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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssteuerungssystem für ein Fahrzeug.
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EINLEITUNG
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Diese Einleitung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik zugelassen.
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Herkömmliche Antriebssteuerungssysteme für Fahrzeuge können zur Folge haben, dass von einem Antriebsmotor im Fahrzeug ein Drehmoment angefordert wird, das die Fähigkeit eines Antriebselements übersteigt, dieses Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen. Das Drehmoment, das auf das Antriebselement aufgebracht wird, kann eine Traktionsgrenze überschreiten. Eine exemplarische Situation, in der dies bekanntermaßen der Fall ist, ist, wenn sich das Fahrzeug in einer schwer beladenen und/oder schleppenden Konfiguration befindet und versucht, eine Steigung zu überwinden. In diesen Situationen kann sich das Drehmoment, das für den Antrieb des Fahrzeugs erforderlich ist, der Traktionsgrenze annähern, was zu einem sehr engen Drehmomentbereich führt, in dem das Fahrzeug die Steigung erfolgreich überwinden kann. Da sich dieser Drehmomentbereich verengt, wird es für einen Fahrer sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, eine entsprechende Anforderung für ein Drehmoment in das Antriebssystem einzugeben, was zu einem Abtriebsdrehmoment führt, das innerhalb dieses sehr engen Bereichs liegt und in diesem Bereich bleibt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Antriebssteuerungssystem für ein Fahrzeug ein Fahrpedal, einen Fahrpedalpositionssensor, der ein Fahrpedalpositionssignal ausgibt, das eine Position des Fahrpedals anzeigt, einen Speicher, der eine erste Fahrpedalkarte speichert, und einen Prozessor, der basierend auf dem Fahrpedalpositionssignal und der ersten Fahrpedalkarte eine Drehmomentanforderung für ein Antriebssystem im Fahrzeug erzeugt. Die erste Pedalkarte korreliert einen Wert des Fahrpedalpositionssignals mit der Drehmomentanforderung und ein erster Abschnitt der ersten Pedalkarte nahe der Traktionsgrenze weist eine erste Steigung auf, die definiert, dass die Änderungsrate der Drehmomentanforderung geringer ist als die Änderungsrate der Pedalposition.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform entspricht ein maximaler Drehmomentanforderungswert, der durch die erste Pedalkarte definiert ist, im Wesentlichen der Traktionsgrenze.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform übersteigt ein maximaler Drehmomentanforderungswert, der durch die erste Pedalkarte definiert ist, die Traktionsgrenze.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform entspricht ein maximaler Drehmomentanforderungswert, der durch die erste Pedalkarte bei maximaler Pedalstellung definiert ist, weniger als ein maximal mögliches Drehmoment des Antriebssystems.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist ein zweiter Abschnitt der ersten Pedalkarte eine zweite Steigung auf, die größer ist als die erste Steigung.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform liegt der zweite Abschnitt der ersten Pedalkarte unterhalb der Traktionsgrenze.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform liegt der zweite Abschnitt der ersten Pedalkarte über der Traktionsgrenze.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform speichert der Speicher darüber hinaus eine zweite Pedalkarte mit einer dritten Steigung, die größer ist als die erste Steigung.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das System ferner einen Modusindikator, der einen ersten Modus und einen zweiten Modus anzeigt, und der Prozessor erzeugt die Drehmomentanforderung basierend auf dem Fahrpedalpositionssignal und der ersten Pedalkarte als Reaktion auf den Modusindikator, der den ersten Modus anzeigt, und erzeugt die Drehmomentanforderung basierend auf dem Fahrpedalpositionssignal und der zweiten Pedalkarte als Reaktion auf den Modusindikator, der den zweiten Modus anzeigt.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der zweite Modus einen Schlepp-/Zugmodus und einen Rückwärtsmodus.
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Auf diese Weise steht dem Fahrer eines Fahrzeugs ein weitaus größerer Bereich von Pedalstellungen zur Verfügung, innerhalb dessen eine Drehmomentanforderung ein erforderliches Drehmoment übersteigen kann, um das Fahrzeug voranzutreiben, jedoch eine Traktionsgrenze nicht überschreitet. Dies macht es wesentlich einfacher, das Fahrzeug unter Bedingungen zu fahren, bei denen die Traktion des Fahrzeugs eingeschränkt sein kann, wie zum Beispiel in einem stark belasteten Zustand, beim Versuch, eine starke Steigung zu überwinden und/oder dergleichen.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der Offenbarung zu begrenzen.
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Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das ein Antriebssteuerungssystem 102 beinhaltet;
- 2 ist ein Diagramm 200, das den Zusammenhang zwischen der Pedalstellung auf der horizontalen Achse 202 und der Drehmomentanforderung gemäß einer Pedalkarte 206 auf der vertikalen Achse 204 veranschaulicht;
- 3. ist ein Diagramm 300, das eine exemplarische Situation beim Fahren eines Fahrzeugs veranschaulicht, das ein Antriebssteuerungssystem beinhaltet, das die Pedalkarte 206 verwendet;
- 4 ist ein Diagramm 400, das eine exemplarische Pedalkarte 402 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 5 ist ein Diagramm 500, das eine exemplarische Situation beim Fahren eines Fahrzeugs veranschaulicht, das ein Antriebssteuerungssystem beinhaltet, das die Pedalkarte 402 verwendet; und
- 6 ist ein Diagramm 600, das eine Traktionsgrenze 208 und mehrere exemplarische Pedalkarten veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das ein Antriebssteuerungssystem 102 beinhaltet. Das Fahrzeug beinhaltet eine Benutzereingabe, die ein Gaspedal mit einem Pedalpositionssensor 104 beinhaltet, der ein Pedalpositionssignal an das Antriebssteuerungssystem 102 bereitstellt, das einer Fahrpedaleingabe entspricht. Ein Prozessor 106 im Antriebssteuerungssystem 102 empfängt das Pedalpositionssignal und gibt eine Drehmomentanforderung an das Fahrzeugantriebssystem 108 aus. Um diese Drehmomentanforderung zu erzeugen, kann der Prozessor 106 auf einen Speicher 110 verweisen, der eine Pedalkarte 112 speichert. Das Fahrzeugantriebssystem 108 erzeugt ein Drehmoment, das auf ein angetriebenes Element 114 aufgebracht wird, wie beispielsweise ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs, das mit einer Oberfläche in Berührung kommt (nicht dargestellt).
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2 ist ein Diagramm 200, das den Zusammenhang zwischen der Pedalstellung auf der horizontalen Achse 202 und der Drehmomentanforderung gemäß einer herkömmlichen Pedalkarte auf der vertikalen Achse 204 veranschaulicht. Diese Beziehung wird durch die Pedalkarte 206 angezeigt. Das Diagramm 200 zeigt außerdem die Traktionsgrenze 208 und das maximal verfügbare Drehmoment 210 des Antriebsmotors im Fahrzeug. Die Traktionsgrenze 208 kann zum Beispiel basierend auf Tests des Fahrzeugs mit einer 1 l%igen Steigung bestimmt werden. Eine weitere waagerechte Linie 212 zeigt das Drehmoment an, das erforderlich ist, damit das Fahrzeug damit beginnt, die Steigung zu bewältigen. In der in 2 veranschaulichten Situation ist der Bereich der Pedalstellungen 214, der zu einer Drehmomentanforderung führt, die das erforderliche Drehmoment 212 übersteigt, jedoch die Traktionsgrenze 208 nicht überschreitet, sehr eng. Ein Fahrer des Fahrzeugs hätte es sehr schwer, diesen Bereich zu finden, geschweige denn die Pedalposition zu halten, sodass die Drehmomentanforderung in diesem sehr engen Bereich liegt.
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3. ist ein Diagramm 300, das die Schwierigkeit dieser Situation veranschaulicht. Die horizontale Achse 302 des Diagramms veranschaulicht den Zeitablauf, während die vertikale Achse 304 des Diagramms die Amplitude verschiedener Signale veranschaulicht, die nun beschrieben werden. Die Linie 306 stellt die Pedalstellung des Gaspedals dar, die von einem Fahrer des Fahrzeugs gesteuert wird. Die Linie 308 veranschaulicht die Geschwindigkeit des angetriebenen Rads und die Linie 310 veranschaulicht die Geschwindigkeit eines nicht angetriebenen Rads. Die Geschwindigkeit des nicht angetriebenen Rads 310 ist ein Indikator für die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Fähigkeit des Fahrzeugs, die Steigung erfolgreich zu überwinden. In einer perfekten Situation würde die Geschwindigkeit des angetriebenen Rads 308 mit der Geschwindigkeit des nicht angetriebenen Rads 310 übereinstimmen.
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Der Fahrer beginnt langsam die Pedalstellung 306 beim Zeitpunkt „A“ zu erhöhen. Beachten Sie, dass die beiden Radgeschwindigkeiten 308 und 310 gleich null sind, was bedeutet, dass das Fahrzeug stillsteht. Beim Zeitpunkt „B“ ergibt sich aus der Pedalstellung 306 eine Drehmomentanforderung (unter Verwendung der Pedalkarte 206 aus 2), die bewirkt, dass die Drehzahl des angetriebenen Rades 308 ansteigt. Die angetriebene Radgeschwindigkeit 310 beginnt jedoch erst ab dem Zeitpunkt „C“ eine Nulldrehzahl zu überschreiten. Zwischen den Zeitpunkten „B“ und „C“ erhöht der Fahrer die Pedalstellung 306 langsam weiter, bis die Geschwindigkeit 310 des nicht angetriebenen Rades anzeigt, dass das Fahrzeug beginnt, die Steigung zu überwinden. Dies ist wahr, da die Pedalstellung 306 kurz vor dem Zeitpunkt „C“ zu einer Drehmomentanforderung führt, die das erforderliche Drehmoment 212 übersteigt. Zum Zeitpunkt „C“ erhöht der Fahrer die Pedalstellung 306 jedoch nur geringfügig weiter, was zu einer Drehmomentanforderung führt, welche die Traktionsgrenze 208 überschreitet. Dies wird durch den starken Anstieg der Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades zwischen den Zeitpunkten „C“ und „D“ und einen großen Geschwindigkeitsabstand zwischen der Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades und der Geschwindigkeit 310 des nicht angetriebenen Rades angezeigt. Der Fahrer, der den starken Anstieg der Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades über die Geschwindigkeit 310 des nicht angetriebenen Rades wahrnimmt, reduziert schnell die Pedalstellung 306 zum Zeitpunkt „D“. Dies hat zur Folge, dass sowohl die Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades als auch die Geschwindigkeit 310 des nicht angetriebenen Rades zusammen stark abnehmen, bis etwa zum Zeitpunkt „E“ eine Drehzahl null erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt versucht der Fahrer erneut, die Pedalstellung 306 schrittweise zu erhöhen, um es erneut zu versuchen. Bedauerlicherweise übersteigt die Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades wieder schnell die Traktionsgrenze und es entsteht eine große Geschwindigkeitslücke zwischen der Geschwindigkeit 308 des angetriebenen Rades und der Geschwindigkeit des nicht angetriebenen Rades zum Zeitpunkt „F“.
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4 ist ein Diagramm 400, das eine exemplarische Pedalkarte 402 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die dieses Problem löst. 4 ist ähnlich zu 2 und veranschaulicht die Pedalstellung entlang der horizontalen Achse 404 und die Drehmomentanforderung, die vom Antriebssteuerungssystem auf der vertikalen Achse 406 ausgegeben wird. Das Diagramm 400 beinhaltet auch die Pedalkarte 206 aus 2 zu Vergleichszwecken. Die gleiche Traktionsgrenze 208 und das erforderliche Drehmoment 212 aus 2 sind im Diagramm 400 von 4 dargestellt. Weiterhin ist der enge Pedalpositionsbereich 214 für die Pedalkarte 206, der eine Drehmomentanforderung bereitstellt, die das erforderliche Drehmoment 212 übersteigt, jedoch die Traktionsgrenze 208 nicht übersteigt, ebenfalls in 4 veranschaulicht. Die erfinderische exemplarische Pedalkarte 402 liefert deutlich mehr Pedalstellungen 410, innerhalb derer eine Drehmomentanforderung das erforderliche Drehmoment 212 übersteigt, jedoch die Traktionsgrenze 208 nicht übersteigt. Dieser viel breitere Pedalstellungsbereich 410 erleichtert dem Fahrer die Eingabe einer Pedalstellung, die in den Bereich 410 fällt, sodass das Fahrzeug erfolgreich eine Steigung überwindet.
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5 veranschaulicht ein Diagramm 500, das demonstriert, wie viel einfacher es für den Fahrer ist, eine Pedalstellung zur Verfügung zu stellen, die dazu führt, dass das Fahrzeug unter Verwendung der Pedalkarte 402, die in 4 dargestellt ist, erfolgreich die Steigung überwindet. Das Diagramm 500 ist ähnlich zu dem Diagramm 300 von 3 und zeigt den Zeitverlauf auf der horizontalen Achse 502 und die Amplitude der verschiedenen Signale auf der vertikalen Achse 504 an. Die Pedalstellung wird durch Linie 506, die Geschwindigkeit des angetriebenen Rades durch die Linie 508 und die Geschwindigkeit des nicht angetriebenen Rades durch die Linie 510 angezeigt. Weiterhin zeigt das Diagramm 500 eine Bremsung mit der Linie 512 an. Zum Zeitpunkt „A“ sind die Radgeschwindigkeiten 508 und 510 beide gleich null, da das Fahrzeug stillsteht und da sich das Fahrzeug auf einer Steigung befindet, ist die Bremse 512 bereits angezogen, um zu verhindern, dass das Fahrzeug sofort die Steigung hinunterfährt. Der Fahrer erhöht dann sehr schnell die Pedalstellung 506 und beginnt, die Bremse 512 zu lösen. Zum Zeitpunkt „B“ ist die Bremse 512 vollständig gelöst, aber das Fahrzeug beginnt, die Steigung herunterzufahren, was zu einer Erhöhung des Absolutwerts der Radgeschwindigkeiten 508 und 510 führt. Währenddessen fährt der Fahrer fort, die Pedalstellung 506 schnell zu erhöhen. Zum Zeitpunkt „C“ überqueren die Radgeschwindigkeiten 508 und 510 die Nulllinie und beginnen gemeinsam zu steigen. Der Fahrer spürt, dass das Fahrzeug beginnt, die Steigung erfolgreich zu überwinden, und erhöht weiterhin die Pedalstellung 506, was zur Folge hat, dass die Radgeschwindigkeiten 508 und 510 weiter steigen. Auf diese Weise ist der Fahrer in der Lage, eine Pedalstellung 506 zur Verfügung zu stellen, die zu einer Drehmomentanforderung führt, sodass das Fahrzeugantriebssystem ein Drehmoment abgibt, welches das Drehmoment übersteigt, das für das Fahrzeug erforderlich ist, um die Steigung zu überwinden, ohne eine Pedalstellung 506 bereitzustellen, die zu einer Drehmomentanforderung führt, welche die Traktionsgrenze des angetriebenen Rades übersteigt, und der Fahrer ist problemlos in der Lage, das Fahrzeug so zu steuern, dass es die Steigung überwindet.
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Die Breite des Bereichs der Pedalstellungen, die zu einem erfolgreichen Erklimmen einer Steigung führen, kann erhöht werden, indem die Steigung der Pedalkarte für die Pedalstellungen, die knapp unter der Traktionsgrenze liegen, verringert wird. Obwohl eine Traktionsgrenze abhängig von den spezifischen Bedingungen variieren kann, variieren diese Werte nicht signifikant, auch nicht über einen weiten Anwendungsbereich. Daher kann eine Traktionsgrenze gewählt werden, die zuverlässig sicherstellt, dass eine tatsächliche Traktionsgrenze in den allermeisten Fällen nicht überschritten wird. Während der Steigungsgrad einen Einfluss auf die Traktionsgrenze hat, führt dieser Effekt nur zu einer geringen Abweichung. Somit kann zuverlässig eine Traktionsgrenze gewählt werden, die unter den allermeisten realen Bedingungen wirksam ist. In einer erfinderischen exemplarischen Ausführungsform kann ein Antriebssteuerungssystem dann eine Pedalkarte mit einer reduzierten Steigung über einen Bereich von Pedalstellungen, die knapp unterhalb der gewählten Traktionsgrenze liegen, speichern. So weist beispielsweise die Pedalkarte 402, bezogen auf 4, eine geringere Steigung auf als die herkömmliche Pedalkarte 206.
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6 ist ein Diagramm 600, das eine Traktionsgrenze 208 und mehrere exemplarische Pedalkarten veranschaulicht, welche die herkömmliche Pedalkarte 206 beinhaltet. Die Pedalkarte 206 führt zu einer maximalen Drehmomentanforderung bei einer Reihe von Pedalstellungen, die unterhalb der maximalen Pedalstellung liegen. Insbesondere führt die Pedalkarte 206 zu einer maximalen Drehmomentanforderung für jede Pedalstellung, die etwa 70% der maximalen Pedalstellung überschreitet. Dies führt zu einem Gefälle zur Pedalkarte 206 für jene Pedalstellungen, die eine Drehmomentanforderung abgeben, die unter der Traktionsgrenze 208 liegt, also ziemlich steil ist, was zu einem sehr engen Bereich von Pedalstellungen führt, was wiederum zu einer erfolgreichen Steigfähigkeit führt. Ein Vorteil dieses Steilhangs besteht darin, dass bei einer Änderung der Pedalstellung schnell ein Drehmomentanforderungswert erreicht wird, der erforderlich ist, um das Fahrzeug nach oben zu befördern. Dieser Steilhang bedeutet natürlich auch, dass nur eine geringfügige weitere Erhöhung der Pedalstellung zu einer Pedalanforderung führt, die schnell die Traktionsgrenze 208 überschreitet.
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Die exemplarische Pedalkarte 602 weist eine etwas geringere Steigung als die Pedalkarte 206 auf, führt aber dennoch zu einer Steigung für diejenigen Pedalstellungen, die eine Drehmomentanforderung abgeben, die unterhalb der Traktionsgrenze 208 liegt, also ziemlich steil ist, was auch zu einem sehr engen Bereich von Pedalstellungen führt, was wiederum zu einer erfolgreichen Steigfähigkeit führt.
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Im Gegensatz dazu reduziert die Pedalkarte 604 die Steigung der Pedalkarte für die Pedalstellungen, die zu einer Drehmomentanforderung führen, die die Traktionsgrenze 208 umgibt, deutlich. Weiterhin beinhaltet die Pedalkarte 604 einen Abschnitt mit einer höheren Steigung für diejenigen Pedalstellungen, die knapp unterhalb des Bereichs um die Traktionsgrenze 208 liegen. Dies ermöglicht einen schnellen Anstieg der Drehmomentanforderung von null bis zur Untergrenze des Bereichs, in dem die Steigung mit zunehmender Pedalstellung reduziert wird. Weiterhin beinhaltet die Pedalkarte 604 einen weiteren Abschnitt mit höheren Pedalstellungen, der wiederum eine höhere Steigung aufweist, die eine schnelle Erhöhung des Drehmoments ermöglicht. Im Vergleich zur Pedalkarte 402 bietet die Pedalkarte 604 die Möglichkeit, ein viel höheres maximales Drehmoment bei hohen oder maximalen Pedalstellungen auszugeben.
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6 veranschaulicht noch eine weitere exemplarische Pedalkarte 606, die auch die Steigung der Pedalkarte für jene Pedalstellungen deutlich reduziert, die zu einer Drehmomentanforderung führen, die die Traktionsgrenze 208 umgibt und eine höhere Steigung für jene Pedalstellungen aufweist, die knapp unterhalb des Bereichs um die Traktionsgrenze 208 liegen. Wie auch die Pedalkarte 402 führt die Pedalkarte 606 zu einer maximalen Drehmomentanforderung, die deutlich niedriger ist als durch die Pedalkarte 604 bereitgestellt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform wird die erfinderische Pedalkarte durch eine herkömmliche Pedalkarte ersetzt, abhängig davon, ob das Antriebssystem in einem ausgewählten Modus arbeitet. So kann beispielsweise die erfinderische Pedalkarte anstelle einer herkömmlichen Karte ersetzt werden, wenn eine Auswahl aus einem Schlepp-/Zugmodus und/oder einer Rückwärtsgangwahl getroffen wird. Die erfinderische Pedalkarte kann in einer derartigen Konfiguration besonders vorteilhaft sein, wenn ein Fahrzeug einen schwer beladenen Anhänger zieht und ein Rückwärtsgang gewählt wird, um den Anhänger eine relativ steile Steigung nach oben zu schieben. Ohne die Verwendung der erfinderischen Pedalkarte kann eine derartige Situation eine besonders schwierige Herausforderung für den Fahrer darstellen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform übersteigt der reduzierte Steigungsanteil der Pedalkarte nur geringfügig die Traktionsgrenze.
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Wenn das Fahrzeug mit einem Höhensensor ausgestattet ist, kann die erfinderische Pedalkarte zudem in einer exemplarischen Ausführungsform auch dann ersetzt werden, wenn der Höhensensor einen Grad erkennt, der einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Zusätzliche relevante Bedingungen, die nützlich sein können, um zu bestimmen, wann die erfinderische Pedalkarte zu ersetzen ist, sind Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit.
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Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor.
