DE102019206655A1 - Verfahren und System zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges (100), insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, mit einer E-Maschine (11), insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, die in einem Boostmodus zum Unterstützen eines Antriebes (12), insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges (100) oder einem Generatormodus zum Rekuperieren (R) elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betrieben wird, wobei der Antrieb (12) mit einem Getriebe (14) des Fahrzeuges (100) koppelbar ist, und mindestens einem Pedal (15, 16) zum Steuern, insbesondere Abbremsen oder Beschleunigen, des Fahrzeuges (100), wobei das mindestens eine Pedal (15, 16) einen Betätigungsweg (W) aufweist. Erfindungsgemäß ist auf dem Betätigungsweg (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein Druckpunkt (D) vorgesehen, um eine haptische Rückmeldung über den Generatormodus der E-Maschine (11) an einen Fahrer des Fahrzeuges (100) bereitzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch sowie ein entsprechendes System zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, nach dem unabhängigen Systemanspruch.
  • Bei minimal hybridisierten Fahrzeugen, sog. Mild-Hybrid-Fahrzeugen, wird ein Riemen-Starter-Generator zum Starten oder zum Unterstützen eines Verbrennungsmotors verwendet. Dabei arbeitet der Riemen-Starter-Generator in einem Anlassermodus bzw. in einem sog. Boostmodus. Außerdem kann der Riemen-Starter-Generator in einem Generatormodus betrieben werden, um mechanische Bewegungsenergie des Fahrzeuges zurück in die elektrische Energie umzuwandeln, wenn das Fahrzeug keine Antriebsleistung benötigt, bspw. beim Abbremsen des Fahrzeuges. Generation der elektrischen Energie aus der Bewegungsenergie wird als Rekuperation bezeichnet. Zusätzlich kann der Riemen-Starter-Generator im Generatormodus eine Batterie aufladen. Der Riemen-Starter-Generator kann sowohl auf einem 12V-Bordnetz-Niveau, als auch auf einem 48V-Bordnetz- Niveau oder sogar auf einem Hochvolt-Niveau von 200-400V angeschlossen werden. Nachteil von diesen Konzepten ist, dass der Riemen-Starter-Generator nur dann zur Rekuperation verwendet werden kann, wenn auch der Verbrennungsmotor über eine Kupplung mit dem Antriebssystem verbunden ist. D.h. im Falle einer Rekuperation ist immer der Verbrennungsmotor angekoppelt. Wenn der Verbrennungsmotor während der Fahrt abgekoppelt (Freilauf) oder sogar ausgeschaltet ist (Freilaufmodus-Motor-Aus), dann muss für eine Rekuperation immer zuerst der Verbrennungsmotor angekoppelt und ggf. gestartet werden, damit rekuperiert werden kann. Zudem könnte sich ein Nachteil dadurch ergeben, dass beim Rekuperieren nur mit dem Riemen-Starter-Generator, ohne eine mechanische und/oder hydraulische Bremse hinzuzuziehen, die Bremsleitung nicht im gewünschten Maße bereitgestellt werden kann. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird nach dem Stand der Technik mechanisch und/oder hydraulisch gebremst, wenn der Verbrennungsmotor noch abgekoppelt ist. Dies führt jedoch zu Einbußen bei der Rekuperation.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, bereitzustellen. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Abbremsen eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges bereitzustellen, welches die Rekuperation bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen verbessert, vorzugsweise maximiert und dabei möglichst den Benutzerkomfort beim Bereitstellen einer gewünschten Bremsleitung nicht beeinträchtigt. Zudem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes System zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, zur Verfügung zu stellen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, sowie durch ein System zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug mit folgenden Elementen ausgeführt ist: einer E-Maschine, insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, die in einem Boostmodus (oder auch genannt Anlasser- und/oder Boostmodus) zum Starten und/oder zum Unterstützen eines Antriebes, insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges oder einem Generatormodus zum Rekuperieren elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betrieben wird, wobei der Antrieb mit einem Getriebe des Fahrzeuges koppelbar ist, und mindestens einem Pedal zum Steuern, insbesondere Abbremsen oder Beschleunigen, des Fahrzeuges, wobei das mindestens eine Pedal einen Betätigungsweg aufweist. Erfindungsgemäß ist auf dem Betätigungsweg des mindestens einen Pedals (mindestens) ein Druckpunkt, welcher variabel ausgeführt sein kann, vorgesehen, um eine haptische Rückmeldung bzw. eine Information über den Generatormodus der E-Maschine an einen Fahrer des Fahrzeuges bereitzustellen, die bspw. mit dem Fuß des Fahrers wahrnehmbar ist. Die haptische Rückmeldung kann dazu dienen, zu erkennen, ab/bis zu welcher Pedalstellung die E-Maschine im Generatormodus arbeitet, d. h. ab/bis zu welcher Pedalstellung rekuperiert wird.
  • Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Mild-Hybrid-Fahrzeug, welches mit einem Antrieb in Form eines Verbrennungsmotors ausgeführt ist und welches nicht rein elektrisch fahren kann. Zum Anlassen des Verbrennungsmotors beim Starten des Fahrzeuges oder zum Unterstützen des Verbrennungsmotors beim Beschleunigen des Fahrzeuges kann eine E-Maschine, insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, in einem Boostmodus betrieben werden. Bei Bereitstellung einer Antriebsleistung des Fahrzeuges kann somit entweder der Verbrennungsmotor allein oder der Verbrennungsmotor und die E-Maschine betrieben werden. Vorteilhafterweise kann die E-Maschine im Sinne der Erfindung außerdem in einem Generatormodus betrieben werden, um elektrische Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges zurückzugewinnen, wenn das Fahrzeug nicht aktiv durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden muss, bspw. beim Abbremsen des Fahrzeuges. Allerdings muss hierzu die Kupplung zwischen dem Verbrennungsmodus und einem Getriebe des Fahrzeuges geschlossen werden.
  • Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges in Form eines Elektrofahrzeuges dienen kann. Die E-Maschine kann dabei in ihrem Boostmodus zum Antreiben des Fahrzeuges und in ihrem Generatormodus zum Rekuperieren elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betrieben werden.
  • Unter einem Pedal im Sinne der Erfindung kann ein Pedal zum Steuern des Fahrzeuges verstanden werden. Damit kann ein Bremspedal zum Abbremsen oder ein Gaspedal zum Beschleunigen des Fahrzeuges verstanden werden. Das Pedal im Sinne der Erfindung weist einen Betätigungsweg auf, den das Pedal belegen kann, wenn der Benutzer das Pedal betätigt.
  • Die Erfindung bestrebt dabei, die Rekuperation bei minimal elektrifizierten Hybrid-Fahrzeugen, sog. Mild-Hybrid-Fahrzeugen, zu optimieren, vorzugsweise zu maximieren, indem die elektrische Rekuperation möglichst auf einen ersten Abschnitt auf dem Betätigungsweg des Pedals gelegt wird. Der erste Pedalwegabschnitt kann in manchen Fahrzeugen auch als Leerweg bezeichnet werden. Um Komforteinschränkungen aufgrund der Maximierung der Rekuperation zu vermeiden oder zumindest zu minimieren, schlägt die Erfindung vor, über einen, vorzugsweise variablen, Druckpunkt auf dem Betätigungsweg des Pedals dem Fahrer eine haptische Rückmeldung bereitzustellen, die mit dem Fuß des Fahrers wahrnehmbar sein kann und die die Rekuperation durch die E-Maschine bzw. den Generatormodus der E-Maschine betrifft, insbesondere ab/bis zu welcher Pedalstellung rekuperiert wird. Die haptische Rückmeldung kann vorzugsweise den Generatormodus der E-Maschine im Allgemeinen betreffen, umfassend: die Effizienz der Rekuperation, die Länge des ersten Abschnitts auf dem Betätigungsweg des Pedals und/oder die Position des Druckpunktes auf dem Betätigungsweg des Pedals.
  • Der erste Abschnitt auf dem Betätigungsweg des Pedals kann als ein Abschnitt auf dem Pedalweg verstanden werden, auf welchem keine Antriebsleistung und keine mechanische/hydraulische Bremsleistung zur Verfügung gestellt wird. Der erste Abschnitt auf dem Betätigungsweg des Pedals kann ebenfalls als ein Abschnitt auf dem Pedalweg verstanden werden, auf welchem der Antrieb zum Antreiben des Fahrzeuges nicht benötigt wird. Der erste Abschnitt auf dem Betätigungsweg des Pedals kann dabei so ausgelegt sein, dass der Fahrer nur eine minimale Betätigungskraft und/oder keine steigernde Betätigungskraft braucht, um das Pedal zu betätigen. Auf dem ersten Pedalwegabschnitt kann das Fahrpedal aus einer eingedrückten Stellung in eine Nullstellung nach oben bzw. zurückbewegt werden. Auf dem ersten Pedalwegabschnitt kann das Bremspedal aus einer Nullstellung in eine eingedrückte Stellung nach unten bewegt werden bzw. vorbewegt werden.
  • Auf dem ersten Pedalwegabschnitt des Pedals liegen erfindungsgemäß vorteilhafte Bedingungen für die Rekuperation vor. Mit weiterem Betätigen des Pedales im Form eines Bremspedals auf dem ersten Abschnitt steigt die Rekuperationswirkung bis zum erfindungsgemäßen Druckpunkt. Der Druckpunkt kann mit einer bestimmten Betätigungskraft überwunden werden. Der Druckpunkt signalisiert dem Fahrer, dass für eine höhere Bremswirkung eine mechanische und/oder hydraulische Bremse hinzugezogen wird, was jedoch mit dissipativen Verlusten der kinetischen Energie verbunden ist. Die Rekuperationswirkung bleibt ab den Druckpunkt auf einem maximal möglichen Niveau. Wenn der Fahrer den Druckpunkt beim Betätigen des Pedals erspürt, kann er sich bewusst entscheiden, ob er eine vorhandene Bremswirkung beibehalten möchte, um möglichst optimal zu rekuperieren. Ist dies der Fall, so belässt der Fahrer das Pedal in der Stellung vor dem Druckpunkt und legt keine zusätzliche Betätigungskraft auf das Pedal, um den Druckpunkt zu überwinden. Entscheidet sich der Fahrer für eine stärkere Bremswirkung, so drückt er etwas kräftiger auf das Pedal, um den Druckpunkt zu überwinden, wodurch schneller verzögert und die Rekuperationsdauer somit begrenzt wird.
  • Mit anderen Worten kennzeichnet der Druckpunkt auf dem Betätigungsweg eines Bremspedals, ab wann die mechanische und/oder hydraulischen Bremsung zu einer rekuperativen Bremsung hinzugezogen wird. Dieser Druckpunkt kann variabel ausgelegt sein, damit er für den Fahrer nur dann spürbar ist, wenn der Fahrer explizit wünscht, die Rekuperation zu maximieren (z.B. in einem Eco-Modus). Betätigt der Fahrer das Bremspedal nur auf dem ersten Abschnitt, dann wird ggf. der Verbrennungsmotor wieder angekoppelt (sofern dieser abgekoppelt und/oder ausgeschaltet ist) und über die E-Maschine rekuperiert. Die mechanische und/oder hydraulische Bremse bleibt dabei unbetätigt. Zusätzlich kann der Verbrennungsmotor so eingestellt werden, dass er minimale Verluste hat. Z. B. kann der Verbrennungsmotor in einen sog. Halb-Motor-Betrieb (Zylinderabschaltung) gewechselt werden, damit weniger Schleppverluste vom Verbrennungsmotor ausgehen und mehr Energie durch den Riemen-Starter-Generator rekuperiert werden kann. Erst wenn der Riemen-Starter-Generator eine dabei maximal mögliche Leistung generiert, kann der Verbrennungsmotor zurück in einen sog. Vollmotorbetrieb (Zylinderzuschaltung) gewechselt werden, um eine stärkere Verzögerung zu erreichen. Innerhalb des ersten Abschnitts kann der Fahrer die Rekuperation bzw. Verzögerung mit der Stellung des Pedals variieren und es wird ausschließlich rekuperativ durch den Riemen-Starter-Generator sowie die Schleppverluste des Verbrennungsmotors verzögert. Erst, wenn der Fahrer den Druckpunkt am Bremspedal übertritt, wird mechanisch hinzugebremst.
  • Im Rahmen der Erfindung kann der Druckpunkt variabel ausgelegt sein. D. h., dass der Druckpunkt ausschaltbar und/oder zuschaltbar sein kann. Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Fahrer den Druckpunkt, zumindest vorübergehend, bspw. bei einem stockenden Verkehr, z. B. in Staus, oder in Gefahrsituationen, z. B. auf unbekannten Strecken, ausschalten kann, damit der Druckpunkt seine Konzentration beim Fahren nicht stört. Das Hinzuziehen der mechanischen und/oder hydraulischen Bremse zu der rekuperativen Bremse erfolgt in diesem Falle völlig automatisch. Das Ausschalten und/oder Zuschalten des Druckpunktes kann vorzugsweise manuell, bspw. über eine Instrumententafel des Fahrzeuges oder andere Mittel, bspw. über einen Hebel im Griffbereich des Fahrers, erfolgen.
  • Vorteilhafterweise kann der, insbesondere variable, Druckpunkt im Rahmen der Erfindung veränderbar und/oder einstellbar ausgelegt sein. Die Einstellbarkeit des Druckpunktes kann manuell und/oder automatisch erfolgen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Druckpunkt automatisch auf den Punkt auf dem Betätigungsweg des Pedals eingestellt werden kann, bis zu welchen die Rekuperationswirkung erhöht werden kann bzw. an welchem die Rekuperationswirkung optimal ist. In Abhängigkeit von aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und/oder des Antriebes kann dieser Punkt variieren. Vorteilhafterweise kann die Erfindung vorsehen, dass der Druckpunkt stets automatisch auf den Punkt angepasst wird, an welchem die Rekuperationswirkung optimal ist. Wenn der Fahrer es wünscht, kann der Fahrer den Druckpunkt manuell verändern. Hierzu kann ein Einstellvorgang vorgesehen sein, der bspw. über eine Instrumententafel des Fahrzeuges gestartet werden kann. Die manuelle Einstellbarkeit kann dabei dem Komfort des Fahrers gewidmet sein, um bspw. einen für den Fahrer komfortablen ersten Pedalwegabschnitt des Pedals einzustellen.
  • Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass auf dem Betätigungsweg des mindestens einen Pedals (sowohl eines Fahrpedals als auch eines Bremspedals) ein erster Abschnitt mit einer (im Wesentlichen) konstanten oder leicht steigenden Betätigungskraft vorgesehen ist, bei dem zum Abbremsen des Fahrzeuges nur die E-Maschine im Generatormodus betrieben wird. Somit kann auf dem Betätigungsweg des Pedals vorteilhafterweise ein Leerweg bereitgestellt werden, auf welchem die Rekuperationswirkung bis zu einer optimalen Rekuperationswirkung maximiert werden kann.
  • Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass der Druckpunkt auf dem Betätigungsweg eines Bremspedals des mindestens einen Pedals nach dem ersten Abschnitt folgt, um einen Betriebspunkt beim Abbremsen des Fahrzeuges zu kennzeichnen, ab dem zum Erzielen einer gewünschten Bremswirkung des Fahrzeuges die E-Maschine im Generatormodus nicht mehr ausreicht und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse benötigt wird. Somit kann dem Fahrer eine haptische Rückmeldung übermittelt werden, die die Effizienz der Rekuperation und/oder das Ende im Falle eines Bremspedals bzw. den Anfang des ersten Pedalwegabschnitts im Falle eines Fahrpedals betrifft.
  • Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass auf dem ersten Abschnitt des Betätigungsweges des mindestens einen Pedals (sowohl eines Fahrpedals als auch eines Bremspedals) eine gewünschte Rekuperationswirkung in Abhängigkeit von der Pedalstellung bereitgestellt wird. Somit kann auf dem ersten Pedalwegabschnitt des Pedals eine wahrnehmbare Steuerfunktion der Rekuperation für den Fahrer bereitstellt werden, die den Benutzerkomfort erhöhen kann.
  • Zudem kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass auf dem Betätigungsweg eines Bremspedals des mindestens einen Pedals ein zweiter Abschnitt mit einer steigernden Betätigungskraft vorgesehen ist, bei dem zum Abbremsen des Fahrzeuges die E-Maschine im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse betrieben werden. Somit kann gewährleistet werden, dass die gewünschte Bremswirkung durch das Bremspedal stets im ausreichenden Maße bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise kann außerdem der zweite Abschnitt auf dem Betätigungsweg des Bremspedals mit spürbarer Steuer- und/oder Bremswirkung für den Fahrer ausgelegt werden.
  • Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass der zweite Abschnitt auf dem Betätigungsweg eines Bremspedals des mindestens einen Pedals nach dem Druckpunkt folgt, um einen Betriebmodus beim Abbremsen des Fahrzeuges zu kennzeichnen, bei dem zum Erzielen einer gewünschten Bremswirkung des Fahrzeuges die E-Maschine im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse betrieben werden. Somit kann der Übergang von einer Verzögerung des Fahrzeuges nur durch die Rekuperation durch die E-Maschine sowie die Schleppverluste des Verbrennungsmotors zu einer Verzögerung des Fahrzeuges mithilfe einer mechanischen und/oder hydraulischer Bremse des Fahrzeuges durch den Druckpunkt auf dem Betätigungsweg des Bremspedals gekennzeichnet werden.
  • Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass auf dem Betätigungsweg eines Fahrpedals des mindestens einen Pedals ein dritter Abschnitt mit einer (im Wesentlichen) konstanten oder leicht steigenden Betätigungskraft vorgesehen ist, bei dem zum Beschleunigen des Fahrzeuges der Antrieb oder der Antrieb und die E-Maschine im Boostmodus betrieben werden. Somit kann ein bequemes Betätigen des Fahrpedals zum Beschleunigen des Fahrzeuges ermöglicht werden.
  • Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass auf dem Betätigungsweg eines Fahrpedals des mindestens einen Pedals ein vierter antriebskraftfreier Abschnitt vorgesehen ist, bei dem das Fahrzeug weder beschleunigt noch abbremst. Der vierte antriebskraftfreie Abschnitt kann vorteilhafterweise durch, bspw. variable und/oder einstellbare, Druckpunkte gekennzeichnet werden. Somit kann der Übergang zwischen Beschleunigen und rekuperativen Abbremsen oder umgekehrt verzögert gestaltet werden. Dies bringt für den Fahrer eine weitere Steuerungsmöglichkeit der Rekuperation mit sich. Dabei kann der Fahrer nach dem Ausschalten des Verbrennungsmotors durch Überwinden entsprechender Druckpunkte entscheiden, wann der Verbrennungsmotor für eine Rekuperation an das Getriebe des Fahrzeuges gekoppelt werden soll.
  • Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges vorsehen, dass der, insbesondere variable, Druckpunkt auf dem Betätigungsweg des mindestens einen Pedals durch einen Fahrer einstellbar ist. Dabei ist es denkbar, dass der Druckpunkt auf dem Betätigungsweg des mindestens einen Pedals durch ein manuelles Kalibrieren des mindestens einen Pedals eingestellt werden kann. Ferner ist es denkbar, dass der Druckpunkt durch eine elektronische Betätigungseinheit automatisch oder manuell eingestellt werden kann. Eine automatische Einstellung durch die Betätigungseinheit kann als eine Softwarefunktionen innerhalb eines Bordcomputers des Fahrzeuges realisiert werden. Eine manuelle Einstellung durch die Betätigungseinheit kann bspw. durch Funktionen im Zentralbildschirm/Radio/Infotainment usw. abgebildet werden. Dabei ist es denkbar, dass die elektronische Betätigungseinheit an einer Instrumententafel des Fahrzeuges, bspw. in Form eines Zentralbildschirms/Radios oder einer Infotainmenteinheit, angeordnet sein kann. Somit kann die Flexibilität beim Einstellen des Druckpunktes erhöht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein System zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb, insbesondere beim Abbremsen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Mild-Hybrid-Fahrzeuges, vorgeschlagen, welches mit folgenden Elementen ausgeführt ist: einer E-Maschine, insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, die in einem Boostmodus zum Unterstützen eines Antriebes, insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges oder einem Generatormodus zum Rekuperieren elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betreibbar ist, wobei der Antrieb mit einem Getriebe des Fahrzeuges koppelbar ist, und mindestens einem Pedal zum Steuern, insbesondere Abbremsen oder Beschleunigen, des Fahrzeuges, wobei das mindestens eine Pedal einen Betätigungsweg aufweist. Erfindungsgemäß ist auf dem Betätigungsweg des mindestens einen Pedals (mindestens) ein (bspw. variabler) Druckpunkt vorgesehen, um eine haptische Rückmeldung über den Generatormodus der E-Maschine an einen Fahrer des Fahrzeuges bereitzustellen. Mithilfe des erfindungsgemäßen Systems werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird auch hier vollumfänglich Bezug genommen.
  • Vorteilhafterweise kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems eine Steuereinheit vorgesehen sein, um das System nach einem Verfahren zu betreiben, welches wie oben beschrieben ablaufen kann.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur einen beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
    • 1 einen schematischen Aufbau eines Systems im Sinne der Erfindung,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Druckpunktes auf einem Betätigungsweg eines Bremspedals als Pedal im Sinne der Erfindung,
    • 3 einen schematischen Ablauf einer Rekuperation im Sinne der Erfindung,
    • 4 eine schematische Darstellung eines Druckpunktes auf einem Betätigungsweg eines Fahrpedals als Pedal im Sinne der Erfindung,
    • 5 einen schematischen Ablauf einer Rekuperation am Übergang zu einem Antriebsmodus eines Fahrzeuges im Sinne der Erfindung,
    • 6 eine schematische Darstellung eines kraftfreien Abschnittes auf einem Betätigungsweg eines Fahrpedals als Pedal im Sinne der Erfindung, und
    • 7 einen schematischen Ablauf einer Rekuperation am Übergang zu einem Antriebsmodus eines Fahrzeuges im Sinne der Erfindung.
  • Die 1 zeigt ein System 10 für ein Fahrzeug 100 im Sinne der Erfindung, welches mit einer E-Maschine 11, insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, ausgeführt ist, die in einem Boostmodus zum Unterstützen eines Antriebes 12, insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges 100 oder einem Generatormodus zum Rekuperieren elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges 100 betrieben wird. Dabei ist der Antrieb 12 mit einem Getriebe 14 des Fahrzeuges 100.bspw. über eine Kupplung 13, koppelbar. Zudem ist das Fahrzeug 100 im Sinne der Erfindung mit mindestens einem Pedal 15, 16 zum Steuern des Fahrzeuges 100 ausgeführt, umfassend: ein Bremspedal 15 zum Abbremsen und/oder ein Fahrpedal 16 zum Beschleunigen des Fahrzeuges 100, wobei das mindestens eine Pedal 15, 16 einen Betätigungsweg W aufweist, der in den 2, 4 und 6 gezeigt ist. Erfindungsgemäß ist auf dem Betätigungsweg W des mindestens einen Pedals 15, 16 (mindestens) ein, bspw. variabler, Druckpunkt D vorgesehen, um eine Information, bspw. in Form einer haptischen Rückmeldung, über den Generatormodus der E-Maschine 11 an einen Fahrer des Fahrzeuges 100 bereitzustellen. Der Druckpunkt D kann dabei zur haptischen Erkennung dienen, ab/bis zu welcher Pedalstellung rekuperiert wird.
  • Wie es aus der 1 ersichtlich ist, ist ein Fahrzeug 100 im Sinne der Erfindung ein Mild-Hybrid-Fahrzeug, welches mit einem Antrieb 12 in Form eines Verbrennungsmotors ausgeführt ist und welches nicht rein elektrisch fahren kann. Zum Anlassen des Verbrennungsmotors beim Starten des Fahrzeuges 100 und/oder zum Unterstützen des Verbrennungsmotors im Normalbetrieb des Fahrzeuges 100 dient die E-Maschine 11, insbesondere in Form eines Riemenstartergenerators, die dabei in einem Boostmodus betrieben wird. Beim Bereitstellen einer Antriebsleistung A des Fahrzeuges 100 kann somit entweder der Verbrennungsmotor allein oder der Verbrennungsmotor und die E-Maschine 11 zusammen betrieben werden.
  • Wie es außerdem in der 1 erkennbar ist, kann das System 10 mit einer Betätigungseinheit 101 zum Einstellen des Druckpunktes D und/oder mit einer Steuereinheit 102 ausgeführt sein, um das System 10 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben.
  • Unter einem Pedal 15, 16 im Sinne der Erfindung kann ein Pedal zum Steuern 15, 16 des Fahrzeuges 100 verstanden werden. Damit kann ein Bremspedal 15 (s. 2 und 3) zum Abbremsen oder ein Fahr- bzw. Gaspedal 16 (s. 4 bis 7) zum Beschleunigen des Fahrzeuges 100 verstanden werden. Das Pedal 15, 16 im Sinne der Erfindung weist einen Betätigungsweg W auf, den das Pedal 15, 16 belegen kann, wenn der Benutzer das Pedal 15, 16 betätigt (vgl. 2, 4 und 6).
  • Ziel der Erfindung ist es, die Rekuperation bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen zu verbessern, vorzugsweise zu maximieren. Wie es die 3, 5 und 7 zeigen, wird hierzu die elektrische Rekuperation möglichst auf einen ersten Abschnitt I des Pedales 15, 16 gelegt. Dies könnte jedoch mit Komforteinschränkungen einhergehen. Um die Komforteinschränkungen zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, einen (variablen) Druckpunkt D auf dem Betätigungsweg W des Pedals 15, 16 bereitzustellen, der dem Fahrer des Fahrzeuges 100 eine haptische Rückmeldung über die Rekuperation liefert, vorzugsweise spürbar über eine Erhöhung des Druckes am Pedal 15, 16, die mit dem Fuß des Fahrers wahrnehmbar ist.
  • Die haptische Rückmeldung kann im Rahmen der Erfindung die Effizienz der Rekuperation, den ersten Abschnitt I des Pedals 15, 16 und/oder die Position des Druckpunktes D auf dem Betätigungsweg W des Pedals 15, 16 betreffen.
  • Wie es die 2, 4 und 6 verdeutlichen, kann der erste Abschnitt I einen ersten Abschnitt I auf dem Betätigungsweg W des Pedales 15, 16 darstellen, der ab dem Zeitpunkt zurückgelegt wird, ab dem der Antrieb 12 zum Antreiben des Fahrzeuges 100 nicht benötigt wird. Wie es wiederum die 3, 5 und 7 verdeutlichen, braucht der Fahrer auf dem ersten Abschnitt I des Pedals 15, 16 nur eine minimale Betätigungskraft F, zumindest keine steigernde Betätigungskraft F, anlegen, um das Pedal 15, 16 zu betätigen. Auf dem ersten Abschnitt I kann das Fahrpedal 16 nach oben (bzw. zurück-) (vgl. 5 und 7) und/oder das Bremspedal 15 nach unten (bzw. vor-) bewegt werden (vgl. 3).
  • Auf dem ersten Abschnitt I des Pedals 15, 16 liegen erfindungsgemäß vorteilhafte Bedingungen für die Rekuperation vor. Mit weiterem Drücken des Bremspedales 15 (s. 3) auf dem ersten Abschnitt I steigt die Rekuperationswirkung R bis zum erfindungsgemäßen Druckpunkt D. In der Nulllage des Fahrpedals 16 (0% Fahrpedalweg) ist die Rekuperation maximal (s. 5 und 7). Das Fahrpedal 16 kann anschließend bis zum Druckpunkt D betätigt werden, wo die Rekuperation R 0% beträgt und die Antriebsleistung A ebenfalls 0% ist. Das Fahrzeug segelt dabei. Nach dem Druckpunkt D kann das Fahrpedal 16 weiter betätigt werden, um die Antriebsleistung A zu steigern. Der Druckpunkt D kann mit einer bestimmten Betätigungskraft F überwunden werden.
  • Wie es aus der 3 ersichtlich ist, kann der Druckpunkt D dem Fahrer signalisieren, dass für eine höhere Bremswirkung H eine mechanische und/oder hydraulische Bremse hinzugezogen wird, was jedoch mit dissipativen Verlusten der kinetischen Energie verbunden ist. Wenn der Fahrer den Druckpunkt D beim Betätigen des Bremspedals 15 erspürt, kann er sich bewusst entscheiden, ob er eine vorhandene Bremswirkung H beibehalten möchte, um möglichst optimal zu rekuperieren, oder ob eine stärkere Bremswirkung H gewünscht ist, die jedoch mit einem schnelleren Abbremsen und somit einem zeitlichen Begrenzen der Rekuperation durch die E-Maschine 11 verbunden sein kann.
  • Mit anderen Worten kennzeichnet der Druckpunkt D auf dem Betätigungsweg W des Bremspedals 15 gemäß der 3, ab wann die mechanische und/oder hydraulischen Bremsung zu einer rekuperativen Bremsung hinzugezogen wird.
  • Bei einem Fahrpedal 16 gemäß den 5 und 7 verläuft der Betätigungsweg W vom Beschleunigen zum Bremsen von rechts nach links. Mit dem Anheben des Fahrpedals 16 sinkt die Antriebsleistung A bis das Fahrzeug 100 anfängt zu bremsen.
  • Der Druckpunkt D im Sinne der Erfindung kann gemäß allen 2 bis 7 variabel (d. h. ausschaltbar und/oder zuschaltbar und ggf. veränderbar und/oder einstellbar) ausgelegt sein, damit er für den Fahrer nur dann spürbar ist, wenn der Fahrer explizit wünscht, die Rekuperation zu maximieren (z.B. in einem Eco-Modus).
  • Betätigt der Fahrer das Pedal 15, 16 nur auf dem ersten Abschnitt I, dann wird der Verbrennungsmotor wieder angekoppelt und über die E-Maschine 11 rekuperiert. Innerhalb des ersten Abschnitts I kann der Fahrer die Rekuperation bzw. Verzögerung des Fahrzeuges 100 mit der Stellung des Pedals 15, 16 variieren und es wird ausschließlich rekuperativ durch den Riemen-Starter-Generator sowie die Schleppverluste des Verbrennungsmotors verzögert.
  • Wie es aus den 2 und 3 hervorgeht, ist auf dem Betätigungsweg W des Bremspedals 15 ein zweiter Abschnitt II mit einer steigernden Betätigungskraft F vorgesehen, bei dem zum Abbremsen des Fahrzeuges 100 die E-Maschine 11 im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse betrieben werden.
  • Der zweite Abschnitt II auf dem Betätigungsweg W eines Bremspedals 15 folgt nach dem Druckpunkt D, um einen Betriebmodus beim Abbremsen des Fahrzeuges 100 zu kennzeichnen, bei dem zum Erzielen einer gewünschten Bremswirkung H des Fahrzeuges 100 die E-Maschine 11 im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse betrieben werden.
  • Wie es die 4 bis 7 zeigen, ist auf dem Betätigungsweg W des Fahrpedals 16 ein dritter Abschnitt III mit einer im Wesentlichen konstanten (durchgezogene Linie) oder leicht steigenden (gestrichelte Linie) Betätigungskraft F vorgesehen, bei dem zum Beschleunigen des Fahrzeuges 100 der Antrieb 12 oder der Antrieb 12 und die E-Maschine 11 im Boostmodus betrieben werden.
  • Wie es die 7 des Weiteren zeigt, kann auf dem Betätigungsweg W des Fahrpedals 16 ein vierter antriebskraftfreier Abschnitt IV vorgesehen sein, bei dem das Fahrzeug 100 weder beschleunigt noch abbremst. Kraftfrei bezieht sich hier auf die Antriebsleistung A. D.h. das Fahrzeug segelt dabei, wobei weder Antriebsleistung A noch Bremsleistung vorhanden ist. Lediglich die Fahrwiderstände verzögern möglicherweise das Fahrzeug.
  • Der vierte antriebskraftfreie Abschnitt IV kann vorteilhafterweise durch, bspw. variable, Druckpunkte D1, D2 oder mit anderen Worten einen Druckpunktbereich von D1 nach D2 gekennzeichnet werden. Durch den vierten antriebskraftfreien Abschnitt IV kann dem Fahrer ermöglicht werden, ein Ankoppeln des Verbrennungsmotors für eine Rekuperation hinauszuzögern und vorteilhafterweise mitzubestimmen.
  • Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    System
    11
    E-Maschine
    12
    Antrieb
    13
    Kupplung
    14
    Getriebe
    15
    Pedal, Bremspedal
    16
    Pedal, Fahrpedal
    100
    Fahrzeug
    101
    Betätigungseinheit
    102
    Steuereinheit
    A
    Antriebsleistung
    D
    Druckpunkt
    D1
    Druckpunkt
    D2
    Druckpunkt
    F
    Betätigungskraft
    H
    Bremswirkung
    R
    Rekuperationswirkung
    W
    Betätigungsweg
    I
    erster Abschnitt
    II
    zweiter Abschnitt
    III
    dritter Abschnitt
    IV
    vierter Abschnitt

Claims (10)

  1. Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges (100), mit einer E-Maschine (11), die in einem Boostmodus zum Unterstützen eines Antriebes (12) des Fahrzeuges (100) oder einem Generatormodus zum Rekuperieren (R) elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betrieben wird, wobei der Antrieb (12) mit einem Getriebe (14) des Fahrzeuges (100) koppelbar ist, und mindestens einem Pedal (15, 16) zum Steuern des Fahrzeuges (100), wobei das mindestens eine Pedal (15, 16) einen Betätigungsweg (W) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein Druckpunkt (D) vorgesehen ist, um eine haptische Rückmeldung über den Generatormodus der E-Maschine (11) an einen Fahrer des Fahrzeuges (100) bereitzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein erster Abschnitt (I) mit einer konstanten Betätigungskraft (F) vorgesehen ist, bei dem zum Abbremsen des Fahrzeuges nur die E-Maschine (11) im Generatormodus betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpunkt (D) auf dem Betätigungsweg (W) eines Bremspedals (15) des mindestens einen Pedals (15, 16) nach dem ersten Abschnitt (I) folgt, um einen Betriebspunkt beim Abbremsen des Fahrzeuges zu kennzeichnen, ab dem zum Erzielen einer gewünschten Bremswirkung des Fahrzeuges die E-Maschine (11) im Generatormodus nicht mehr ausreicht und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse (H) benötigt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Abschnitt (I) des Betätigungsweges (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) eine gewünschte Rekuperationswirkung in Abhängigkeit von der Pedalstellung bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) eines Bremspedals (15) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein zweiter Abschnitt (II) mit einer steigernden Betätigungskraft (F) vorgesehen ist, bei dem zum Abbremsen des Fahrzeuges die E-Maschine (11) im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse (H) betrieben werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (11) auf dem Betätigungsweg (W) eines Bremspedals (15) des mindestens einen Pedals (15, 16) nach dem Druckpunkt (D) folgt, um einen Betriebmodus beim Abbremsen des Fahrzeuges zu kennzeichnen, bei dem zum Erzielen einer gewünschten Bremswirkung des Fahrzeuges die E-Maschine (11) im Generatormodus und eine mechanische und/oder hydraulische Bremse (H) betrieben werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) eines Fahrpedals (16) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein dritter Abschnitt (III) mit einer konstanten Betätigungskraft (F) vorgesehen ist, bei dem zum Beschleunigen des Fahrzeuges der Antrieb (12) oder der Antrieb (12) und die E-Maschine (11) im Boostmodus betrieben werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) eines Fahrpedals (16) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein vierter antriebskraftfreier Abschnitt (IV) vorgesehen ist, bei dem das Fahrzeug weder beschleunigt noch abbremst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpunkt (D) variabel ausgeführt ist, und/oder dass der Druckpunkt (D) auf dem Betätigungsweg (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) durch einen Fahrer einstellbar ist.
  10. System (10) zur Unterstützung eines Fahrers beim Betrieb eines Fahrzeuges (100), mit einer E-Maschine (11), die in einem Boostmodus zum Unterstützen eines Antriebes (12) des Fahrzeuges (100) oder einem Generatormodus zum Rekuperieren (R) elektrischer Energie aus einer kinetischen Energie des Fahrzeuges betreibbar ist, wobei der Antrieb (12) mit einem Getriebe (14) des Fahrzeuges (100) koppelbar ist, und mindestens einem Pedal (15, 16) zum Steuern des Fahrzeuges (100), wobei das mindestens eine Pedal (15, 16) einen Betätigungsweg (W) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Betätigungsweg (W) des mindestens einen Pedals (15, 16) ein Druckpunkt (D) vorgesehen ist, um eine haptische Rückmeldung über den Generatormodus der E-Maschine (11) an einen Fahrer des Fahrzeuges (100) bereitzustellen.
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