmus, möglich.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der abgeleitete erste Pedalwert mit dem zweiten Pedalwert multipliziert, wobei das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von der Multiplikation wiedergegeben wird. Hieraus ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass eine Schwelle beziehungsweise Schwellenwert besonders feinfühlig und in Abhängigkeit absoluter Pedalwerte einstellbar ist.
-
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 der einzigen Figur 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.
-
Dabei zeigt die einzige Fig. ein schematisches Funktionsdiagramm eines einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zugrundeliegenden Algorithmus.
-
Die einzige Fig. zeigt ein schematisches Funktionsdiagramm 10 eines einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zugrundeliegenden Algorithmus. Anhand der Fig. wird das Verfahren zur Wiedergabe eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug erklärt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
-
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein erster Pedalwert 12 ermittelt, welcher eine erste Stellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs zu einem ersten Zeitpunkt charakterisiert. In einem zweiten Schritt wird ein zweiter Pedalwert 14 ermittelt, welcher eine zweite Stellung des Fahrpedals zu einem von dem ersten Zeitpunkt unterschiedlichen, insbesondere vorangegangenen, zweiten Zeitpunkt charakterisiert, wobei ein Zeitversatz 16 einen zeitlichen Abstand zwischen dem Pedalwert 12 und dem Pedalwert 14 charakterisiert. In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt die Wiedergabe des Betriebsgeräusches, beispielsweise über einen Lautsprecher im Innenraum des Fahrzeugs und/oder an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit des Pedalwerts 12 und des zeitverzögerten Pedalwerts 14. Dabei wird der Pedalwert 12 beispielweise durch zeitliche Differentiation verarbeitet, wobei die beiden Pedalwerte 12 und 14 jeweils mit einem jeweiligen Schwellenwert verglichen werden, was in einem jeweiligen Vergleichsmodul 18 beziehungsweise 19 geschehen kann.
-
Vorteilhafterweise wird das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von einer Drehzahl 20 eines zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Antriebsmotors des Antriebsstrangs und/oder in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit 22 des Kraftfahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Drehmoment 24 des Antriebsstrangs wiedergegeben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der erste Pedalwert 12 mittels diskreter Differentiation abgeleitet, wobei das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von dem abgeleiteten Pedalwert 28 wiedergegeben wird. Dazu führt ein Differentiationsmodul 26 die Differentiation durch und ermittelt den abgeleiteten Pedalwert 28.
-
Mit anderen Worten zeigt das Funktionsdiagramm 10 einen Signalfluss zur Extraktion eines Triggers, beziehungsweise sogenannten Triggersignals, aus einem aktuellen Fahrzustandswert des Fahrpedals, im Ausführungsbeispiel das Gaspedal des Kraftfahrzeugs. Der Trigger beziehungsweise das Triggersignal ist eine Auslösebedingung 34, welche die Wiedergabe des simulierten Betriebsgeräusches starten kann. Das heißt der Trigger kann dazu verwendet werden, in einem Klangsynthesesystem, welches einen Motorsound unterstützt, ein zusätzliches, zeitbasiertes Geräusch beziehungsweise das simulierte Betriebsgeräusch einzufügen, nachdem das Fahrpedal, insbesondere Gaspedal, in einer beispielsweise schnellen Bewegung, kommend von einem hohen Ausschlag in Richtung eines niedrigen Ausschlag, betätigt wird. Dabei wird das Gaspedal losgelassen, daher kann man von einer Pedal-Entlastung oder im Englischen von einem sogenannten Pedal-Release sprechen.
-
Die Ausgangsgröße Fahrpedalstellung beziehungsweise Pedalwert 12 wird zunächst durch diskrete Differentiation, im Differentiationsmodul 26 abgeleitet. Dabei wird beispielsweise ein Differenzwert zwischen zwei Pedalwerten gebildet, wobei einer der Pedalwert der Pedalwert 12 und der andere ein zeitlich beabstandeter Pedalwert sein kann. Durch beispielweise Differenzbildung 38 und Beachtung einer konstanten Triggerfrequenz Ftrigger 40, welcher die zeitliche Beabstandung charakterisiert, kann das Differentiationsmodul 26 die diskrete Differentiation beispielsweise durchführen, um den abgeleiteten Pedalwert 28 zu erhalten.
-
Zudem wird die Ausgangsgröße Pedalwert 12 um eine kurze Zeit, beispielsweise 100 ms, verzögert, wobei ein Zeitversatz 16 auftritt beziehungsweise verwendet wird, wodurch der Pedalwert 14 von einem zweiten, früheren Zeitpunkt gespeichert wird.
-
Um nun die Auslösebedingung 34, den sogenannten Trigger, abzuleiten beziehungsweise bestimmen zu können, wird vorteilhafterweise der abgeleitete erste Pedalwert 28 mit dem zweiten, verzögerten Pedalwert 14 multipliziert, wobei das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Multiplikation 36 wiedergegeben wird. Dabei wird beispielsweise verglichen, ob der abgeleitete Pedalwert 28 multipliziert mit dem verzögerten Pedalwert 14 einen gewissen negativen Grenzwert, einen sogenannten Pedal-Entlastung-Schwellenwert 30, unterschreitet. Pedal-Entlastung-Schwellenwert 30 wird im Englischen als sogenannter Pedal-Release-Threshold bezeichnet. Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Gaspedal in einer schnellen Bewegung losgelassen wird und somit von einer durchgedrückten Stellung in einem weniger durchgedrückte Stellung betätigt beziehungsweise gebracht wird, ist der Vergleich des abgeleiteten Pedalwerts 28 mit einem negativen Grenzwert wir dem Pedal-Entlastung-Schwellenwert 30 durchführbar.
-
Des Weiteren kann geprüft werden, ob der verzögerte Pedalwert 14 größer ist als ein positiver Grenzwert, ein sogenannter minimaler Start-Entlastung-Schwellenwert 32, welcher im Englischen Minimal-Release-Start-Pedal bezeichnet wird. Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass der Trigger, das heißt die Auslösebedingung 34, nur dann ausgelöst wird, wenn die ursprüngliche Fahrpedalstellung einen relativ hohen Wert hat, das heißt dass das Pedal von dem Fahrer stark durchgedrückt ist beziehungsweise wurde und dieser beispielsweise somit einen stark emotionalen Fahrzustand erreichen will beziehungsweise erreicht hat.
-
Als dritte Bedingung können verschiedene einen aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs charakterisierende Größen geprüft werden. Die Überprüfung, das heißt ein Abgleich mit Betriebszustandswerten, kann zum Beispiel mittels des Vergleichsmoduls 42 geprüft werden. Dabei könnend die den Fahrzustand charakterisierenden Größen die Drehzahl 20, insbesondere die Motordrehzahl, zwischen einer definierten minimalen und einer definierten maximalen Drehzahl und/oder die Fahrgeschwindigkeit 22 zwischen einer definierten minimalen und einer definierten maximalen Fahrgeschwindigkeit und/oder ob das Drehmoment 24 zwischen einer definierten minimalen und einer definierten maximalen Drehmoment sein. Die jeweiligen Maximalwerte können beispielsweise aus Extremwerten von Fahrzustands-CAN-Signalen abgeleitet werden.
-
Am Punkt 44 wird durch das Verfahren überprüft, ob die jeweilige Bedingung an dem jeweiligen Vergleichsmodul 18, 19 und 42 erfüllt ist. Sind die drei Bedingungen erfüllt, kann der Trigger, das heißt die Auslösebedingungen 34, ausgelöst werden, um das simulierte Betriebsgeräusch auszugeben. Um eine wiederholte Auslösung innerhalb einer kurzen Zeitspanne und damit ungewünschte Klangsyntheseeffekte zu vermeiden, kann durch eine geeignete Signalverarbeitung, beispielsweise mittels eines Wiederholungsvermeidungsmoduls 46, eine Auslösebedingungen 34 durch das Verfahren ignoriert beziehungsweise deren Erzeugung unterbunden werden. Dabei kann das Wiederholungsvermeidungsmodul 46 beispielsweise ein Zeitintervall vorgeben, innerhalb dessen kein simuliertes Betriebsgeräusch erzeugt wird, um den Fahrer nicht in zu kurzen Zeitabständen mit dem simulierten Betriebsgeräusch akustisch zu belasten. Das Wiederholungsverhinderungsmodul 46 kann im Englischen als Trigger-Repetition-Avoidance bezeichnet werden. Das Zeitintervall, das heißt die Pause zwischen zwei Wiederholungen des Betriebsgeräusches, kann beispielsweise durch eine Totzeit bestimmbar sein.
-
Zusätzlich kann in der gezeigten Signalverarbeitung des Verfahrens noch eine stochastische Betrachtung eingefügt werden, welche die Auslösebedingungen 34 zusätzlich steuert. Eine Stochastik-Bedingung könnte beispielsweise die Prüfung gegen eine zeitliche Eintrittswahrscheinlichkeit 1: X sein. Ferner könnte noch ein Signalverarbeitungsmodul eingeführt werden, das den Trigger nur dann passieren lässt, beziehungsweise die Auslösebedingungen 34 nur dann erfüllt ist, wenn innerhalb einer definierten Mindestdauer und/oder einer akkumulierten Mindestdauer vor dem Auslösen beziehungsweise Eintreten des Triggers beziehungsweise der Auslösebedingungen 34, das heißt vor der Triggerauslösung, ein gewisser Fahrzustand gehalten und/oder akkumuliert gehalten wird beziehungsweise wurde. Solch ein gewisser Fahrzustand könnte beispielsweise das Fahren mit einem Fahrpedalwert oberhalb eines Mindestwertes und/oder das Fahren mit einem Drehmoment oberhalb eines Mindestwertes und/oder das Fahren mit einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb eines Mindestwertes sein. Nach gültigem Auslösen des Triggers kann die Akkumulationszeit neu gestartet werden. Diese gesamten Stochastik-Bedingungen beziehungsweise Fahrzustandsbedingungen können im Vergleichsmodul 42 untergebracht werden. Vorteilhafterweise wird das Betriebsgeräusch wiedergegeben, wenn die Pedalwerte 12, 14 jeweilige Schwellenwerte erreichen und/oder überschreiten und wenn eine Wiederholungsrate der Wiedergabe des Betriebsgeräusches und/oder wenigstens eine Zustand des Kraftfahrzeugs und/oder eine zeitliche Kumulation von zeitlichen Fahrzustandsbereichen eine Bedingung erfüllt.
-
Mit anderen Worten kann bei einer Trigger-Gültigkeitsprüfung berücksichtigt werden, ob bei einer maximaler Wiederholungsrate des Triggers über der Zeit, Eingrenzung über Fahrzustände wie beispielsweise Drehzahl, Drehmoment, Geschwindigkeit, Eingrenzung über Stochastische Gültigkeitsprüfung sowie Eingrenzung über zeitlich kumulierte Fahrzustandsbereiche beziehungsweise beispielsweise im Vergleichsmodul 42 hinterlegte Fahrzustandsbedingungen eingehalten werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform könnte beispielsweise durch eine leichte Variation des Algorithmus die Auslösebedingungen 34 ausgelöst werden, wenn eine besonders starke und schnelle Fahrpedalwertzustellung von einem geringen zu einem hohen Pedalwert 12, 14 vorliegt, dabei spricht man im Englischen von einem sogenannten Pedal-Tip-In in. Dieser Trigger kann für andere, zeitbasierte Klangsyntheseeffekte zur Unterstützung des Motorengeräusches genutzt werden. Dazu bleibt der gesamte Algorithmus unverändert, jedoch erfolgt eine Prüfung anhand einer abgeleiteten Fahrpedalwertzustellung beziehungsweise durch den Pedalwert 28 multipliziert mit dem verzögerten Pedalwert 14, welche größer sein muss als ein gewisser positiver Grenzwert, in diesem Fall ein sogenannter Pedal-Druck-Schwellenwert beziehungsweise im Englischen ein Pedal-Tip-In-Threshold. Wohingegen der verzögerte Pedalwert 14 kleiner sein sollte, als ein gewisser Grenzwert, ein so genannter maximaler Tip-In-Start-Pedal-Wert. Ferner kann eine Prüfung zusätzlich gegen die Fahrzustände mit dem Vergleichsmodul 42 erfolgen.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann Anhand der Pedalwerte (12, 14) wenigstens ein sich auf das Fahrpedal beziehendes charakteristisches Ereignis ermittelt beziehungsweise erkannt werden. Solch ein charakteristisches Ereignis kann beispielsweise der Pedal-Tip-In und/oder Pedal-Release sein.
-
Für temporal langandauernde Klangsyntheseeffekte kann durch beispielsweise ein weiteres Signalverarbeitungsmodul die Effektwiedergabe bei Eintritt von bestimmten Fahrzuständen, wie beispielsweise erneuter Übergang in Beschleunigung nach der Pedal-Entlastung abgebrochen wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Funktionsdiagramm
- 12
- Pedalwert
- 14
- Pedalwert
- 16
- Zeitversatz
- 18
- Vergleichsmodul
- 19
- Vergleichsmodul
- 20
- Drehzahl
- 22
- Fahrgeschwindigkeit
- 24
- Drehmoment
- 26
- Differentiationsmodul
- 28
- abgeleiteter Pedalwert
- 30
- Pedal-Entlastung-Schwellenwert
- 32
- Start-Entlastung-Schwellenwert
- 34
- Auslösebedingung
- 36
- Multiplikation
- 38
- Differenzbildung
- 40
- Ftrigger
- 42
- Vergleichsmodul
- 44
- Punkt
- 46
- Wiederholungsvermeidungsmodul
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008040139 A1 [0003]
