DE102021131529A1

DE102021131529A1 - Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021131529A1
Application number: DE102021131529.8A
Authority: DE
Inventors: Shane Cannon
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01
Also published as: US20230166757A1; CN116198530A

Abstract

Kraftfahrzeug umfassend eine Steuereinrichtung (5) und einen Antriebsstrang (2) mit wenigstens einem elektrischen Traktionsmotor (3), wobei die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Vibrationselement (6), welches mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs (1) gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) wahrnehmbaren haptischen Signals ausgebildet ist, und/oder den elektrischen Traktionsmotor (3) zur Erzeugung wenigstens eines haptischen Signals in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs (2) beschreibenden Betriebszustandsinformation anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend eine Steuereinrichtung und einen Antriebsstrang mit wenigstens einem elektrischen Traktionsmotor. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb erzeugen während ihres Betriebs in der Regel geringere haptische Rückmeldungen als mit Verbrennungsmotoren ausgestattete Fahrzeuge. Dies liegt konstruktionsbedingt an den geringeren Vibrationen, welche beim Betrieb eines Elektromotors verglichen mit einem Verbrennungsmotor auftreten. In gewissen Situationen können haptische Rückmeldungen des Fahrzeugs die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs verbessern, beispielsweise in Situationen, in denen eine Bodenhaftung der Reifen des Kraftfahrzeuges reduziert ist. Eine solche Situation kann beispielsweise auf verschneitem Untergrund auftreten.
Die haptischen Rückmeldungen eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ermöglichen es, beispielsweise ein Gaspedal präzise zu bedienen und eine Beschleunigung bzw. Drehmomentanforderung zurückzunehmen, kurz bevor oder sobald ein Haftungsverlust eines Reifens am Untergrund auftritt. Bei Fahrzeugen mit Elektromotor kann dies als schwieriger empfunden werden, da aufgrund der verringerten haptischen Rückmeldungen der Rückgang und/oder das Ausbleiben einer Haftung des Reifens im Untergrund gegebenenfalls schwieriger bzw. anders als gewohnt festzustellen sind. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von haptischen Rückmeldungen an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bekannt.
In WO 2016/128673 A1 wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von haptischen Rückmeldungen für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die Vorrichtung umfasst dabei einen elektrisch betriebenen Vibrationsaktor, welcher eine taktile Oberfläche in Vibration versetzt. An der taktilen Oberfläche ist weiterhin ein passiver Resonator angeordnet, welcher über die durch den Aktor in Schwingung versetzte Oberfläche angeregt wird.
Aus DE 10 2020 116 302 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine haptische Rückmeldung für eine Getriebeschalteinrichtung bereitstellt. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei eine Schalteingabevorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe und einen Computer, wobei der Computer dazu eingerichtet ist, eine Benutzereingabe zum Schalten des Fahrzeuggetriebes über die Schalteingabevorrichtung zu detektieren und bei erfasster Benutzereingabe eine haptische Rückmeldung über die Schalteingabevorrichtung zu erzeugen.
WO 2019/149740 A1 beschreibt einen Sicherheitsgurt für ein Kraftfahrzeug, in welchem eine Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen angeordnet ist. Über die Vorrichtung können haptische Signale an einen Fahrer des Kraftfahrzeuges ausgegeben werden, um diesen in bestimmten Situationen zu warnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerbarkeit eines über einen Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Vibrationselement, welches mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbaren haptischen Signals ausgebildet ist, und/oder den elektrischen Traktionsmotor zur Erzeugung wenigstens eines haptischen Signals in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs beschreibenden Betriebszustandsinformation anzusteuern.
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein rein elektrisches Kraftfahrzeug, welches über einen oder mehreren elektrische Traktionsmotoren antreibbar ist, handeln. Es ist auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, welches neben einem Traktionsmotor auch einen Verbrennungsmotor aufweist, wobei insbesondere das Kraftfahrzeug in einem rein elektrischen Fahrbetrieb auch nur über den Elektromotor bewegbar sein kann. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen oder ein Motorrad sein. Das Ausmaß des Einflusses von haptischen Rückmeldungen auf die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs kann vom Typ des Kraftfahrzeugs abhängen und beispielsweise bei einem elektrisch angetriebenen Motorrad, verglichen mit einem Motorrad mit Verbrennungsmotor, stärker ausfallen als bei einem Vergleich zwischen einem Personenkraftwagen mit elektrischem Traktionsmotor zu einem Personenkraftwagen mit Verbrennungsmotor. Ferner kann der Effekt von haptischen Rückmeldungen auf die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs auch von persönlichen Vorlieben des Fahrers abhängen.
Die Verwendung des elektrischen Traktionsmotor des Kraftfahrzeugs und/oder das Vibrationselements zur Erzeugung des haptischen Signals hat den Vorteil, dass eine haptische Rückmeldung an den Fahrer über den Betriebszustand des Antriebsstrangs gegeben werden kann. Der Fahrer erhält somit eine haptische Rückmeldung über den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs, auch wenn in der aktuellen Betriebssituation keine oder nur geringe Vibrationen des Antriebsstrangs vorliegen. Dies kann insbesondere in einem rein elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs der Fall sein, da der elektrische Traktionsmotor verglichen mit einem Verbrennungsmotor geringere Vibrationen erzeugt. Durch das Erzeugen der zusätzlichen haptischen Rückmeldung durch die Erzeugung des haptischen Signals kann dies ausgeglichen werden, so dass die haptische Rückmeldung bzw. das spürbare Verhalten des Kraftfahrzeugs auch im elektrischen Betrieb einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ähnelt oder entspricht.
Das Erzeugen einer zusätzlichen haptischen Rückmeldung hat den Vorteil, dass auch in einem rein elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges die Steuerbarkeit des Fahrzeugs aufgrund der zusätzlichen haptischen Rückmeldung durch das haptische Signal des Vibrationselements bzw. des elektrischen Traktionsmotors verbessert wird. In bestimmten Fahrsituationen, insbesondere in Fahrsituationen, welche an einem Grenzbereich einer Haftung des Kraftfahrzeugs liegen, kann somit die Kontrollierbarkeit des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Aufgrund der zusätzlich haptischen Rückmeldung ist es leichter, eine schnelle und/oder gegebenenfalls vorausschauende Rücknahme des Gaspedals durchzuführen, wenn es zu einem Haftungsverlust wenigstens eines Rades des Antriebsstrangs auf dem Untergrund kommt. Vorteilhaft kann somit die Feinkontrolle des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
Bei einer nur geringen haptischen Rückmeldung, welche bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs ohne das Vibrationselement bzw. ohne die Erzeugung des haptischen Signals über den elektrischen Traktionsmotor auftreten kann, kann eine Steuerung des Kraftfahrzeuges in derartigen Grenzsituationen als schwieriger empfunden werden, da beispielsweise eine Rücknahme des Gaspedals erst vorgenommen wird, wenn ein Verlust der Haftung eines Rades von einem Fahrer in anderer Weise festgestellt wird. Der Mangel an haptischer Rückmeldung kann dabei in einem rein elektrischen Fahrbetrieb zu einem riskanteren Fahrstil führen, da auf bestimmte Situationen wie den Verlust einer Haftreibung erst zu einem späteren Zeitpunkt reagiert wird.
Durch das Vibrationselement, welches in Abhängigkeit des aktuellen und/oder einem prädizierten Betriebszustand des Antriebsstranges beschreibenden Betriebszustandsinformation angesteuert wird, wird die Rückmeldung des aktuellen Status des Antriebsstrangs an den Fahrer verbessert.
Das Vibrationselement ist derart in der Umgebung des Fahrers im Kraftfahrzeug angeordnet, dass der Fahrer die Vibration des Vibrationselementes bei der Ausgabe des haptischen Signals spüren kann. Durch das Vibrationselement kann dabei insbesondere das Vibrationsverhalten eines über einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs zumindest für den Fahrer wahrnehmbar simuliert werden.
Das Vibrationselement kann insbesondere fortlaufend in Abhängigkeit des jeweils aktuellen Betriebszustands angesteuert werden, so dass das haptische Verhalten des Vibrationselements bzw. die Wahrnehmung des haptischen Signals durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs zumindest im Wesentlichen einem über einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeug entspricht. Zusätzlich oder alternativ zu dem wenigstens einen Vibrationselement kann das haptische Signal auch über den elektrischen Traktionsmotor erzeugt werden, welcher dann stärkere Vibrationen des Antriebsstrangs erzeugt.
Durch die Erzeugung des haptischen Signals wird es ermöglicht, dass der Fahrer vorausschauend und/oder intuitiv auf die Steuerung des Kraftfahrzeugs einwirken kann, bevor bestimmte, unerwünschte Zustände wie der Verlust einer Haftung des Fahrzeugs auf dem Untergrund eintreten. Bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in einem Grenzbereich der Haftung, zu welchem es zum Beispiel auf verschneitem Untergrund kommen kann, kann ein Verbrennungsmotor als leichter zu steuern empfunden werden, da er aufgrund seiner Trägheit bei der Ansteuerung, seiner Geräusche und seiner haptisch wahrnehmbaren Vibrationen eine andere Rückmeldung des aktuellen Fahrzustands gibt als ein elektrischer Traktionsmotor.
Die Rückmeldung eines Verbrennungsmotors kann dabei je nach Vorliebe des Fahrers für eine intuitive und vorausschauende Fahrweise, insbesondere für eine Gasrücknahme vor einem Haftungsverlust, als angenehmer erachtet werden als die entsprechende Rückmeldung eines Elektromotors in dieser Situation. Vorteilhaft ermöglicht es das Erzeugen des haptischen Signals über das Vibrationselement und/oder den elektrischen Traktionsmotor, dass insbesondere einem verbrennungsmotorischem Betrieb ähnelndes oder gleichendes Verhalten auch bei einem rein elektrisch betriebenen Fahrzeug erzeugt werden kann.
Die Betriebszustandsinformation, welche zur Erzeugung des haptischen Signals herangezogen wird, kann von der Steuereinrichtung selbst ermittelt werden, wozu die Steuereinrichtung beispielsweise aktuelle und/oder einzustellende Betriebsparameter des elektrischen Traktionsmotors und/oder weiterer Komponenten des Antriebsstrangs auswertet. Es ist auch möglich, dass die Betriebszustandsinformation von einem weiteren Steuergerät des Kraftfahrzeugs an die Steuereinrichtung übermittelt wird. Die Übermittlung kann dabei über eine Kommunikationsverbindung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen Kommunikationsbus, erfolgen.
Der Betriebszustand des Antriebsstranges stellt insbesondere auf den Betriebszustand des elektrischen Traktionsmotors und/oder einer weiteren, beweglichen Komponente des Antriebsstranges, welche insbesondere von einem Verbrennungsmotor erzeugte Vibrationen weiterleiten würde, ab. Der Betriebszustand des Antriebsstrangs kann dabei insbesondere durch die Drehzahl, das Drehmoment, eine Drehzahländerung und/oder eine Drehmomentänderung des elektrischen Traktionsmotors und/oder wenigstens einer weiteren Komponente des Antriebsstrangs beschrieben werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Vibrationselement an einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lenkvorrichtung, einem Gaspedal, einem Bremspedal und/oder einem Getriebebedienelement, angeordnet ist und/oder dass das Vibrationselement an einem Fahrersitz und/oder an einer Fahrzeugstruktur, insbesondere an einem Fahrzeugboden, angeordnet ist. Das Vibrationselement kann dabei insbesondere an dem Fahrzeugboden in einem Bereich vor dem Fahrersitz bzw. zwischen der Vorderkante des Fahrersitzes und der Pedalanlage angeordnet sein, so dass ein von dem Vibrationselement erzeugtes haptisches Signal über die Füße bzw. Beine des Fahrers wahrgenommen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Vibrationselement als ein linearer resonanter Aktor oder als Aktor mit exzentrischer rotierender Masse ausgeführt ist. Diese Ausführungen ermöglichen es vorteilhaft, dass haptische Signale erzeugt werden können, bei denen sowohl eine Frequenz des haptischen Signals als auch eine Amplitude des haptischen Signals angepasst werden können. Die Steuereinrichtung ist zur Ansteuerung des Vibrationselements ausgebildet und kann somit entsprechende Ansteuersignale ausgeben, welche das Vibrationselement zur Erzeugung des haptischen Signals ansteuern. Es ist möglich, dass bei einer Mehrzahl von verwendeten Vibrationselementen auch jeweils ein oder mehrere Vibrationselemente als ein linearer resonanter Aktor bzw. als Aktor mit exzentrischer rotierender Masse ausgeführt sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei der Erzeugung des haptischen Signals durch den elektrischen Traktionsmotor eine Drehmomentabgabe des elektrischen Traktionsmotors mit dem haptischen Signal zu überlagern. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Drehmomentabgabe des elektrischen Traktionsmotors pulsierend ausgeführt werden, wodurch sich ebenfalls entsprechende, von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Vibrationen im Antriebsstrang einstellen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsinformation eine aktuelle und/oder eine prädizierte Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere eines Rades des Antriebsstrangs und/oder des elektrischen Traktionsmotors, beschreibt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit der Drehzahl zu ermitteln. Das haptische Signal kann somit beispielsweise abhängig von einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
Es ist möglich, dass das haptische Signal mehrere Frequenzen umfasst, wobei das haptische Signal beispielsweise als Überlagerung mehrerer unterschiedlicher Frequenzen erzeugt wird. Dies ermöglicht es, beispielsweise unterschiedliche Drehzahlen von Komponenten des Antriebsstrangs, wie beispielsweise eine unterschiedliche Drehzahl eines Rades und/oder des Traktionsmotors, in dem haptischen Signal abzubilden und für den Fahrer des Kraftfahrzeugs somit wahrnehmbar zu machen. Beispielsweise kann das haptische Signal als eine Überlagerung um mehrerer sinusförmiger Signalkomponenten, welche jeweils eine eigene Frequenz und/oder eine eigene Amplitude aufweisen, erzeugt werden.
Ein Erzeugen des haptischen Signals in Abhängigkeit einer Drehzahl ermöglicht es beispielsweise, dass während des Bremsens des Kraftfahrzeugs, also bei einer abnehmenden Drehzahl, das Verhalten eines Antiblockiersystems (ABS) zu simulieren. Die typischerweise von einer Pumpe des ABS erzeugten Vibrationen können somit als haptisches Signal erzeugt werden und gegebenenfalls vorhandene Vibrationen, welche auf den Betrieb eines ABS des Kraftfahrzeugs zurückgehen, verstärken. Dies verbessert auch in einem Bremsbetrieb, insbesondere bei in einem Bremsbetrieb auftretendem Haftungsverlust, die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs aufgrund der verstärkten haptischen Rückmeldung an den Fahrer.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsinformation ein aktuelles und/oder ein prädiziertes Drehmoment einer Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere des elektrischen Traktionsmotors, beschreibt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequent und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Drehmoments zu ermitteln. Durch das Anpassen der Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Drehmoments einer Komponente des Antriebsstrangs wie beispielsweise des Traktionsmodus erlaubt es, die Stärke der Vibration, welche von dem Fahrer wahrnehmbar ist, an den aktuellen Betriebszustand des Antriebsstrangs anzupassen.
In Betriebszuständen, in denen ein hohes Drehmoment vorliegt, kann somit eine hohe Amplitude des haptischen Signals erzeugt werden, wodurch stärkere Vibrationen als in einem Betriebszustand, in dem nur ein geringes Drehmoment erzeugt wird, ausgegeben werden. Dies ermöglicht es vorteilhaft, das Verhalten des Vibrationselements bzw. des elektrischen Traktionsmotors und somit die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Vibration an die tatsächlich im Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, auftretenden Vibrationen anzupassen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsinformation einen aktuellen und/oder einen prädizierten Haftungszustand wenigstens eines Rades des Antriebsstrangs beschreibt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Haftungszustands zu ermitteln. Der Haftungszustand eines Rades kann beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Sensoreinrichtung, beispielsweise eines Raddrehzahlsensors, eines Sensors eines Antiblockiersystems oder Ähnliches, ermittelt werden.
Das Vibrationsverhalten des Antriebsstrangs kann sich ändern, wenn sich der Haftungszustand wenigstens eines Rades des Antriebsstrangs ändert. Durch das Erzeugen des haptischen Signals in Abhängigkeit des Haftungszustands wird es ermöglicht, die tatsächlichen Vibrationen des Kraftfahrzeuges zu verstärken und/oder dem aktuellen Haftungszustand bei Betriebs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor zugeordnete Vibrationen zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das haptische Signal in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation zu ermitteln. Die Auswahlinformation kann dabei z. B. die Auswahl aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Fahrmodi darstellen. Abhängig von einem gewählten Fahrmodus kann dabei die Stärke bzw. die Amplitude des haptischen Signals angepasst werden, um unterschiedlich starke haptische Rückmeldungen zu erzeugen.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Auswahlinformation auch die Aktivierung und/oder die Deaktivierung der haptischen Rückmeldung beinhalten, so dass z. B. von einem Fahrer die Erzeugung des haptischen Signals je nach Wunsch eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann. Auch in einzelnen Fahrmodi, beispielsweise einem Komfortmodus, kann die Erzeugung des haptischen Signals, beispielsweise durch ein Einstellen einer Amplitude von Null oder Ähnliches, ausgeschaltet sein.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Auswahlinformation auch unterschiedliche Typen von Verbrennungsmotoren beinhalten, deren Vibrationserzeugung durch das haptische Signal simuliert wird. Beispielsweise kann das Vibrationsverhalten von Einzylinder- oder Mehrzylinderverbrennungsmotoren ausgewählt und über das haptische Signal bzw. das Vibrationselement und/oder den elektrischen Traktionsmotor simuliert werden. Die von der Auswahlinformation beschriebene Benutzerauswahl kann beispielsweise von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs über eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise ein Benutzerinterface und/oder eine Multimediaeinrichtung, des Kraftfahrzeugs erfolgen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug mehrere Vibrationselemente umfasst, welche durch die Steuereinrichtung gleichzeitig oder in Abhängigkeit einer wenigstens eine Teilmenge der Vibrationselemente beschreibenden Vibrationsinformation zur Erzeugung jeweils eines haptischen Signals ansteuerbar sind. Dies ermöglicht beispielsweise eine benutzerseitige Auswahl der für das haptische Feedback verwendeten Vibrationselemente. Auf diese Weise kann eine weitere, benutzerseitige Anpassung des Vibrationsverhaltens des Kraftfahrzeugs an die Vorlieben des Benutzers vorgenommen werden. Bei einem Kraftfahrzeug, welches mehrere Vibrationselemente umfasst, kann für jedes Vibrationselement ein eigenes haptisches Signal ermittelt werden oder es kann ein haptisches Signal ermittelt werden, welches entsprechend von der Mehrzahl von Vibrationselementen bzw. der ausgewählten Teilmenge der Vibrationselemente ausgegeben wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Lautsprechereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Lautsprechereinrichtung zur Erzeugung eines akustischen Signals in Abhängigkeit des ermittelten haptischen Signals und/oder der Betriebszustandsinformation anzusteuern. Das Ansteuern einer wenigstens einen Lautsprecher umfassenden Lautsprechereinrichtung des Kraftfahrzeugs zur Erzeugung des akustischen Signals hat dabei den Vorteil, dass die Simulation eines Betriebs des Kraftfahrzeugs über einen Verbrennungsmotor weiter verbessert werden kann.
Durch das Erzeugen des akustischen Signals in Abhängigkeit des ermittelten haptischen Signals und/oder in Abhängigkeit der Betriebszustandsinformation wird es ermöglicht, die Tonausgabe der Lautsprechereinrichtung entsprechend einem Betrieb des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustands über einen Verbrennungsmotor zu erzeugen. Es ist möglich, dass auch die Erzeugung des akustischen Signals von einer benutzerseitigen Auswahl abhängt, so dass von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs die Erzeugung des akustischen Signals eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann und/oder dass verschiedene Arten der Erzeugung des akustischen Signals, beispielsweise gemäß unterschiedlicher Typen von Verbrennungsmotoren, ausgewählt werden können.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Drehmomentabgabe des Traktionsmotors durch das haptische Signal und/oder in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation zu verzögern. Durch die Verzögerung der Drehmomentabgabe des Traktionsmotors nach Eingang bzw. Erzeugung eines Befehls zur Drehmomentabgabe durch den Traktionsmotor gleicht sich das Verhalten des elektrischen Traktionsmotors an das Verhalten eines Verbrennungsmotors an. Insbesondere in Kombination mit einer Ausgabe eines eine Vibration bewirkenden haptischen Signals über den Traktionsmotor und/oder über das Vibrationselement kann somit eine vollständige Simulation des Verhaltens eines Verbrennungsmotors, welcher vom Fahrer haptisch wahrnehmbar ist, erzeugt werden. Dadurch kann die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs bzw. eine intuitive Bedienbarkeit des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
Die Verzögerung der Drehmomentabgabe kann durch das haptische Signal erzeugt werden, beispielsweise wenn die Betriebszustandsinformation eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel über eine Drehzahländerung und/oder eine Drehmomentänderung einer Komponente des Antriebsstrangs, beschreibt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die verzögerte Drehmomentabgabe auch durch eine Änderung einer Ansteuerung der elektrischen Maschine und somit unabhängig von einem zusätzlich erzeugten haptischen Signals erfolgen. Dies ermöglicht es, die verzögerte Drehmomentabgabe auch bei Erzeugung des haptischen Signals über das Vibrationselement zu bewirken. Das Einstellen der Verzögerung der Drehmomentabgabe in Abhängigkeit der eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation ermöglicht es, dass der Benutzer beispielsweise in einem Benutzermenü einer Benutzerschnittstelle des Kraftfahrzeugs auswählen kann, ob das Verhalten des elektrischen Traktionsmotors auch hinsichtlich der Drehmomentabgabe weiter an das Verhalten eines Verbrennungsmotors angepasst werden soll.
Erfindungsgemäß kann das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen oder ein Motorrad sein.
Für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Steuereinrichtung und einen Antriebsstrang mit wenigstens einem elektrischen Traktionsmotor ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinrichtung wenigstens ein Vibrationselement, welches mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbaren haptischen Signals ausgebildet ist, und/oder den elektrischen Traktionsmotor zur Erzeugung eines haptischen Signals in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs beschreibenden Betriebszustandsinformation ansteuert.
Dabei kann zur Erzeugung des haptischen Signals ein Vibrationselement verwendet werden, welches an einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lenkvorrichtung, einem Gaspedal, einem Bremspedal und/oder einem Getriebebedienelement, angeordnet ist und/oder welches an einem Fahrersitz und/oder an einer Fahrzeugstruktur, insbesondere an einem Fahrzeugboden, angeordnet ist.
Erfindungsgemäß kann ein Vibrationselement verwendet werden, welches als ein linearer resonanter Aktor oder als Aktor mit exzentrischer rotierender Masse ausgeführt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei der Erzeugung des haptischen Signals durch den Traktionsmotor eine Drehmomentabgabe des Traktionsmotors mit dem haptischen Signal überlagert werden.
Erfindungsgemäß kann die Betriebszustandsinformation eine aktuelle und/oder eine prädizierte Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere eines Rades des Antriebsstrangs und/oder des elektrischen Traktionsmotors, beschreiben, wobei durch die Steuereinrichtung wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit der Drehzahl ermittelt wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsinformation ein aktuelles und/oder ein prädiziertes Drehmoment einer Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere des elektrischen Traktionsmotors, beschreibt, wobei durch die Steuereinrichtung wenigstens einer Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Drehmoments ermittelt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsinformation einen aktuellen und/oder einen prädizierten Haftungszustand wenigstens eines Rades des Antriebsstrangs beschreibt, wobei durch die Steuereinrichtung wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Haftungszustands ermittelt wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das haptische Signal durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation ermittelt wird.
Das Kraftfahrzeug kann erfindungsgemäß mehrere Vibrationselemente umfassen, welche durch die Steuereinrichtung gleichzeitig oder in Abhängigkeit einer wenigstens eine Teilmenge der Vibrationselemente beschreibenden Vibrationsinformation zur Erzeugung jeweils eines haptischen Signals angesteuert werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Lautsprechereinrichtung umfasst, wobei die Lautsprechereinrichtung durch die Steuereinrichtung zur Erzeugung eines akustischen Signals in Abhängigkeit des ermittelten haptischen Signals und/oder der Betriebszustandsinformation angesteuert wird.
Erfindungsgemäß kann durch die Steuereinrichtung eine Drehmomentabgabe des Traktionsmotors durch das haptische Signal und/oder in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation verzögert werden.
Sämtliche vorangehend in Bezug zu dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 ein Diagramm, welches den Verlauf eines haptischen Signals über der Zeit darstellt.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Antriebsstrang 2, wobei der Antriebsstrang 2 einen elektrischen Traktionsmotor 3 sowie wenigstens ein Rad 4 des Kraftfahrzeugs 1 umfasst. Der Antriebsstrang 2 kann weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere weitere Räder des Kraftfahrzeugs 1 sowie weitere Komponenten zur Verteilung der von dem elektrischen Traktionsmotor 3 erzeugten mechanischen Leistung an das wenigstens eine Rad 4, umfassen.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 5 sowie mehrere Vibrationselemente 6, welche jeweils mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 wahrnehmbaren haptischen Signal ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Vibrationselement 6 mit einem Fahrersitz 7 des Kraftfahrzeugs 1, einem Gaspedal 8 des Kraftfahrzeugs 1 sowie einer als Lenkrad ausgebildeten Lenkvorrichtung 9 des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt.
Ein weiteres Vibrationselement 6 ist an einer Fahrzeugstruktur 10 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Bei der Fahrzeugstruktur 10 kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeugboden des Kraftfahrzeugs 1 handeln. Die Vibrationselemente 6 sind derart angeordnet, dass diese beim Vibrieren ein haptisches Signal erzeugen, welches von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1, welcher beispielsweise auf dem Kraftfahrzeugsitz 7 sitzt, wahrgenommen werden kann. Die Vibrationselemente 6 können jeweils an oder innerhalb der entsprechenden Komponente des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
Die Steuereinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, die Vibrationselemente 6 und/oder den elektrischen Traktionsmotor 3 zu Erzeugung eines haptischen Signals anzusteuern. Dabei ermittelt die Steuereinrichtung 5 das haptische Signal in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs 2 beschreibenden Betriebszustandsinformation. Die Betriebszustandsinformation kann von der Steuereinrichtung 5 selbst ermittelt werden oder ihr über eine Kommunikationsverbindung des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise über einen Kommunikationsbus oder Ähnliches, übermittelt werden.
Die Vibrationselemente 6 sind insbesondere jeweils als ein linearer resonanter Aktor ausgeführt. Alternativ ist eine Ausführung aller oder eines Teils der Vibrationselemente 6 als Aktoren mit exzentrischer rotierender Masse möglich, beispielsweise als rotationselektrische Maschinen mit Unwucht oder ähnliches. Die Vibrationselemente können somit zur Erzeugung eines Vibrationssignals angesteuert werden, welches wenigstens eine Frequenz und wenigstens eine Amplitude umfasst. Es ist möglich, dass die haptischen Signale aus mehreren Signalkomponenten, welche jeweils beispielsweise sinusförmig sind und eine Frequenz und eine Amplitude umfassen, gebildet werden, so dass innerhalb eines haptischen Signals mehrere Frequenzen und/oder Amplituden vorliegen können.
In 2 ist schematisch ein Diagramm 12 mit einer Kurve 13 dargestellt, welches den Verlauf eines haptischen Signals darstellt. Die Amplitude des Signals ist dabei mit A gekennzeichnet. Die Frequenz f des Signals ergibt sich als Kehrwert aus der Periodendauer T des haptischen Signals. Bei der Verwendung eines haptischen Signals, welches mehrere Signalkomponenten umfasst, können mehrere entsprechend der Kurve 13 in Diagramm 12 ausgeführte Signalkomponenten überlagert werden, wobei sich die Signalkomponenten jeweils hinsichtlich ihrer Frequenz, ihrer Amplitude und/oder ihrer Phasenlage unterscheiden können.
Die Steuereinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, in einem Verfahren zum Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 eine Ansteuerung wenigstens eines der Vibrationselemente 6 und/oder des elektrischen Traktionsmotors 3 zur Erzeugung eines haptischen Signals anzusteuern. Durch das haptische Signal wird eine haptische Rückmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 verbessert, da das von dem Fahrer wahrnehmbare haptische Signal in Abhängigkeit des Betriebszustands des Antriebsstrangs 2 des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Dies vereinfacht ein Steuern des Kraftfahrzeugs 1 insbesondere in Situationen, in denen ein schnelles und ein intuitives Reagieren auf unterschiedliche Begebenheiten erforderlich ist. Insbesondere bei Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 in einem Grenzbereich, beispielsweise in einem Grenzbereich einer Haftung des Kraftfahrzeugs 1 auf einem beispielsweise verschneiten Untergrund, kann die Steuerung des Kraftfahrzeugs 1 dadurch erleichtert werden. Vorteilhaft wird eine vorausschauende und intuitive Bedienung des Kraftfahrzeugs 1 erleichtert, so dass beispielsweise kurz vor einem über das haptische Signal wahrgenommenen Haftungsabriss eines Rades 4 des Kraftfahrzeugs 1 ein Zurücknehmen des Gaspedals 8 erfolgen kann.
Die Steuereinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, die Vibrationselemente 6 und den elektrischen Traktionsmotor 3 zur Erzeugung des haptischen Signals anzusteuern. Die durch Vibrationselemente 6 kann das haptische Signal unmittelbar als Vibration erzeugt werden, welche entsprechend auch zu einer Vibration des Fahrzeugsitzes 7, das Gaspedals 8, der Lenkvorrichtung 9 und/oder der Fahrzeugstruktur 10 führt. Bei der Erzeugung des haptischen Signals durch den Traktionsmotor 3 wird eine Drehmomentabgabe des Traktionsmotors 3 mit dem haptischen Signal überlagert. Auf diese Weise kann sich zum Beispiel ein pulsierendes Drehmoment des elektrischen Traktionsmotors 3 ergeben, welches der Drehmomentabgabe eines Verbrennungsmotors ähnelt oder gleicht.
Die Betriebszustandsinformation kann verschiedene Zustandsgrößen im Antriebsstrang 2 beschreiben, so dass das erzeugte haptische Signal möglichst präzise an den aktuellen Zustand des Antriebsstrangs 2 und somit an die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 1 angepasst werden kann. Die Betriebszustandsinformation kann eine aktuelle und/oder eine prädizierte Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs 2, beispielsweise eine Drehzahl des Rades 4 und/oder des elektrischen Traktionsmotors 3 beschreiben.
Die Drehzahl des elektrischen Traktionsmotors 3 kann dabei beispielsweise von einem Steuergerät (hier nicht dargestellt) des Traktionsmotors 3 an die Steuereinrichtung 5 übermittelt werden. Eine Drehzahl des Rades 4 kann beispielsweise über einen Raddrehzahlsensor 14, welcher mit der Steuereinrichtung 5 kommuniziert, ermittelt werden. Die Steuereinrichtung 5 kann dann insbesondere eine Frequenz des haptischen Signals in Abhängigkeit der durch die Betriebszustandsinformation beschriebenen Drehzahl ermitteln und entsprechend ein oder mehrere der Vibrationselemente 6 und/oder den Traktionsmotor 3 zur Erzeugung des haptischen Signals ansteuern. Zusätzlich oder alternativ dazu ist auch eine Ermittlung der Amplitude in Abhängigkeit der Drehzahl möglich.
Die Ermittlung der Frequenz und/oder der Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit einer Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs 2 kann insbesondere in derart kurzen Zeitabschnitten erfolgen, dass das haptische Signal insbesondere einer Drehzahländerung der Komponente folgen kann. Das Erzeugen des haptischen Signals in Abhängigkeit einer Drehzahl ermöglicht es beispielsweise, dass während des Bremsens des Kraftfahrzeugs 1, also bei einer abnehmenden Drehzahl, das Verhalten eines Antiblockiersystems (ABS) zu simulieren. Die typischerweise von einer Pumpe des ABS erzeugten Vibrationen können somit als haptisches Signal erzeugt werden und gegebenenfalls vorhandene Vibrationen, welche auf den Betrieb eines ABS des Kraftfahrzeugs 1 zurückgehen, verstärken. Dies verbessert auch bei einem Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere bei in einem Bremsbetrieb auftretendem Haftungsverlust, die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs 1 aufgrund der verstärkten haptischen Rückmeldung an den Fahrer.
Weiterhin ist es möglich, dass die Betriebszustandsinformation ein aktuelles und/oder prädiziertes Drehmoment einer Komponente des Antriebsstrangs 2, insbesondere ein Drehmoment des elektrischen Traktionsmotors 3, beschreibt. In Abhängigkeit dieses Drehmoments kann die Steuereinrichtung 5 eine Frequenz und/oder eine Amplitude des haptischen Signals ermitteln und entsprechend die Vibrationselemente 6 bzw. den Traktionsmotor 3 zur Erzeugung des haptischen Signals ansteuern. Auch die Ermittlung der Frequenz und/oder der Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Drehmoments einer Komponente des Antriebsstrangs 2 kann insbesondere in derart kurzen Zeitabschnitten erfolgen, dass das haptische Signal insbesondere einer Drehmomentänderung der Komponente folgen kann.
Weiterhin ist möglich, dass die Betriebszustandsinformation einen aktuellen und/oder einen prädizierten Haftzustand des wenigstens einen Rades 4 des Kraftfahrzeugs 1 beschreibt. Die Steuereinrichtung 5 kann eine Frequenz und/oder eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Haftungszustands des wenigstens einen Rades 4 ermitteln, so dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs eine haptische Rückmeldung über den Haftungszustand des Kraftfahrzeugs 1 erhält. Der Haftungszustand des Rades 4 kann beispielsweise ebenfalls über den Raddrehzahlsensor 14 und/oder über weitere Sensoren (hier nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt werden.
Die Steuereinrichtung 5 kann das haptische Signal in Abhängigkeit der Betriebszustandsinformation insbesondere derart ermitteln, dass das Verhalten des Kraftfahrzeugs 1 einem über einen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeug ähnelt oder gleicht. Dies ermöglicht es, dass bei einem rein elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1, also einem Fahrbetrieb, in dem das Kraftfahrzeug 1 nur über den elektrischen Traktionsmotor 3 betrieben wird, die haptischen Rückmeldungen eines über einen Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugs in für den Fahrer wahrnehmbarer Weise erzeugt werden können. Dadurch wird die Bedienung des Kraftfahrzeugs 1 in dem rein elektrischen Fahrbetrieb vereinfacht, da zusätzliche haptische Rückmeldungen über die Vibrationselemente 6 und/oder den Traktionsmotors 3 erzeugt werden.
Die Steuereinrichtung 5 kann das haptische Signal weiterhin in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation ermitteln. Die Auswahlinformation kann von dem Benutzer beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle (hier nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 1 eingegeben werden. Dies ermöglicht es, dass das Vibrationsverhalten bzw. die Erzeugung der haptischen Signale an unterschiedliche Typen von Verbrennungsmotoren, beispielsweise Motoren mit einem Zylinder oder mit mehreren Zylindern, angepasst werden können.
Ferner kann auch ein Vibrationsverhalten gewählt werden, welches speziell auf das Kraftfahrzeug 1 angepasst wurde und nicht einem vorgegebenen Profil eines Verbrennungsmotors entspricht. Weiterhin ist es möglich, dass der Benutzer durch die Auswahlinformation ein Anschalten oder ein Abschalten der Gabe des haptischen Signals im Kraftfahrzeug 1 einstellen kann. Auf diese Weise kann der Fahrer beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 gemäß seiner Präferenz eine haptische Rückmeldung über das haptische Signal bzw. eine insgesamt verstärkte haptische Rückmeldung des Kraftfahrzeugs 1 auswählen.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung die Vibrationselemente 6 in Abhängigkeit einer die Gesamtheit oder eine Teilmenge der Vibrationselemente 6 beschreibenden Vibrationsinformation ansteuert. Zusätzlich oder alternativ zu der Erzeugung des haptischen Signals über den Traktionsmotor 3 können somit von dem Fahrer auch ein oder mehrere der Vibrationselemente 6, über welche die Gabe des haptischen Signals erfolgen soll, gewählt werden. Auch ein Ausschalten einer Signalgabe über die Vibrationselemente 6 ist möglich, so dass je nach Auswahl die haptische Signalgabe nur über den Traktionsmotor 3 oder gar nicht erfolgt.
Um die Simulation eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 über einen Verbrennungsmotor im rein elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 weiter zu intensivieren, kann die Steuereinrichtung 5 eine Lautsprechereinrichtung 15, welche wenigstens einen Lautsprecher umfasst, ansteuern. Dabei kann die Steuereinrichtung 5 ein akustisches Signal in Abhängigkeit des ermittelten haptischen Signals und/oder der Betriebszustandsinformation ermitteln und die Lautsprechereinrichtung 15 zur Ausgabe des akustischen Signals ansteuern. Auf diese Weise kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auch eine akustische Rückmeldung über den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 1 gegeben werden. Die Ausgabe des akustischen Signals zusätzlich zu der Gabe des haptischen Signals verbessert die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs weiter, da ein intuitives Reagieren auf den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs weiter erleichtert wird. Die Gabe des akustischen Signals über die Lautsprechereinrichtung 15 kann ebenfalls in Abhängigkeit einer Benutzerauswahl erfolgen, so dass ein Benutzer die Gabe des akustischen Signals ebenfalls zuschalten oder abschalten kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung des Verhaltens des Kraftfahrzeugs 1 kann durch eine Verzögerung einer Drehmomentabgabe des Traktionsmotors 3 erfolgen. Diese kann die Steuereinrichtung 5, beispielsweise durch Ansteuerung einer mit dem Traktionsmotor 3 verbundenen Leistungselektronikschaltung, und/oder mittels des von der Steuereinrichtung 5 erzeugten haptischen Signals umsetzen. Auch die Verzögerung der Drehmomentabgabe des Traktionsmotors 3 kann in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation erfolgen, so dass auch diese Simulationsfunktion für das Verhalten des Kraftfahrzeugs 1 je nach Fahrerwunsch zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann.
Das Kraftfahrzeug kann neben dem Traktionsmotor 3 auch einen weiteren elektrischen Traktionsmotor und/oder einen zusätzlichen Verbrennungsmotor umfassen. Die haptische Signalgabe über die Vibrationselemente 6 und den elektrischen Traktionsmotor 3 erfolgt insbesondere in einem rein elektrischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1.
Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann es sich wie in 1 schematisch dargestellt ist um einen Personenkraftwagen handeln. Es ist jedoch auch denkbar, ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs auch für einen anderen Typ von Kraftfahrzeug, beispielsweise für ein Motorrad oder Ähnliches, einzusetzen, da auch bei anderen Typen von Kraftfahrzeugen eine verbesserte haptische Rückmeldung des Fahrzeugs zu einer verbesserten Steuerbarkeit führen kann. Beispielsweise kann eine verbesserte Steuerbarkeit auch bei einem elektrisch angetriebenen Motorrad erzeugt werden, wenn dieses zum Beispiel das Vibrationsverhalten eines Motorrads mit einem hubraumstarken Einzylindermotor aufweist.
Neben den dargestellten Vibrationselementen 6 können auch weitere Vibrationselemente 6 vorgesehen sein. Diese können dabei beispielsweise mit einem Bremspedal und/oder weiteren Fahrzeugstrukturen, insbesondere in der Umgebung des Fahrersitzes 7, gekoppelt werden. Auch eine Anordnung eines Vibrationselements 6 an einem Getriebebedienelement, über das ein Getriebe des Kraftfahrzeugs 1 bedient werden kann, ist möglich.
Neben der dargestellten Ausführung des Kraftfahrzeugs 1 als Personenkraftwagen (PKW) kann das Kraftfahrzeug 1 auch als Motorrad ausgeführt sein. Dabei kann das wenigstens eine Vibrationselement 6 zum Beispiel an einem Lenker, insbesondere an einem Gasgriff, einem Bremshebel und/oder einem über einen Fuß bedienbaren Bedienelement, insbesondere an einem Bremspedal und/oder einem Kupplungspedal des Motorrads angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ ist auch die Anordnung eines Vibrationselements 6 an einem Motorradsitz oder einer Fahrzeugstruktur wie einem Rahmen und/oder einer Fußstütze möglich. Die weiteren, vorangehenden Ausführungen in Bezug zu dem Verfahren und dem Kraftfahrzeug 1 treffen bei einer Ausführung des Kraftfahrzeugs 1 als Motorrad analog zu.
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

WO 2016/128673 A1 [0004]
DE 102020116302 A1 [0005]
WO 2019/149740 A1 [0006]

Claims

Kraftfahrzeug umfassend eine Steuereinrichtung (5) und einen Antriebsstrang (2) mit wenigstens einem elektrischen Traktionsmotor (3), wobei die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Vibrationselement (6), welches mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs (1) gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) wahrnehmbaren haptischen Signals ausgebildet ist, und/oder den elektrischen Traktionsmotor (3) zur Erzeugung wenigstens eines haptischen Signals in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs (2) beschreibenden Betriebszustandsinformation anzusteuern.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationselement (6) an einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lenkvorrichtung (9), einem Gaspedal (8), einem Bremspedal und/oder einem Getriebebedienelement, angeordnet ist und/oder dass das Vibrationselement (6) an einem Fahrersitz (7) und/oder an einer Fahrzeugstruktur (10), insbesondere an einem Fahrzeugboden, angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationselement (6) als ein linearer resonanter Aktor oder als Aktor mit exzentrischer rotierender Masse ausgeführt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, bei der Erzeugung des haptischen Signals durch den elektrischen Traktionsmotor (3) eine Drehmomentabgabe des elektrischen Traktionsmotors (3) mit dem haptischen Signal zu überlagern.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsinformation eine aktuelle und/oder eine prädizierte Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs (2), insbesondere eines Rades (4) des Antriebsstrangs (2) und/oder des elektrischen Traktionsmotors (3), beschreibt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit der Drehzahl zu ermitteln.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsinformation ein aktuelles und/oder ein prädiziertes Drehmoment einer Komponente des Antriebsstrangs (2), insbesondere des elektrischen Traktionsmotors (3), beschreibt, wobei die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Drehmoments zu ermitteln.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsinformation einen aktuellen und/oder einen prädizierten Haftungszustand wenigstens eines Rades (4) des Antriebsstrangs (2) beschreibt, wobei die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Frequenz und/oder wenigstens eine Amplitude des haptischen Signals in Abhängigkeit des Haftungszustands zu ermitteln.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, das haptische Signal in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation zu ermitteln.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) mehrere Vibrationselemente (6) umfasst, welche durch die Steuereinrichtung (5) gleichzeitig oder in Abhängigkeit einer wenigstens eine Teilmenge der Vibrationselemente (6) beschreibenden Vibrationsinformation zur Erzeugung jeweils eines haptischen Signals ansteuerbar sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Lautsprechereinrichtung (15) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, die Lautsprechereinrichtung (15) zur Erzeugung eines akustischen Signals in Abhängigkeit des ermittelten haptischen Signals und/oder der Betriebszustandsinformation anzusteuern.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, eine Drehmomentabgabe des elektrischen Traktionsmotors (3) durch das haptische Signal und/oder in Abhängigkeit einer eine Benutzerauswahl beschreibenden Auswahlinformation zu verzögern.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) als Personenkraftwagen oder als Motorrad ausgeführt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Steuereinrichtung (5) und einen Antriebsstrang (2) mit wenigstens einem elektrischen Traktionsmotor (3), wobei die Steuereinrichtung (5) wenigstens ein Vibrationselement (6), welches mit wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs (1) gekoppelt und zur Ausgabe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) wahrnehmbaren haptischen Signals ausgebildet ist, und/oder den elektrischen Traktionsmotor (3) zur Erzeugung eines haptischen Signals in Abhängigkeit einer einen aktuellen und/oder einen prädizierten Betriebszustand des Antriebsstrangs (2) beschreibenden Betriebszustandsinformation ansteuert.