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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
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Fahrzeuge mit Fahrerassistenzvorrichtungen sind bekannt. Bei einem solchen Fahrzeug, wie in
DE 10 2013 218 786 A1 wird dem Fahrer des Fahrzeugs, basierend auf den Daten eines Navigationsgerätes, ein Segel-Signal über ein aktives Fahrpedal übermittelt, indem am Fahrpedal eine Gegenkraft generiert wird. Sofern der Fahrer ein entsprechendes Annahmesignal gibt, geht das Fahrzeug in den segelnden Fahrzustand über. Gibt der Fahrer kein Annahmesignal, weil er beispielsweise die Gegenkraft am Fahrpedal nicht erkennt, bleibt das Fahrzeug im aktuellen Fahrzustand.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, so dass in einfacher Art und Weise ein Fahrerwunsch erkannt wird und ein Fahrzeug in einen Fahrzustand übergeht.
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Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs angegeben, wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit wenigstens einem Antrieb und einem Fahrpedal umfasst. Zunächst wird ein Ruhezustand des Fahrpedals ermittelt, basierend auf einer Auswertung einer Betriebspunktlage des Fahrpedals mittels eines ersten Fahrpedalgradienten in einem ersten Zeitintervall und auf einer Prüfung, ob der erste Fahrpedalgradient innerhalb des ersten Zeitintervalls kleiner als ein maximaler Wert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, welches es ermöglicht, einen Fahrerwunsch, der bewusst oder unbewusst vom Fahrer angezeigt wird, zu erkennen und das Fahrzeug in den entsprechenden Fahrzustand zu versetzen, zeichnet sich dadurch aus, dass eine vom Fahrer angezeigte beruhigte Fahrsituation erfasst wird. Das Ermitteln des Ruhezustandes des Fahrpedals oder anders ausgedrückt eine Fahrpedal-Ruheerkennung umfasst dabei zunächst die Auswertung der Betriebspunktlage des Fahrpedals. Dies erfolgt durch eine Bewertung des ersten Fahrpedalgradienten. Der Fahrpedalgradient ist die zeitabhängige Laststellungsänderung des Fahrpedals. Oder anders ausgedrückt die Dynamik des Fahrpedals, d.h. die Änderung der Stellung des Fahrpedals innerhalb des ersten Zeitintervalls. Ermittelt werden ein Istwert, ein Summenwert sowie die Maxima und Minima des ersten Fahrpedalgradienten. Beispielsweise kann der Fahrpedalgradient als fortlaufender Gradientensummenpuffer ermittelt werden, d.h. die Summe aller Fahrpedalgradienten während des ersten Zeitintervalls. Der so berechnete erste Fahrpedalgradient wird dann mit einem maximal zulässigen Wert verglichen. Sofern der erste Fahrpedalgradient kleiner als der maximal zulässige Wert ist, liegt ein Ruhezustand des Fahrpedals vor.
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Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens umfasst ein Feststellen einer Lastrücknahme am Fahrpedal, einer Auswertung eines Lastrücknahmeverhaltens mittels eines zweiten Fahrpedalgradienten und/oder Fahrpedalstellung innerhalb eines zweiten Zeitintervalls und Ermitteln des Fahrzustandes mittels des zweiten Fahrpedalgradienten und/oder der Fahrpedalstellung.
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Sobald ein Ruhezustand des Fahrpedals ermittelt wurde, wird festgestellt, ob eine Lastrücknahme am Fahrpedal vorliegt. Dann wird das Lastrücknahmeverhalten des Fahrers mittels eines zweiten Fahrpedalgradienten und/oder der Fahrpedalstellung innerhalb eines zweiten Zeitintervalls ausgewertet. Mittels des zweiten Fahrpedalgradienten und/oder der Fahrpedalstellung wird der Fahrzustand ermittelt. Dabei wird der bewusste oder unbewusste Wunsch des Fahrers des Fahrzeugs explizit erkannt.
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Die Bezeichnung erster Fahrpedalgradient wird verwendet, um zu verdeutlichen, dass der Fahrpedalgradient im ersten Zeitintervall berechnet wird, wobei das erste Zeitintervall die Dauer des Ruhezustandes des Fahrpedals bis zum aktuellen Betriebspunkt umfasst. Mit anderen Worten in diesem ersten Zeitintervall überschreitet die Summe der Fahrpedaländerungen nicht einen vorgegebenen Summenwert. Die Bezeichnung zweiter Fahrpedalgradient wird verwendet, um zu verdeutlichen, dass dieser Fahrpedalgradient im zweiten Zeitintervall vorliegt, nämlich vom Beginn bis zum Ende der Lastrücknahme. Die Berechnung des zweiten Fahrpedalgradienten wird im Folgenden beschrieben.
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Für die Auswertung des Lastrücknahmeverhaltens innerhalb des zweiten Zeitintervalls wird ein Durchschnittswert der auftretenden Fahrpedalgradienten gebildet. Zusätzlich wird auch der maximal auftretende Gradient, also die größte Änderung der Fahrpedalstellung, während der Lastrücknahme im zweiten Zeitintervall mit dem Lastrücknahmeweg multipliziert und mit dem Durchschnittswert des Fahrpedalgradienten überlagert. Das heißt, liegt der so berechnete Durchschnittswert des Fahrpedalgradienten innerhalb eines Bereichs zulässiger Maximal- bzw. Minimalgradienten und wird ein maximal auftretender Gradient nicht überschritten, wird der entsprechende neue Fahrzustand erkannt, welcher dem Wunsch des Fahrers entspricht.
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Beispielsweise kann ein Fahrerwunsch Segeln ermittelt werden, um einen Fahrzustand Segeln des Fahrzeugs herzustellen. Also der bewusste oder auch unbewusste Wunsch des Fahrers zum Einstieg in den Fahrzustand Segeln. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es jedoch auch möglich die Betriebsstrategie Motor-Start-Stopp oder rein elektrisches Fahren zu erkennen. Ein weiterer Fahrzustand ist beispielsweise ein Energiesparmodus durch eine entsprechend effiziente Gangwahl. Außerdem kann der Fahrzustand eine Betriebsstrategie eines Energiemanagements oder akustische Antriebsausprägungen, z.B. Aktivierung eines Active-Sound-Design, beeinflussen. Beispielsweise können die zulässigen Maximal- bzw. Minimalgradienten, der Gradientensummenpuffer für die verschiedenen Fahrzustände variieren. Mit anderen Worten für eine effiziente Gangwahl wird beim Erkennen des Ruhezustandes des Fahrpedals eine anderer maximaler Wert für den Gradientensummenpuffer zu unterschreiten sein als bei einem Motor-Start-Stopp.
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Das Verfahren sieht in einer vorteilhaften Weiterentwicklung vor, dass das Ermitteln des Fahrzustandes unabhängig von der Bewegung des Fahrpedals und/oder des Lastrücknahmeverhaltens innerhalb des zweiten Zeitintervalls ist.
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Solange der zweite Fahrpedalgradient die vorgegebenen Grenzen für einen Fahrzustand nicht über bzw. unterschreitet ist die Art der Dynamik der Lastrücknahme, die dem zweiten Fahrpedalgradienten entspricht, im Wesentlichen nicht relevant oder nicht relevant. Dies hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, beispielsweise ein nicht stetiger Verlauf, auch Shudder genannt, des Fahrpedalsignals (z.B. durch Fahrbahneinflüsse) oder ein kontinuierliches leichtes Bewegen des Fahrpedals durch den Fahrer, auf das Erkennen des Fahrzustandes keinen Einfluss hat. Ob eine Lastrücknahme schnell erfolgt, beispielsweise durch ein schnelles Bewegen des Fahrpedals oder ob der Fahrer das Fahrpedal langsam bewegt, hat auf das Ermitteln des Fahrzustands keinen Einfluss.
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Eine andere vorteilhafte Weiterentwicklung sieht vor, dass das zweite Zeitintervall die Zeit von Beginn der Lastrücknahme bis zum Erreichen einer Nulllast des Fahrpedals umfasst. Dies ist insbesondere bei solchen Fahrzuständen von Bedeutung, in denen das Fahrzeug motorseitig nicht angetrieben wird, das Fahrzeug sich in einem Fahrzustand mit einem offenen Antriebsstrang befindet. Beispielsweise wird der Fahrzustand Segeln nur bei Nulllast erreicht.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass der erste und zweite Fahrpedalgradient mittels einer betriebspunktspezifischen Bewertung ausgewertet werden.
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Bei einer betriebspunktspezifischen Bewertung ist die Betriebspunktlage abhängig von der Fahrpedalstellung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Fahrpedalgradienten-Werte werden abhängig von der Betriebspunktlage des Fahrpedals beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters gefiltert. Dabei können abhängig von der Fahrpedalstellung und Fahrzeuggeschwindigkeit die Gewichtungen angepasst werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug, welches einen Antriebsstrang mit wenigstens einem Antrieb und einem Fahrpedal umfasst, wobei das Fahrzeug eine Vorrichtung zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens zum Erkennen eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs umfasst.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im Folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
- 1: einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs;
- 2: ein Ablaufdiagramm gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;
- 3: erstes Ausführungsbeispiel einer Fahrzustandserkennung;
- 4: zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzustandserkennung;
- 5: drittes Ausführungsbeispiel einer Fahrzustandserkennung.
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In 1 ist ein Antriebsstrang 1 eines Fahrzeugs dargestellt. Über den Antriebsstrang 1 wird die von einem Motor 11 erzeugte Kraft über eine Kupplung 7 auf ein Getriebe 5 und von dort auf Räder 3 des Fahrzeugs übertragen. Das Getriebe 5 und die Kupplung 7 bilden eine Getriebeeinheit GE. Der Motor 11 treibt eine Welle 9 an. Die Kupplung 7 weist Kupplungsscheiben auf, die verlagerbar und voneinander trennbar sind. Die Kupplung 7 ist mit einem Steuergerät 13 verbunden, welches mit der Kupplung 7 als auch mit einem Fahrpedal 17 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Sensor 19 vorgesehen, der mit dem Steuergerät 13 verbunden ist. Das Steuergerät kommuniziert über eine Schnittstelle (nicht eingezeichnet) mit der Kupplung 7 und gibt Steuersignale an diese weiter.
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Das Steuergerät 13 umfasst eine Erkennungseinheit 15, die zum Erkennen eines Fahrerwunsches und eines dazugehörigen Fahrzeugzustandes eingerichtet ist. Das Steuergerät 13 und die Erkennungseinheit 15 bilden eine Steuereinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Erkennungseinheit 15 implementiert und wird von dieser durchgeführt.
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Über das Fahrpedal 17 wird der Fahrerwunsch vom Fahrer angezeigt. Mittels des Fahrpedals 17 und des Sensors 19 wird die Fahrpedalinformation FP-IN an die Steuereinheit weiteregegeben. Wird von der Erkennungseinheit 15 festgestellt, dass ein Fahrerwunsch vorliegt und ein entsprechender Fahrzustand ermittelt, gibt das Steuergerät 13 über Schnittstellen eine entsprechende Anweisung an den Antriebsstrang 1.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Zunächst wird der Ruhezustand des Fahrpedals FP-R ermittelt. Dies umfasst das Auswerten der Betriebspunktlage des Fahrpedals 17 mittels eines ersten Fahrpedalgradienten F1 in einem ersten Zeitintervall (Schritt S1). Die Erkennungseinheit 15 verarbeitet dazu Signale die das Steuergerät 13 vom Sensor 19 empfängt.
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Ergibt die Prüfung (Schritt S2), dass der erste Fahrpedalgradient F1 innerhalb des ersten Zeitintervalls kleiner als ein maximaler Wert F1 -max ist, d.h. F1 < F1 -max, stellt die Erkennungseinheit 15 einen Ruhezustand des Fahrpedals 17 fest (Schritt S4). Mit anderen Worten, der erste Fahrpedalgradient F1 liegt während des gesamten ersten Zeitintervalls unterhalb des maximalen Wertes. Liegt der Fahrpedalgradient F1 während des ersten Zeitintervalls zumindest einmal über einem maximalen Wert, wird kein Ruhezustand des Fahrpedals 17 festgestellt (Schritt S3) und das Fahrzeug bleibt im aktuellen Fahrzustand. Das Verfahren geht weiter bei Schritt S1, wo wiederum die Betriebspunktage des Fahrpedals 17 ausgewertet wird.
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Die Betriebspunktlage des Fahrpedals 17 wird über die Schnittstelle des Steuergeräts 13 erfasst. Diese Erfassung erfolgt kontinuierlich. Sofern der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrpedal 17 bis unter eine Fahrpedal- oder Momentenschwelle entlastet, kann die Erkennungseinheit 15 eine Lastrücknahme LR feststellen (Schritt S5). Wird keine Lastrücknahme LR festgestellt, erkennt die Erkennungseinheit 15 einen unveränderten Fahrzustand und das Fahrzeug bleibt im aktuellen Fahrzustand (Schritt S6). Mit anderen Worten, der Fahrer zeigt weder bewusst noch unbewusst einen Wunsch für einen bestimmten neuen Fahrzustand an. Stellt hingegen die Erkennungseinheit 15 eine Lastrücknahme LR fest, erfolgt das Auswerten des Lastrücknahmeverhaltens mittels eines zweiten Fahrpedalgradienten und/oder der Fahrpedalstellung innerhalb eines zweiten Zeitintervalls.
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Für die Auswertung des Lastrücknahmeverhaltens innerhalb des zweiten Zeitintervalls wird ein durchschnittlicher Fahrpedalgradientenwert gebildet (Schritt S7). Dieser wird im aufgespannten Zeitintervall ermittelt, indem nur der Anfangs- und der Endwert der Lastrücknahme (vgl. 3-5, T-LA bis T-LE) und die benötigte Zeit bis erreichen der unteren Lastschwelle des Fahrpedals betrachtet wird. Das reale Lastrücknahmeverhalten des Fahrers in diesem Zeitintervall bis zum Erreichen der unteren Lastschwelle spielt dabei nur eine untergeordnete oder gar keine Rolle. Zusätzlich wird der maximal auftretende Gradient des Fahrpedals während des zweiten Zeitintervalls ermittelt (Schritt S8). Im Schritt S9 wird geprüft, ob der maximal auftretende Gradient des Fahrpedals unter einem Maximalwert liegt oder der Durchschnittswert des Fahrpedalgradienten innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
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Der maximal auftretende Gradient (absoluter Wert) der Lastrücknahme im zweiten Zeitintervall wird mit dem Lastrücknahmeweg multipliziert (Schritt S11) und mit dem durchschnittlichen Fahrpedalgradientenwert überlagert. Liegt der so ermittelte Durchschnittswert des zweiten Fahrpedalgradienten innerhalb eines Bereichs zulässiger Maximal- bzw. Minimalgradienten (Schritt S12) wird der entsprechende Fahrzustand ermittelt (Schritt S13).
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Liegt der Durchschnittswert für den zweiten Fahrpedalgradienten nicht im zulässigen Bereich, wird kein neuer Fahrzustand erkannt (Schritt S10). Das gleiche gilt auch für den Durchschnittswert, der mit dem Gradient der Lastrücknahme überlagert wird.
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In den 3 bis 5 ist auf der horizontalen Achse der zeitliche Ablauf zum Erkennen eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs in drei verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt. In 3-5 wird jeweils explizit der Wunsch des Fahrers zum Fahrzustand Segeln ermittelt. Im Fahrzustand Segeln wird das Fahrzeug motorseitig nicht angetrieben und befindet sich in einem Fahrzustand mit einem offenen Antriebsstrang. Der Fahrzustand Segeln wird bei Nulllast erreicht.
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Die Ausführungsbeispiele unterscheiden sich jedoch in der Art der Lastrücknahme LR am Fahrpedal. Auch können sowohl die ersten Zeitintervalle von T-R bis T-LA als auch die zweiten Zeitintervalle von T-LA bis T-LE in den Figuren unterschiedliche Zeitspannen umfassen oder gleich sein.
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In 3 liegt eine kontinuierliche Lastrücknahme LR am Fahrpedal 17 an. In 4 ändert sich die Last L am Fahrpedal 17 so, dass sie sprunghaft sinkt und wieder ansteigt. In 5 nimmt die Last L zunächst sehr schnell ab, also Lastrücknahme LR, um langsam in einen Zustand von Nulllast am Ende T-LE des zweiten Zeitintervalls zu gelangen.
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In allen 3-5 ist auf der vertikalen Achse die jeweilige Last L am Fahrpedal 17 angegeben. Die Achse für die Last erstreckt sich von 0% bis 100%, wobei 0% Nulllast und 100% Volllast ist. Das dargestellte Zeitintervall von T-R über T-LA bis T-LE umfasst wenige Sekunden, beispielsweise weniger als 5 Sekunden. In allen drei Ausführungsbeispielen ändert das Fahrpedal 17 seine Position, so dass eine Laständerung vorliegt. Vor Eintritt des Ruhezustands des Fahrpedals FP-R liegt eine Dynamik des Fahrpedals FP-D vor.
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Im ersten Zeitintervall von T-R bis T-LA liegt ein Ruhezustand des Fahrpedals FP-R vor. Dieser wird, wie in 2, Schritte S1-S4 beschrieben, ermittelt.
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Nach erkanntem Ruhezustand des Fahrpedals FP-R folgt, wie in den 3-5 gezeigt, eine Lastrücknahme LR im zweiten Zeitintervall von T-LA bis T-LE. Dieser Abschnitt wird als Fahrpedal-Lastrücknahme FP-LR bezeichnet. Zunächst wird eine Lastrücknahme LR festgestellt (vgl. 2, Schritte S5), das Lastrücknahmeverhalten ausgewertet (vgl. 2 Schritte S7-S12) und der Fahrzustand ermittelt (vgl. 2, Schritte S13).
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Unabhängig von der Lastrücknahme LR am Fahrpedal 17 in den drei beschriebenen Ausführungsbeispielen der 3-5 wird der Fahrzustand Segeln ermittelt.
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In 3 verringert sich die Last L kontinuierlich nach dem ersten Zeitintervall in dem der Ruhezustand FP-R des Fahrpedals 17 ermittelt wurde. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Fahrer des Fahrzeugs vom Fahrpedal 17 zügig in einer Bewegung runtergeht. Die Erkennungseinheit 15 ermittelt den Fahrerwunsch, wie in 2 beschrieben, als Wunsch zum Segel-Einstieg. Ab dem Zeitpunkt T-LE befindet wird das Fahrzeug im Fahrzustand Segeln betrieben.
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In 4 ändert sich die Last L am Fahrpedal 17 so, dass sie sprunghaft sinkt und wieder ansteigt. Damit ist der Fahrerwunsch nicht so eindeutig erkennbar wie in 3. Jedoch erkennt auch hier die Erkennungseinheit 15 den eher impliziten Wunsch des Fahrers in den Fahrzustand Segeln zu wechseln.
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In 5 nimmt die Last L zunächst sehr schnell ab, also Lastrücknahme LR, um langsam in einen Zustand von Nulllast am Ende T-LE des zweiten Zeitintervalls zu gelangen. Der Fahrer geht schnell vom Fahrpedal 17 runter und lässt dieses jedoch nicht los, die Last L wird erstmal nicht Null. Trotzdem ist auch hier die Erkennungseinheit 15 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens so eingerichtet, dass der eher zögerlich geäußerte Wunsch des Fahrers zum Segeln erkannt wird und das Fahrzeug in den Fahrzustand Segeln wechselt.
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Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen ein Verfahren angegeben wird, durch welches beruhigte Fahrsituationen in einfacher Art und Weise erkannt werden können, indem zunächst ein Ruhezustand des Fahrpedals eines Fahrzeugs ermittelt wird und dann bei vorliegender Lastrücknahme der Fahrzustand erkannt wird, den der Fahrer bewusst oder unbewusst über das Fahrverhalten äußert. Sowohl das Ermitteln des Ruhezustandes des Fahrpedals als auch die Lastrücknahmeverhalten wird mittels Fahrpedalgradienten bewertet, wie erfindungsgemäß beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 3
- Räder
- 5
- Getriebe
- 7
- Kupplung
- 9
- Welle
- 11
- Motor
- 13
- Steuergerät
- 15
- Erkennungseinheit
- 17
- Fahrpedal
- 19
- Sensor
- GE
- Getriebeeinheit
- FP-IN
- Fahrpedalinformation
- L
- Last
- FP-R
- Ruhezustand Fahrpedal
- FP-D
- Dynamik Fahrpedal
- FP-LR
- Lastrücknahme Fahrpedal
- T-R
- Beginn Ruhezustand
- T-LA
- Beginn Lastrücknahme
- T-LE
- Ende Lastrücknahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013218786 A1 [0002]
