DE10360640A1 - Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit (10), die zum Betätigen einer insbesondere stufenlos verstellbaren Antriebseinheit (11) eines Kraftfahrzeugs (12) abhängig von wenigstens einem Steuersignal (alpha, alpha¶virt¶) vorgesehen ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, zumindest in einer Phase (T) ein virtuelles Steuersignal (alpha¶virt¶) anstelle eines realen Steuersignals (alpha) zum Betätigen der Antriebseinheit (11) zu nutzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 44 11 940 A1 ist eine Vorrichtung mit einer Einheit bekannt, die zum Betätigen einer als stufenloses Getriebe ausgebildeten, verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs in einem Konstantfahrmodus vorgesehen ist. Die Betätigung erfolgt in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das einen Stellwinkel eines Fahrpedals darstellt, welches als Leistungsanforderungsorgan interpretiert wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit eine Vorrichtung zum Erkennen eines Konstantfahrmodus umfasst und dass auf ein Signal dieser Vorrichtung hin eine Phase beginnt, in der die Antriebseinheit in einem Punkt geringsten spezifischen Brennstoffverbrauchs bei gleicher Leistung, d. h. bei gleicher Fahrpedalstellung, betätigt wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die einen Fahrer des Kraftfahrzeugs bei einem wunschgemäßen Steuern des Kraftfahrzeugs unterstützt.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit, die zum Betätigen einer insbesondere stufenlos verstellbaren Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs abhängig von wenigstens einem Steuersignal vorgesehen ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, zumindest in einer Phase ein virtuelles Steuersignal anstelle eines realen Steuersignals zum Betätigen der Antriebseinheit zu nutzen. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass in der Phase kleine Abweichungen des realen, d. h. vom Fahrer des Kraftfahrzeugs erzeugten, Steuersignals von einem vom Fahrer gewünschten und von der Einheit antizipierten Verlauf des Steuersignals nicht zu einem Verstellvorgang der Antriebseinheit führen. Kleine Abweichungen des Steuersignals vom gewünschten Verlauf können vorteilhaft als ungewollt erkannt und ignoriert werden, wodurch dem Fahrer ein ruhiges Fahrgefühl vermittelt werden kann. Zudem können durch eine geeignete Wahl eines Verlaufs des virtuellen Steuersignals Vorteile hinsichtlich eines Kraftstoffverbrauchs und einer Langlebigkeit der Antriebseinheit erreicht werden. Es kann erreicht werden, dass der Fahrer von der Einheit Unterstützung bei einem wunschgemäßen Steuern des Kraftfahrzeugs erfährt. Durch eine Antizipation eines vom Fahrer gewünschten zeitlichen Verlaufs des Steuersignals kann dieser maschinell durch das virtuelle Steuersignal präziser ausgeführt werden, als dies einem Fahrer möglich ist.
  • Die Antriebseinheit kann als Motor, beispielsweise mit verstellbarer Drosselklappe, als Getriebe, Kupplung oder als andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, verstellbare Einheit mit einem Einfluss auf einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. wegen der Sensibilität solcher Einheiten bezüglich kleiner Schwankungen des Steuersignals ergeben sich besondere Vorteile hinsichtlich eines Komforts, wenn die Antriebseinheit als stufenloses Getriebe eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das reale Steuersignal kann durch jede, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, von einem Fahrer einstellbare Kenngröße mit Einfluss auf eine Betätigung des Antriebsstrangs gegeben sein. Wegen der unmittelbaren Wirkung ist die erfindungsgemäße Lösung jedoch besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn das Steuersignal eine Stellung eines Gashebels bzw. einen Stellwinkel eines Fahrpedals darstellt.
  • Die Einheit kann einstückig oder mehrstückig mit der Antriebseinheit ausgeführt sein. Unter vorgesehen soll in diesem Zusammenhang auch ausgelegt und ausgestattet verstanden werden.
  • Als virtuell soll ein Steuersignal in diesem Zusammenhang bezeichnet werden, wenn es maschinell erzeugt und zumindest weitgehend unabhängig von einem aktuellen Verlauf des realen, vom Fahrer erzeugten Steuersignals ist. wenigstens eine Kenngröße, beispielsweise eine Drehzahl der Antriebseinheit, soll in der Phase vom realen Steuersignal entkoppelt und durch das virtuelle Steuersignal bestimmt sein.
  • Das virtuelle Steuersignal kann von der Einheit selbst oder von einer weiteren Einheit, beispielsweise einer Recheneinheit, erzeugt sein.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit wenigstens in einem Konstantfahrmodus abhängig vom virtuellen Steuersignal zu betätigen. Es kann ein besonders komfortabler Konstantfahrmodus erreicht werden. Ein zeitlicher Verlauf eines vom Fahrer gewünschten Steuersignals kann im Konstantfahrmodus besonders einfach und vorteilhaft zuverlässig antizipierbar sein. Eine besonders einfache Steuerungs- und/oder Regelungslogik der Antriebseinheit kann erreicht werden, wenn sich der Konstantfahrmodus nur in der Benutzung des virtuellen Steuersignals an Stelle des realen Steuersignals von anderen Betriebsmodi unterscheidet.
  • Ein besonders ruhiges Fahrgefühl im Konstantfahrmodus kann erreicht werden, wenn die Einheit zum Bestimmen eines konstanten virtuellen Steuersignals vorgesehen ist. Es sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende zeitliche Verläufe des virtuellen Steuersignals denkbar.
  • Ist die Einheit zum Bestimmen des virtuellen Steuersignals abhängig von einem realen Steuersignal zu einem Einschaltzeitpunkt des Konstantfahrmodus vorgesehen, kann vorteilhaft eine Adaption des Konstantfahrmodus an die zum Einschalten des Konstantfahrmodus führenden Umstände erreicht werden.
  • Ist das virtuelle Steuersignal zum Einschaltzeitpunkt gleich dem realen Steuersignal, kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Einschaltzeitpunkt zumindest kaum durch den Fahrer wahrnehmbar ist. Es kann vorteilhaft vermieden werden, dass dem Fahrer ein Gefühl einer Verselbständigung des Kraftfahrzeugs vermittelt wird.
  • Ist die Einheit zum Einschalten und Ausschalten des Konstantfahrmodus abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines realen Steuersignals vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Fahrer mittels des Steuersignals jederzeit eine volle Kontrolle über das Kraftfahrzeug ausüben kann. Dabei kann erreicht werden, dass ein Beschleunigungs- oder Bremswunsch des Fahrers erkannt wird, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, den Konstantfahrmodus auszuschalten, wenn das reale Steuersignal ein Intervall verlässt. Das Intervall kann dabei besonders vorteilhaft in seiner Breite adaptiv an ein lang- oder mittelfristiges Fahrverhalten des Fahrers anpassbar sein und in seinem Mittelpunkt durch einen Mittelwert des realen Steuersignals bestimmt sein.
  • Ist die Einheit dazu vorgesehen, den Konstantfahrmodus auszuschalten, wenn eine Änderungsgeschwindigkeit des realen Steuersignals ein Intervall verlässt, kann vorteilhaft eine besonders schnelle Reaktion der Einheit auf einen Beschleunigungs- oder Abbremswunsch des Fahrers erreicht werden.
  • Analoge Kriterien zum Ausschalten des Konstantfahrmodus können vorteilhaft bezüglich eines zeitlichen Verlaufs einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eines Fahrwiderstands formuliert werden.
  • Ist die Einheit zum Betätigen des Kraftfahrzeugaggregats abhängig von einem beim Ausschalten des Konstantfahrmodus unstetigen Steuersignal vorgesehen, kann vorteilhaft erreicht werden, dass dem Fahrer ein besonders spontanes Fahrgefühl vermittelt wird. Insbesondere, wenn die Einheit zum Betätigen eines stufenlosen Getriebes vorgesehen ist, kann erreicht werden, dass die Einheit beim Erkennen eines Beschleunigungswunschs eine Übersetzung schlagartig verkleinert, wodurch eine Momentenreserve eines Motors schlagartig erhöht wird. Dies wird vom Fahrer als spontanes Herunterschalten wahrgenommen. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Einheit die Unstetigkeit in einer beispielsweise von einem Fahrerprofil abhängigen Weise glättet.
    •
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Figuren, die Ansprüche und die Beschreibung enthalten mehrere Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu zweckmäßigen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 Ein Kraftfahrzeug mit einer stufenlos verstellbaren Antriebseinheit, einem Fahrpedal und einer Einheit zum Betätigen der Antriebseinheit abhängig von einem Steuersignal des Fahrpedals,
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zur Betätigung der Antriebseinheit aus 1 in einem Konstantfahrmodus und in einem Normalmodus,
  • 3 einen Entscheidungsblock des Programms aus 2 und
  • 4 einen zeitlichen Verlauf eines realen Steuersignals und eines virtuellen Steuersignals.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 12 mit einer Einheit 10, die zum Betätigen einer als stufenloses Getriebe ausgebildeten, verstellbaren Antriebseinheit 11 abhängig von einem realen Steuersignal α und von einem virtuellen Steuersignal αvirt vorgesehen ist. Die Einheit 10 ist dazu vorgesehen, einen Konstantfahrwunsch eines Fahrers zu erkennen und einen an diesen Wunsch unterstützenden Konstantfahrmodus abhängig von einem zeitlichen Verlauf des realen Steuersignals α während einer Phase T einzuschalten und am Ende der Phase T auszuschalten (4). Das reale Steuersignal α repräsentiert einen Stellwinkel eines Fahrpedals 13, wird von einem in das Fahrpedal 13 integrierten Sensor erfasst und kann über eine CAN-Schnittstelle der Einheit 10 aus einem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 12 ausgelesen werden. Zudem ist die Einheit 10 durch die CAN-Schnittstelle dazu ausgelegt, weitere Kenngrößen des Kraftfahrzeugs 12, beispielsweise eine Geschwindigkeit v, eine Beschleunigung, eine Motordrehzahl und einen Drosselklappenwinkel eines Motors, zu erfassen. Eine Recheneinheit 14 der Einheit 10 ist dazu vorgesehen, aus der Beschleunigung, dem Drosselklappenwinkel und der Geschwindigkeit v einen Fahrtwiderstand zu berechnen und diesen als Kenngröße für eine Fahrbahnsteigung m auszugeben.
  • Die Einheit 10 ist dazu ausgelegt, das in 2 als Ablaufdiagramm dargestellte Programm zur Erkennung eines Konstantfahrwunschs auszuführen und bei erkanntem Konstantfahrwunsch ein Kontrollbit cb auf 1 und sonst auf 0 zu setzen. Nach einer Initialisierung 15 bestimmt die Einheit 10 in einem Intervallbestimmungsschritt 16 Breiten und Schwerpunkte von Intervallen Iα, Iv, Iα', in denen sich die Geschwindigkeit v bzw. das Steuersignal α und eine Änderungsgeschwindigkeit α' des Steuersignals α sich notwendig bewegen müssen, damit die Einheit 10 den Konstantfahrwunsch erkennt. Die Schwerpunkte der Intervalle Iα, Iv, Iα' sind ein gleitendes Mittel über ein voreingestelltes Zeitintervall der jeweiligen Größen α, α', v und die Breiten der Intervalle Iα, Iv, Iα' sind durch die Varianz der jeweiligen Größen α, α', v bestimmt. In einem Schwellenwertbestimmungsschritt 17 werden in einer Speichereinheit der Einheit 10 gespeicherte Schwellenwerte, und zwar ein Maximalwert mmax und eine Minimalgeschwindigkeit vmin, ausgelesen.
  • In einem Entscheidungsblock 18, der in 4 detailliert dargestellt ist, prüft die Einheit 10, ob Konstantfahrbedingungen erfüllt sind. Ist dies der Fall, inkrementiert die Einheit einen Zeitmesszähler. Sind nicht alle Konstantfahrbedingungen erfüllt, setzt die Einheit 10 in einem Schritt 20 den Zeitmesszähler und das Kontrollbit cb auf 0. Nach dem Inkrementieren des Zeitmesszählers überprüft die Einheit 10 in einem Schritt 19, ob der Zeitmesszähler einen gespeicherten kritischen Wert überschritten hat. Da der Entscheidungsblock 18 in elementaren Zeitintervallen immer wieder durchlaufen wird, ist der Wert des Zeitmesszählers proportional zur Dauer τ', über die hinweg alle Konstantfahrbedingungen erfüllt sind. Ist die Dauer τ' länger als ein applizierbarer Wert τ, setzt die Einheit 10 das Kontrollbit cb in einem Schritt 21 auf 1, fixiert das virtuelle Steuersignal αvirt auf den aktuellen Wert des Steuersignals α und schaltet den Konstantfahrmodus ein, womit die Phase T beginnt. Ist die Dauer τ' kürzer als der Wert τ, setzt die Einheit 10 das Kontrollbit cb im Schritt 20 auf 0. In einem Ausgabeschritt 22 gibt die Einheit 10 schließlich das Kontrollbit cb aus.
  • Im Entscheidungsblock 18 prüft die Einheit 10 in einem ersten Schritt 23, ob das Steuersignal α im Intervall Iα liegt und ob die Änderungsgeschwindigkeit α' des realen Steuersignals α im entsprechenden Intervall Iα' liegt (3). Ist dies der Fall, prüft die Einheit 10 in einem zweiten Schritt 24, ob die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 12 im Intervall Iv liegt. Ist dies der Fall, prüft die Einheit 10 in einem Schritt 25, ob die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 12 größer als eine Minimalgeschwindigkeit vmin ist und in einem Schritt 26, ob die Fahrbahnsteigung m kleiner als ein Maximalwert mmax ist, ob eine Geschwindigkeitsregelfunktion des Kraftfahrzeugs 12 ausgeschaltet ist und ob die Antriebseinheit 11 in eine Vorwärtsfahrstellung geschaltet ist. Wenn eine der in den Schritten 23–26 überprüften Bedingungen nicht erfüllt ist, setzt die Einheit 10 im Schritt 20 das Kontrollbit cb auf 0. Sind alle die in den Schritten 23–36 überprüften Bedingungen erfüllt, springt das Programm in den Schritt 19.
  • Im Konstantfahrmodus benutzt die Einheit 10 das konstante virtuelle Steuersignal αvirt anstelle des realen Steuersignals α. Ist bei eingeschaltetem Konstantfahrmodus, cb = 1, in einem Durchlauf des Entscheidungsblocks 18 eine der in den Schritten 23–26 überprüften Bedingungen nicht mehr erfüllt, setzt die Einheit 10 im Schritt 20 das Kontrollbit cb und den Zeitmesszähler auf 0, schaltet damit den Konstantfahrmodus aus und beendet die Phase T. Im Anschluss daran betätigt die Einheit 10 die Antriebseinheit 11 wieder abhängig vom realen Steuersignal α, so dass das aus den Steuersignalen αvirt, α ausgewählte Steuersignal, in dessen Abhängigkeit die Einheit 10 die Antriebseinheit 11 betätigt, beim Ausschalten des Konstantfahrmodus unstetig verläuft.
  • In 4 ist der zeitliche Verlauf des realen Steuersignals α und des virtuellen Steuersignals αvirt dargestellt, wobei dasjenige Steuersignal α, αvirt, in dessen Abhängigkeit die Einheit 10 die Antriebseinheit 11 betätigt, jeweils als durchgezogene Linie dargestellt ist. In einem Zeitpunkt t1 im Schritt 20 setzt die Einheit 10 das Kontrollbit cb und den Zeitmesszähler auf 0. Daran anschließend sind alle die in den Schritten 23–25 überprüften Bedingungen erfüllt und die Einheit 10 inkrementiert den Zeitmesszähler bis die Dauer τ', über welche alle Konstantfahrbedingungen erfüllt sind, im Zeitpunkt t2 den Wert τ erreicht und die Einheit 10 im Schritt 21 das Kontrollbit cb auf 1 setzt, dem virtuellen Steuersignal αvirt den Wert des realen Steuersignals α zu eben diesem Zeitpunkt t2 zuordnet und den Konstantfahrmodus einschaltet. Die Phase T, in welcher die Antriebseinheit 11 vom realen Steuersignal α entkoppelt ist, beginnt. In einem Zeitpunkt t3 verlässt das reale Steuersignal α das Intervall Iα, wodurch die im Schritt 23 überprüfte Bedingung nicht mehr erfüllt ist und die Einheit 10 im Schritt 20 das Kontrollbit cb auf 0 setzt und den Konstantfahrmodus ausschaltet. Im Zeitpunkt t3 verhält sich das ausgewählte Steuersignal α, αvirt, in dessen Abhängigkeit die Einheit 10 die Antriebseinheit 11 betätigt, unstetig und springt um eine Differenz δ zwischen virtuellem Steuersignal αvirt und realem Steuersignal α.
    • 10
    Einheit
    11
    Antriebseinheit
    12
    Kraftfahrzeug
    13
    Fahrpedal
    14
    Recheneinheit
    15
    Initialisierung
    16
    Intervallbestimmungsschritt
    17
    Schwellenwertbestimmungsschritt
    18
    Entscheidungsblock
    19
    Schritt
    20
    Schritt
    21
    Schritt
    22
    Ausgabeschritt
    23
    Schritt
    24
    Schritt
    25
    Schritt
    26
    Schritt
    cb
    Kontrollbit
    m
    Fahrbahnsteigung
    mmax
    Maximalwert
    vmin
    Minimalgeschwindigkeit
    α
    Steuersignal
    αvirt
    Steuersignal
    α'
    Änderungsgeschwindigkeit
    v
    Geschwindigkeit
    T
    Phase
    δ
    Differenz
    t1
    Zeitpunkt
    t2
    Zeitpunkt
    t3
    Zeitpunkt
    τ
    wert
    τ'
    Dauer
    Iv
    Intervall
    Iα
    Intervall
    Iα'
    Intervall

Claims (9)

  1. Vorrichtung mit einer Einheit (10), die zum Betätigen einer insbesondere stufenlos verstellbaren Antriebseinheit (11) eines Kraftfahrzeugs (12) abhängig von wenigstens einem Steuersignal (α, αvirt) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, zumindest in einer Phase (T) ein virtuelles Steuersignal (αvirt) anstelle eines realen Steuersignals (α) zum Betätigen der Antriebseinheit (11) zu nutzen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit (11) wenigstens in einem Konstantfahrmodus abhängig vom virtuellen Steuersignal (αvirt) zu betätigen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) zum Bestimmen eines konstanten virtuellen Steuersignals (αvirt) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) zum Bestimmen des virtuellen Steuersignals (αvirt) abhängig von einem realen Steuersignal (α) zu einem Einschaltzeitpunkt (t2) des Konstantfahrmodus vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Steuersignal (αvirt) zum Einschaltzeitpunkt (t2) gleich dem realen Steuersignal (α) ist.
  6. Vorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) zum Einschalten und Ausschalten des Konstantfahrmodus abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines realen Steuersignals (α) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, den Konstantfahrmodus auszuschalten, wenn das reale Steuersignal (α) ein Intervall (Iα) verlässt.
  8. Vorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) vorgesehen ist, den Konstantfahrmodus auszuschalten, wenn eine Änderungsgeschwindigkeit (α') des realen Steuersignals (α) ein Intervall (Iα') verlässt.
  9. Verfahren zum Betätigen einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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