EP2451688A1 - Vorrichtung zur erzeugung einer zusätzlichen rückstellkraft am gaspedal und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung einer zusätzlichen rückstellkraft am gaspedal und verfahren zu deren betrieb

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Publication number
EP2451688A1
EP2451688A1 EP10728710A EP10728710A EP2451688A1 EP 2451688 A1 EP2451688 A1 EP 2451688A1 EP 10728710 A EP10728710 A EP 10728710A EP 10728710 A EP10728710 A EP 10728710A EP 2451688 A1 EP2451688 A1 EP 2451688A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
accelerator pedal
restoring force
additional restoring
drive
force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10728710A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Brandt
Frank Drews
Tobias DÜSER
Jens SCHRÖTER
Christian Zingel
Alexander Schwarz
Sascha Ott
Andreas Zell
Carmelo Leone
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conti Temic Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Publication of EP2451688A1 publication Critical patent/EP2451688A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K26/00—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles
    • B60K26/02—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements
    • B60K26/021—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements with means for providing feel, e.g. by changing pedal force characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W50/16—Tactile feedback to the driver, e.g. vibration or force feedback to the driver on the steering wheel or the accelerator pedal
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/38—Controlling members actuated by foot comprising means to continuously detect pedal position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20528—Foot operated
    • Y10T74/20534—Accelerator

Definitions

  • the invention relates to a device for generating an additional restoring force on the accelerator pedal for motor vehicles, wherein a brought about by a corresponding actuation force change in position of the accelerator pedal against its initial position against a restoring force to increase the driving force of the drive motor and with decreasing actuation force a restoring force the accelerator pedal in the direction of his Starting position returned and wherein an actuator is provided which applies an acting in the return direction of the accelerator pedal additional restoring force.
  • the present invention relates to a method for their operation.
  • ECO pedal calculates a target corridor for accelerator pedal position, which is limited by a maximum accelerator pedal position. If the vehicle driver is in the said target corridor during an acceleration process or during a constant speed journey, only a warning light in a display instrument illuminates green. When the driver approaches an upper threshold, the indicator light starts to flash and an additional restoring force on the accelerator pedal indicates that it is leaving the efficient area. If the driver therefore reduces the accelerator pedal position, the additional restoring force disappears.
  • the accelerator pedal which is composed of the normal passive operating force of the pedal and the additional restoring force when the threshold value is reached.
  • the threshold value is calculated from the consumption and efficiency of the drive train. An adaptation of the shift strategy is not provided in the prior art ECO pedal, however. In addition, only a target corridor is specified, which is calculated according to minimum specific consumption and does not sufficiently take into account the dynamics of the acceleration. An interaction with other road users does not take place. It has been found that the known methods do not meet a number of practical demands. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device that achieve a higher energy saving of the drive motor.
  • the size of the additional restoring force is configured on the accelerator pedal such that the accelerator pedal assumes a position that shifts the operating point of the drive motor in a region with higher efficiency. It takes into account the possibility that a trend that passes quickly through areas of higher, more specific consumption into the area of very low consumption, is in total energy-saving.
  • an advantageous development provides that the size of the additional restoring force is set to the accelerator pedal in dependence on the driving situation and the traffic situation of the motor vehicle.
  • a negative, additional restoring force on the accelerator pedal causes the driver to exercise an actuating force in the direction of increasing the driving force of the drive motor.
  • a basic idea of the invention is that the driving situation of the motor vehicle is subdivided into at least one of an acceleration drive, a constant drive and a deceleration drive. It is provided that the size of the additional restoring force is configured on the accelerator pedal during an acceleration ride such that the accelerator pedal assumes an optimal position, wherein this optimum position of the accelerator pedal is determined as a function of the efficiency of the drive motor and preferably with the aid of predetermined characteristic maps. During a deceleration travel, the magnitude of the additional restoring force on the accelerator pedal is made such that the accelerator pedal assumes an unactuated position. To initiate the deceleration travel a Ausrollweg is calculated in front of a stationary or moving in the direction of travel of the motor vehicle obstacle and compared with a predetermined rolling curve of the motor vehicle.
  • the driving situation is determined on the one hand on the basis of dynamic variables such as driving speed, longitudinal acceleration, lateral acceleration and yaw moment and on the other hand based on in-vehicle variables such as engine control parameters and transmission control parameters.
  • the traffic situation is determined by an environment sensor for detecting the road, the route, the traffic signs and / or the stationary or moving obstacles or road users.
  • the traffic situation is determined with the aid of an electronically stored road map in conjunction with a satellite-supported position determination.
  • mobile radio-based or car-to-car communication-based systems for determining the traffic situation could be used here as a supplement or as an alternative. It is essential to the invention that, depending on the traffic situation, an acceleration drive, a constant drive or a deceleration drive is detected and the additional restoring force on the accelerator pedal is designed such that the motor vehicle is guided in an energy-efficient manner. A further measure for the energy-efficient operation of the motor vehicle is achieved by proposing to the driver of the gear to be selected a manual transmission during an acceleration drive, a constant travel and a deceleration drive.
  • Said object is also achieved by a device, wherein means are provided which make the size of the additional restoring force on the accelerator pedal such that the accelerator pedal assumes a position which shifts the operating point of the drive motor in a region with higher efficiency.
  • the means detect an acceleration drive, a constant drive or a deceleration drive and design the additional restoring force (F) on the accelerator pedal such that the motor vehicle is guided in an energy-efficient manner.
  • the means are designed as regulators
  • the first controller outputs an optimal accelerator pedal position during acceleration corresponding additional restoring force (F) on the accelerator pedal
  • third controller outputs an additional restoring force (F) to the accelerator pedal for deceleration of the motor vehicle, so that the accelerator pedal assumes an unactuated position, and -
  • fourth controller an additional restoring force
  • a higher-level control unit which activates or deactivates one or more controllers on the basis of the driving situation and / or the traffic situation.
  • An environment sensor system which provides the superordinated control unit with information about the lane, the routing, the traffic signs and / or the stationary or moving obstacles or traffic participants.
  • Fig.l is a schematic representation of a pedal system and a device for generating an additional restoring force
  • FIG. 4 shows a time-distance diagram for calculating a Ausrollweges
  • FIG. 5 is a diagram showing one with a shown velocity. the distance driven the cumulative consumption in a traffic situation with a temporary speed limit
  • FIG. 5 corresponding diagram in a traffic situation "Stop & Go"
  • FIG. 7 shows a diagram corresponding to FIG. 6 in the traffic situation "stop & go” with a shorter total distance traveled than in FIG. 6.
  • the pedal system essentially comprises a pedal lever 11 for implementing the driver's request in the speed of the motor vehicle.
  • An electric motor 4 in particular a torque motor as a further component of the force restoring device can exert a restoring force on the pedal lever 11 or on the accelerator pedal 1 in the direction of a speed reduction in the energized state.
  • a drive pulley 6 is rotatably arranged, which can exert the restoring force on the pedal lever 1 and on the accelerator pedal 1 by means of a drive roller 7.
  • a control unit 10 for controlling the electric motor 4 is also integrated in the housing 3.
  • Fig. 2 shows a pedal system with a pedal lever 1 in its zero position PN. That is, the foot of the driver on the pedal lever 1 exerts no force in the direction of increasing speed and the drive motor of the motor vehicle rotates at the idle speed.
  • the pedal lever 1 is pivotable about the pivot point P, from a zero position PN to the end position PE, which translates into engine speed, from idle to full throttle.
  • a leg spring is arranged as a pedal return spring 2 such that it presses the pedal lever 1 in its zero position PN.
  • a linear acting spring as a pedal lever return spring 2 in particular outside the pivot point P would be conceivable.
  • the electric motor 4 is pivotable about its pivot point M, from its end position ME to its zero position MN.
  • the pivot points P and M of the pedal lever 1 and the electric motor 4 are locally separated. But it would be quite possible a pedal system in which the two pivot points P and M coincide.
  • a motor return spring 8 is arranged such that the drive pulley 6 of the electric motor 4 by means of the drive roller 7, the pedal lever 1 also pushes in the direction of its zero position PN, especially if the electric motor 4 is not energized.
  • the angle range, which is determined by the respective zero position MN, PN and end position ME, PE of the springs 2, 8, is greater in the motor return spring 8 both with respect to the zero position MN and with respect to the end position ME than in the case of the pedal return spring 2 in that the drive pulley 6 rests on the pedal lever 1 via the drive pulley 7 at all times. That is, the motor return spring 8 is always biased at least in the de-energized state of the electric motor 4.
  • both the pedal lever 1 and the electric motor 4 each to be detected by a corresponding sensor, for example by a Hall sensor.
  • corresponding sensors are not shown in Figs. 1 and 2.
  • the method described below is based on two fundamental ideas:
  • the first idea is to divide the travel movement of a motor vehicle into several driving situations and to recommend an accelerator pedal position for each driving situation, which is taken into account taking into account a particularly efficient energy consumption of the drive motor.
  • the recommended accelerator pedal position corresponds to the magnitude of the additional restoring force (F) on the accelerator pedal.
  • the second idea is to network with an environment sensor for detecting the traffic situation for the purpose of energy saving of the drive motor.
  • the environment sensor detects other road users as well as traffic signs that indicate, for example, a speed limit.
  • the powertrain in the motor vehicle consisting of drive motor and gear, has different efficiencies at different engine torques and speeds.
  • operating points are often approached by the driver with very low efficiency. This results in an increased fuel consumption.
  • the operating points are reproducibly shifted in areas of higher efficiency, reduces the losses and thereby reduced fuel and energy consumption.
  • the instructions of the driver In this case, the tool guide is effected via a device for generating an additional restoring force F on the accelerator pedal 1, as has been described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the driver By a positive or negative, additional restoring force F on the accelerator, the driver is given to give lower or stronger gas. While a positive additional restoring force F on the accelerator pedal 1 causes the vehicle operator to reduce the operating force on the accelerator pedal 1, a negative additional restoring force -F on the accelerator pedal 1 causes the driver to operate the accelerator pedal 1 in the direction of increasing the driving force. This depends on the current driving situation.
  • the driving situation is divided into an acceleration drive, a constant drive and a deceleration drive.
  • the size of the additional restoring force F is set depending on the driving situation and the traffic situation.
  • the traffic situation is determined with the aid of environment sensors, as used in driver assistance systems and so-called adaptive cruise control systems.
  • the traffic situation can be based on an electronically stored road map in conjunction with a satellite-based position determination.
  • Fig. 3 In Fig. 3, four controllers Ri, R 2 , R 3 , R 4 and a higher-level control unit R 0 are shown.
  • the controllers Ri, R 2 , R 3 , R 4 are responsible for the above-mentioned different driving situations and are called by the higher-level control unit R 0 . That is, the detection of the driving situation and the decision of which of the following controllers Ri, R 2 , R 3 , R 4 is to be controlled, hits the higher-level control unit R 0 .
  • the first regulator R 1 outputs an additional restoring force F corresponding to the optimum accelerator pedal position during acceleration.
  • the driver is guided by this additional restoring force F to move the accelerator pedal 1 to the optimum position calculated by the first accelerator drive controller R 1 .
  • This optimal accelerator pedal position during acceleration is determined with the aid of a characteristic field, which was determined in advance on a chassis dynamometer. From the map results in the optimal accelerator pedal position with regard to the efficiency of the drive motor.
  • the second controller R 2 outputs the control signal for an additional restoring force F for following drive behind another road user.
  • the second controller R 2 for coordinating the following drive may be identical to a controller of a driver assistance system.
  • the driver assistance system evaluates the data of an environment sensor and constantly calculates the distance to a preceding road user.
  • the controller R 2 is provided for performing a follow-up trip, that an additional restoring force is output, which causes the driver to select an accelerator pedal position, which prevents too close driving on the person in front.
  • the third controller R 3 is responsible for the initiation of deceleration: If the motor vehicle runs too close to an obstacle, this controller R 3 becomes active. The controller R 3 outputs an additional restoring force, so that the accelerator pedal 1 assumes an unactuated position. The driver is thus directed to take his foot completely off the accelerator pedal 1.
  • a Ausrollwegbetician 12 calculates whether the motor vehicle in the
  • the controller selection R 0 is signaled whether it is necessary to roll out, whether one is in an area in which the vehicle can drive behind the obstacle in subsequent driving or whether it can be accelerated further. It always takes into account the speed of the obstruction obstacle as well as the time T required to reach the speed of the obstacle v H indernis.
  • the curve provided with the reference numeral 14 designates the movement of the obstacle.
  • the obstacle in this case is a preceding vehicle.
  • the movement of the motor vehicle at the speed v is designated by the reference numeral 15.
  • the fourth controller R 4 in Fig. 3 outputs the control signal for an additional restoring force F, so that a speed set by a cruise control is realized.
  • Cruise control in this context means a controller which implements the setting and maintenance of a desired speed v of the motor vehicle by the driver.
  • the fourth controller R 4 sets the specifications of the cruise control in a corresponding restoring force on the accelerator pedal 1, and the driver is guided according to this haptic feedback.
  • the higher-level control unit R 0 is provided to activate or deactivate one or more controllers R 1 to R 4 on the basis of the driving situation or the traffic situation.
  • a pedal damper 13 is also shown, the disturbing vibrations on the accelerator pedal 1 and too fast changes of the set additional restoring force F attenuates.
  • the pedal damper 13 smoothes with the help of a filter, the requirements for the additional restoring force to give the driver a pleasant pedal feel.
  • the communication paths of said controllers R 1 to R 4 and the superordinate control unit R 0 , the Ausrollwegbetician 12 and the pedal damper 13 are shown schematically in Fig. 3.
  • a decision logic is used to decide which controller R 1 to R 4 should become active. This logic is based on the Ausrollwegbetician 12 the information whether an obstacle is applied in which must be rolled out immediately, whether the own vehicle in the Next trip or whether the route is free. If there is an obstacle that requires immediate unrolling, it is recommended that the driver select an accelerator pedal position in the off position by selecting the R 4 control. If the vehicle is following another vehicle in following drive, controller R 2 is activated. In the case of a free route, the driver is automatically given the optimum accelerator pedal course for acceleration until the speed set in the cruise control is reached. During acceleration, the controller R 1 is active. Then controller R 4 becomes active and regulates to the speed set in the cruise control.
  • FIGS. 5 to 7 three different traffic situations are explained in order to clarify the method described.
  • the traffic situation is traversed with a temporary speed limit.
  • the starting speed is just under 100km / h.
  • the length of the village is 1000 meters.
  • the total distance of the maneuver is 2800 meters.
  • the speed curve provided with the reference numeral 16 and the associated curve of the cumulative consumption 16 'originate from a comparison vehicle, which has not completed the same route with a device described above and without the method described. Compared to the speed curve 17 and the consumption curve 17 ', which was achieved with the method just described, the following can be seen.
  • FIGS. 6 and 7 again denote the speed curve with the reference numeral 17 and the associated consumption curve 17 'obtained with the described method and using the described device.
  • a comparison curve without the described method is again denoted by 16 or 16 '.
  • FIG. 6 shows the traffic situation "Stop &Go". provides. From the state is accelerated to 100km / h. Then follows a constant drive, then it is delayed again to 0km / h. The total distance is here 1500 meters.
  • Fig. 7 shows the enormous savings potential of energy. Similar to the traffic situation "stop &go" of FIG. 6 is also shown in the illustrated in Fig. 7 Traffic situation accelerates from a standstill to 100km / h. Then follows a constant drive, then it is delayed again to 0km / h. The total distance is here, however, only 1000 meters.
  • the guided acceleration of the regulator R 1 causes the speed curve 17 to approach the target speed of 100 km / h more slowly than the comparison curve 16.
  • the guided acceleration of the regulator R 1 causes the speed curve 17 to approach the target speed of 100 km / h more slowly than the comparison curve 16.
  • the difference 18 in the cumulative consumption again shows the energy efficiency of the method described and the device presented.
  • Part of an energy-efficient driving style is that during the described driving situations of the acceleration drive, the constant drive and the deceleration drive, the manual gear to be selected is suggested to the driver.
  • the core idea of the described method is to expand a device described above for generating an additional restoring force on the accelerator pedal with regard to the functionality of energy-efficient driving.
  • various driving situations can thus be traversed in an energy-efficient manner.
  • the topic of fuel reduction or emission reduction is a global problem of the global automotive industries.
  • the described method and the corresponding device can be used worldwide to significantly reduce the emissions resulting from individual mobility.
  • the procedure and The device can also be used in local passenger transport, for example in buses, and in goods transport, for example in trucks.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal für Kraftfahrzeuge, wobei eine durch eine entsprechende Betätigungskraft herbeigeführte Lageänderung des Gaspedals gegenüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors führt und bei nachlassender Betätigungskraft eine Rückstellkraft das Gaspedal in Richtung seiner Ausgangslage zurückbefördert und wobei ein Stellglied vorgesehen ist, das eine in Rückstellungsrichtung des Gaspedals wirkende zusätzliche Rückstellkraft aufbringt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zu deren Betrieb. Zur energieeffizienten Führung des Kraftfahrzeugs ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) derart gestaltet wird, dass das Gaspedal (1) eine Stellung einnimmt, die den Betriebspunkt des Antriebsmotors in einen Bereich mit höherem Wirkungsgrad verschiebt. Dabei ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Verkehrssituation eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt oder eine Verzögerungsfahrt erkannt wird und die zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) derart gestaltet wird, dass das Kraftfahrzeug energieeffizient geführt wird.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal und Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal für Kraftfahrzeuge, wobei eine durch eine entsprechende Betätigungskraft herbeigeführte Lageänderung des Gaspedals gegenüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors führt und bei nachlassender Betätigungskraft eine Rückstellkraft das Gaspedal in Richtung seiner Ausgangslage zurückbefördert und wobei ein Stellglied vorgesehen ist, das eine in Rückstellungsrichtung des Gaspedals wirkende zusätzliche Rückstellkraft aufbringt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zu deren Betrieb.
Aus der DE 32 32 160 Al ist daher ein Verfahren bekannt, bei dem die Rückstellkraft des Fahrpedals veränderbar ist und dem Fahrzeugführer eine haptische Rückmeldung gibt. Die Rückstellkraft des Fahrpedals wird im Bereich des gesamten Pedalwegs in Abhängigkeit von Kenngrößen, die das Motordrehmoment und die Motor- drehzahl wiedergeben, automatisch eingestellt. Bei dem vorbekannten Verfahren werden dem Fahrzeugführer Informationen, beispielsweise zur Gangwahl, in Form von dem Pedalweg überlagerten Bewegungen, z.B. Vibrationen, übermittelt.
Aus einer Internetveröffentlichung (http: //www. niεsan- global.com/EN/NEWS/2008/ STORY/080804-02-Θ .html) ist ein sogenanntes ECO Pedal bekannt. Bei diesem ECO Pedal wird ein Zielkorridor für die Gaspedalstellung berechnet, der durch eine maximale Gaspedalstellung begrenzt wird. Befindet sich der Fahrzeugführer während eines Beschleunigungsvorgangs oder während einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit in dem genannten Zielkorridor, leuchtet nur eine Kontrollleuchte in einem Anzeigeinstrument grün auf. Nähert sich der Fahrzeugführer einer oberen Schwelle, beginnt die Kontrollleuchte zu blinken und eine zusätzliche Rückstellkraft am Gaspedal weist ihn darauf hin, dass er den effizienten Bereich verlässt. Reduziert der Fahrzeugführer deshalb die Gaspedalstellung, verschwindet die zusätzliche Rückstellkraft. Übertritt der Fahrzeugführer dagegen den Schwellwert, wird fortan eine erhöhte Zusätzliche Rückstellkraft am Gaspedal aufgebracht, die sich aus der normalen passiven Bedienkraft des Pedals und der zusätzlichen Rückstellkraft bei Erreichen des Schwellwerts zusammensetzt. Berechnet wird der Schwellwert dabei aus dem Verbrauch und dem Wirkungsgrad des Antriebsstranges. Eine Adaption der Schaltstrategie ist bei dem vorbekannten ECO Pedal dagegen nicht vorgesehen. Außerdem wird lediglich ein Zielkorridor vorgegeben, der nach minimalem spezifischem Verbrauch berechnet wird und die Dynamik der Beschleunigung nicht ausreichend berücksichtigt. Eine Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern findet nicht statt. Es hat sich gezeigt, dass die bekannt gewordenen Verfahren eine Reihe von der Praxis gestellten Forderungen nicht erfüllen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung darzustellen, die eine höhere Energieeinsparung des Antriebsmotors erzielen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft auf das Gaspedal derart gestaltet wird, dass das Gaspedal eine Stellung einnimmt, die den Betriebspunkt des Antriebsmotors in einen Bereich mit höherem Wirkungsgrad verschiebt. Dabei wird der Möglichkeit Rechnung getragen, dass ein Verlauf, der schnell durch Bereiche höheren spezifischeren Verbrauchs in den Bereich sehr niedrigen Verbrauchs übergeht, in der Summe Energie sparender ist .
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft auf das Gaspedal in Abhängigkeit der Fahrsituation und der Verkehrssituation des Kraftfahrzeugs eingestellt wird. Dabei veranlasst eine negative, zusätzliche Rückstellkraft auf das Gaspedal den Fahrzeugführer zur Ausübung einer Betätigungskraft in Richtung Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors .
Ein grundlegender Erfindungsgedanke ist, dass die Fahrsituation des Kraftfahrzeugs mindestens in eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt und eine Verzögerungsfahrt unterteilt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft auf das Gaspedal während einer Beschleunigungsfahrt derart gestaltet wird, dass das Gaspedal eine optimale Stellung einnimmt, wobei diese optimale Stellung des Gaspedals in Abhängigkeit des Wirkungsgrades des Antriebsmotors und vorzugsweise mit Hilfe von vorab bestimmten Kennfeldern ermittelt wird. Während einer Verzögerungsfahrt wird die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft auf das Gaspedal derart gestaltet, dass das Gaspedal eine unbetätigte Stellung einnimmt. Zur Einleitung der Verzögerungsfahrt wird ein Ausrollweg vor einem stehenden oder sich in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bewegenden Hindernisses berechnet und mit einer vorab bestimmten Ausrollkurve des Kraftfahrzeugs verglichen.
Es ist vorgesehen, dass die Fahrsituation einerseits anhand von dynamischen Größen wie Fahrgeschwindigkeit, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung und Giermoment und andererseits anhand von fahrzeuginternen Größen wie Motorsteuerungsparameter und Getriebesteuerungsparameter bestimmt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Verkehrssituation durch eine Umfeldsensorik zur Erfassung der Fahrbahn, der Streckenführung, der Verkehrszeichen und/oder der stehenden oder fahrenden Hindernisse bzw. Verkehrsteilnehmer bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird die Verkehrssituation mit Hilfe einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte in Verbindung mit einer satellitengestützten Positionsermittlung bestimmt. Ebenso könnten hier mobilfunkgestützte oder auf Car-to-Car-Kommunikation basierende Systeme zur Ermittlung der Verkehrssituation ergänzend oder alternativ zum Einsatz gebracht werden. Erfindungswesentlich ist es, dass in Abhängigkeit der Verkehrssituation eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt oder eine Verzögerungsfahrt erkannt wird und die zusätzliche Rückstellkraft auf das Gaspedal derart gestaltet wird, dass das Kraftfahrzeug energieeffizient geführt wird. Eine weitere Maßnahme zum energieeffizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs wird dadurch erzielt, dass bei einer Beschleunigungsfahrt, einer Konstantfahrt und einer Verzögerungsfahrt dem Fahrzeugführer der zu wählende Gang eines manuellen Getriebes vorgeschlagen wird.
Die genannte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gelöst, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft auf das Gaspedal derart gestalten, dass das Gaspedal eine Stellung einnimmt, die den Betriebspunkt des Antriebsmotors in einen Bereich mit höherem Wirkungsgrad verschiebt.
Die Mittel erkennen in Abhängigkeit der Fahrsituation und/oder der Verkehrssituation eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt oder eine Verzögerungsfahrt und gestalten die zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal derart, dass das Kraftfahrzeug energieeffizient geführt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mittel als Regler ausgeführt sind,
- wobei der erste Regler eine der optimalen Gaspedalstellung beim Beschleunigen entsprechende Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal ausgibt, und
- wobei der zweite Regler eine Zusätzliche Rückstellkraft
(F) auf das Gaspedal zur Folgefahrt hinter einem anderen Verkehrsteilnehmer ausgibt, und
- wobei dritte Regler eine Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal zur Verzögerung des Kraftfahrzeug ausgibt, sodass das Gaspedal eine unbetätigte Stellung einnimmt, und - wobei der vierte Regler eine Zusätzliche Rückstellkraft
(F) auf das Gaspedal ausgibt, sodass eine von einem Tempomat eingestellte Geschwindigkeit realisiert wird, und
- wobei eine übergeordnete Steuereinheit vorgesehen ist, die aufgrund der Fahrsituation und/oder der Verkehrssituation einen oder mehrere Regler aktiviert oder deaktiviert .
Es ist eine Umfeldsensorik vorgesehen, die der übergeordneten Steuereinheit Informationen über die Fahrbahn, der Streckenführung, der Verkehrszeichen und/oder der stehenden oder fahrenden Hindernisse bzw. Verkehrsteilnehmer zur Verfügung stellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen
Fig.l eine schematische Darstellung eines Pedalsystems und einer Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft ;
Fig.2 eine schematische Schnittdarstellung des Pedalsystems aus Fig. 1 zur Erläuterung der Funktionsweise;
Fig.3 eine schematische Darstellung mehrerer Regler und einer übergeordneten Steuereinheit;
Fig.4 ein Zeit-Weg-Diagramm zur Berechung eines Ausrollweges; Fig.5 ein Diagramm, das einer mit einer gezeigten Geschwin- digkeit gefahrenen Wegstrecke den kumulierten Verbrauch gegenüber stellt bei einer Verkehrssituation mit temporärem Tempolimit;
Fig.6 ein der Fig. 5 entsprechendes Diagramm bei einer Verkehrssituation „Stop & Go" und
Fig.7 ein der Fig. 6 entsprechendes Diagramm bei der Verkehrssituation „Stop & Go" mit kürzerer Gesamtwegstrecke als in Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein kompaktes Pedalsystem zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft F am Gaspedal 1. Zu diesem Zweck ist eine Kraftrückstellungseinrichtung im Gehäuse 3 integriert. Das Pedalsystem umfasst im Wesentlichen einen Pedalhebel 11 zur Umsetzung des Fahrerwunsches in Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Ein Elektromotor 4, insbesondere ein Torquemotor als weitere Komponente der Kraftrückstellungseinrichtung kann im bestromten Zustand eine Rückstellkraft auf den Pedalhebel 11 bzw. auf das Gaspedal 1 in Richtung einer Geschwindigkeitsverminderung ausüben. Am Elektromotor 4 ist eine Antriebsscheibe 6 drehbar angeordnet, die mittels einer Antriebsrolle 7 die Rückstellkraft auf den Pedalhebel 1 bzw. auf das Gaspedal 1 ausüben kann. Eine Steuereinheit 10 zur Steuerung des Elektromotors 4 ist ebenfalls im Gehäuse 3 integriert.
Fig. 2 zeigt ein Pedalsystem mit einem Pedalhebel 1 in seiner Nulllage PN. Das heißt, der Fuß des Fahrzeugführers auf den Pedalhebel 1 übt keine Kraft in Richtung Geschwindigkeitserhöhung aus und der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs dreht mit der Leerlaufdrehzahl. Der Pedalhebel 1 ist um den Drehpunkt P schwenkbar, und zwar von einer Nulllage PN bis zur Endlage PE, was in Motordrehzahl übersetzt heißt, von Leerlauf bis Vollgas. In diesem Fall ist im Drehpunkt P des Pedalhebels 1 eine Schenkelfeder als Pedalrückholfeder 2 derart angeordnet, dass sie den Pedalhebel 1 in seine Nulllage PN drückt. Alternativ wäre auch eine linear wirkende Feder als Pedalhebelrückholfeder 2 insbesondere außerhalb des Drehpunkts P denkbar. Der Elektromotor 4 ist um seinen Drehpunkt M schwenkbar, und zwar von seiner Endlage ME bis zu seiner Nulllage MN. Im beschriebenen Fall sind die Drehpunkte P und M des Pedalhebels 1 und des Elektromotors 4 örtlich getrennt. Es wäre aber durchaus ein Pedalsystem möglich, bei dem die beiden Drehpunkte P und M zusammenfallen.
Am Elektromotor 4 ist eine Motorrückholfeder 8 derart angeordnet, dass die Antriebsscheibe 6 des Elektromotors 4 mittels der Antriebsrolle 7 den Pedalhebel 1 ebenfalls in Richtung von dessen Nulllage PN drückt, insbesondere wenn der Elektromotor 4 nicht bestromt ist. Dabei ist hier jeweils ein Ende der Pedalrückholfeder 2 bzw. Motorrückholfeder 8 zumindest in Druckrichtung der Feder 2, 8 fest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Der Winkelbereich, der durch die jeweilige Nulllage MN, PN und Endlage ME, PE der Federn 2, 8 bestimmt ist, ist bei der Motorrückholfeder 8 sowohl bezüglich der Nulllage MN als auch bezüglich der Endlage ME größer als bei der Pedalrückholfeder 2. Dadurch ist gewährleistet, dass die Antriebsscheibe 6 über die Antriebsrolle 7 zu jeder Zeit am Pedalhebel 1 anliegt. Das heißt, dass die Motorrückholfeder 8 zumindest im unbestromten Zustand des Elektromotors 4 immer vorgespannt ist.
Zur Ansteuerung des Elektromotors 4 durch eine im Pedalsystem integrierte Steuereinheit 10 ist es von Vorteil, die jeweilige Win- kellage sowohl des Pedalhebels 1 als auch des Elektromotors 4 jeweils durch einen entsprechenden Sensor, beispielsweise durch einen Hallsensor zu erfassen. Entsprechende Sensoren sind in den Fig. 1 und 2 jedoch nicht dargestellt.
Dem nachfolgend beschriebenen Verfahren liegen zwei grundsätzliche Gedanken zu Grunde: Der erste Gedanke ist es, die Fahrbewegung eines Kraftfahrzeugs in mehrere Fahrsituationen zu unterteilen und für jede Fahrsituation eine Gaspedalstellung zu empfehlen, die unter Berücksichtigung eines besonders effizienten Energieverbrauchs des Antriebsmotors getroffen wird. Die empfohlene Gaspedalstellung korrespondiert mit der Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal. Der zweite Gedanke liegt in der Vernetzung mit einer Umfeldsensorik zur Erkennung der Verkehrssituation zum Zwecke der Energieeinsparung des Antriebsmotors. Die Umfeldsensorik erkennt dabei andere Verkehrsteilnehmer genauso wie Verkehrszeichen, die beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung anzeigen.
Der Antriebsstrang im Kraftfahrzeug, bestehend aus Antriebsmotor und Getriebe, besitzt bei unterschiedlichen Motormomenten und Drehzahlen unterschiedliche Wirkungsgrade. Im Betrieb werden durch den Fahrer aufgrund mangelnden Systemwissens oft Betriebspunkte mit sehr niedrigem Wirkungsgrad angefahren. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch.
Durch das nachfolgend noch näher beschriebene Verfahren werden die Betriebspunkte reproduzierbar in Bereiche höheren Wirkungsgrades verschoben, die Verluste reduziert und dadurch der Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch gesenkt. Dies geschieht durch unmittelbare Anleitung des Fahrzeugführers. Die Anleitung des Fahr- zeugführers erfolgt hierbei über eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft F am Gaspedal 1, wie sie anhand von Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Durch eine positive oder negative, zusätzliche Rückstellkraft F am Gaspedal wird der Fahrer zum geringeren bzw. stärkeren Gas geben angeleitet. Während eine positive, zusätzliche Rückstellkraft F am Gaspedal 1 den Fahrzeugführer dazu veranlasst die Betätigungskraft am Gaspedal 1 zu reduzieren, veranlasst eine negative, zusätzliche Rückstellkraft -F am Gaspedal 1 den Fahrzeugführer zur Betätigung des Gaspedals 1 in Richtung Erhöhung der Antriebskraft. Dies ist abhängig von der aktuellen Fahrsituation. Die Fahrsituation wird in eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt und eine Verzögerungsfahrt unterteilt. Die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft F wird in Abhängigkeit der Fahrsituation und der Verkehrssituation eingestellt. Die Verkehrssituation wird dabei mit Hilfe einer Umfeld- sensorik ermittelt, wie sie auch bei Fahrerassistenzsystemen und sogenannten Adaptive Cruise Control Systemen zum Einsatz kommt. Alternativ kann die Verkehrssituation anhand einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte in Verbindung mit einer satellitengestützten Positionsermittlung erfolgen.
Anhand von Fig. 3 wird nun erläutert, wie die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft F in Abhängigkeit der Fahrsituation eingestellt wird. Wie bereits erwähnt wird die Fahrsituation des
Kraftfahrzeugs in eine Beschleunigungsfahrt beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, eine Konstantfahrt beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit und eine Verzögerungsfahrt beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs unterteilt. Darüber hinaus wird noch eine Folgefahrt definiert, bei der das Kraftfahrzeug hinter einem anderen Verkehrsteilnehmer fährt und diesem Verkehrsteilnehmer folgt. Die Folgefahrt beschreibt damit ein typisches Bild vom Verkehr auf Landstraßen, auf denen nicht überholt werden kann. In Fig. 3 sind vier Regler Ri, R2, R3, R4 und eine übergeordnete Steuereinheit R0 dargestellt. Die Regler Ri, R2, R3, R4 sind für die eben genannten unterschiedlichen Fahrsituationen zuständig und werden von der übergeordneten Steuereinheit R0 aufgerufen. Das heißt, die Erkennung der Fahrsituation und die Entscheidung, welcher der nachfolgend genannten Regler Ri, R2, R3, R4 anzusteuern ist, trifft die übergeordnete Steuereinheit R0.
Der erste Regler R1 gibt eine der optimalen Gaspedalstellung beim Beschleunigen entsprechende zusätzliche Rückstellkraft F aus. Der Fahrzeugführer wird durch diese zusätzliche Rückstellkraft F angeleitet, das Gaspedal 1 in die optimale Stellung, die der erste Regler R1 für die Beschleunigungsfahrt berechnet hat, zu bewegen. Diese optimale Gaspedalstellung beim Beschleunigen wird mit Hilfe eines Kennfeldes bestimmt, das einem Rollenprüfstand vorab ermittelt wurde. Aus dem Kennfeld ergibt sich die optimale Gaspedalstellung im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Antriebsmotors. Der zweite Regler R2 gibt das Stellsignal für eine zusätzliche Rückstellkraft F zur Folgefahrt hinter einem anderen Verkehrsteilnehmer aus. Der zweite Regler R2 zur Koordinierung der Folgefahrt kann mit einem Regler eines Fahrerassistenzsystems identisch sein. Das Fahrerassistenzsystem wertet die Daten einer Umfeldsen- sorik aus und berechnet ständig den Abstand zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer. Während das Fahrerassistenzsystem jedoch eine Abbremsung des Kraftfahrzeugs verursacht, ist bei dem Regler R2 zur Durchführung einer Folgefahrt vorgesehen, dass eine zusätzliche Rückstellkraft ausgegeben wird, die den Fahrzeugführer dazu veranlasst, eine Gaspedalstellung zu wählen, die ein zu nahes Auffahren auf den Vordermann unterbindet. Durch diese Maßnahme kann auf ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs verzichtet wer- den, was unter Energieverbrauchskriterien vorteilhaft ist.
Der dritte Regler R3 ist für die Einleitung der Verzögerungsfahrt zuständig: Läuft das Kraftfahrzeug zu nahe auf ein Hindernis auf, wird dieser Regler R3 aktiv. Der Regler R3 gibt eine zusätzliche Rückstellkraft aus, sodass das Gaspedal 1 eine unbetätigte Stellung einnimmt. Der Fahrzeugführer wird also dahingehend geleitet, dass er seinen Fuß vollständig vom Gaspedal 1 nimmt. Eine Ausrollwegberechnung 12 berechnet, ob das Kraftfahrzeug in der
Schubabschaltung des Antriebsmotors ausrollen soll. In diesem Zusammenhang wird auf die Berechnung eines Ausrollweges in Fig. 4 verwiesen. Abhängig vom aktuellen Abstand vom Hindernis wird der Reglerauswahl R0 gemeldet, ob ausgerollt werden muss, ob man sich in einem Bereich befindet in dem das Fahrzeug in Folgefahrt hinter dem Hindernis herfahren kann oder ob noch weiter beschleunigt werden kann. Dabei wird immer die Geschwindigkeit des Hindernisses VHindernis sowie die Zeit T berücksichtigt, die benötigt wird, um auf die Geschwindigkeit des Hindernisses vHindernis zu gelangen. Im in Fig. 4 dargestellten Zeit-Weg-Diagramm bezeichnet die mit dem Bezugszeichen 14 versehene Kurve die Bewegung des Hindernisses. Das Hindernis ist in diesem Fall ein vorausfahrendes Fahrzeug. Die Bewegung des Kraftfahrzeugs mit der Geschwindigkeit v ist mit dem Bezugszeichen 15 versehen. Aus dem berechneten bzw. gemessenen Abstand ssoll vom Kraftfahrzeug zum Hindernis ergibt sich die Zeit T, die benötigt wird um auf das mit der Geschwindigkeit VHinderms vorausfahrende Fahrzeug auszurollen. Dabei wird ein Sicherheitsabstand sSicherheit=v/2+x berücksichtigt, der sich aus der halben Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs und einem Sicherheitsweg x berechnet. Da das Ausrollen im Schub des Antriebsmotors bei gleichzeitiger Nulllage des Gaspedals 1 stattfindet, ist eine zu Hilfenahme der vorhin angesprochenen Kennfelder des Antriebsmotors notwendig.
Der vierte Regler R4 in Fig. 3 gibt das Stellsignal für eine zusätzliche Rückstellkraft F aus, sodass eine von einem Tempomat eingestellte Geschwindigkeit realisiert wird. Unter einem Tempomat versteht man in diesem Zusammenhang einen Regler, der die Einstellung und Beibehaltung einer vom Fahrzeugführer gewünschten Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs umsetzt. Der vierte Regler R4 setzt die Vorgaben des Tempomats in eine entsprechende Rückstellkraft am Gaspedal 1 um, und der Fahrzeugführer wird entsprechend dieser haptischen Rückmeldung geleitet. Wie bereits erwähnt, ist die übergeordnete Steuereinheit R0 dazu vorgesehen, einen oder mehrere Regler R1 bis R4 aufgrund der Fahrsituation o- der der Verkehrssituation zu aktivieren oder zu deaktivieren.
In Fig. 3 ist außerdem noch ein Pedaldämpfer 13 dargestellt, der störende Vibrationen am Gaspedal 1 und zu schnelle Änderungen der eingestellten zusätzlichen Rückstellungskraft F dämpft. Der Pedaldämpfer 13 glättet mit Hilfe eines Filters die Anforderungen an die zusätzliche Rückstellkraft, um dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl zu vermitteln. Die Kommunikationswege der genannten Regler R1 bis R4 sowie der übergeordneten Steuereinheit R0, der Ausrollwegberechnung 12 und des Pedaldämpfers 13 sind schematisch in Fig. 3 dargestellt.
In der übergeordneten Steuereinheit R0 wird mit Hilfe einer Entscheidungslogik entschieden, welcher der Regler R1 bis R4 aktiv werden soll. Diese Logik erhält basierend auf der Ausrollwegberechnung 12 die Information ob ein Hindernis anliegt bei dem sofort ausgerollt werden muss, ob sich das eigene Fahrzeug in der Folgefahrt befindet oder ob die Strecke frei ist. Liegt ein Hindernis an, bei dem sofort ausgerollt werden muss, wird dem Fahrer durch Auswahl des Reglers R4 eine Gaspedalstellung in der unbetä- tigten Stellung empfohlen. Befindet sich das Fahrzeug in Folgefahrt hinter einem anderen Fahrzeug wird Regler R2 aktiviert. Bei freier Strecke wird dem Fahrer automatisch bis zum Erreichen der im Tempomat eingestellten Geschwindigkeit der optimale Gaspedalstellungsverlauf für eine Beschleunigung vorgegeben. Während der Beschleunigungsfahrt ist der Regler R1 aktiv. Anschließend wird Regler R4 aktiv und regelt auf die im Tempomat eingestellte Geschwindigkeit .
In den Fig. 5 bis 7 werden drei verschiedene Verkehrssituationen erläutert, um das beschriebene Verfahren zu verdeutlichen. In Fig. 5 wird die Verkehrsituation mit einer temporären Geschwindigkeitsbeschränkung durchfahren. Die Startgeschwindigkeit beträgt knapp 100km/h. In 1000m Entfernung befindet sich eine Ortseinfahrt mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung auf 50km/h. Die Länge der Ortschaft beträgt 1000 Meter. Danach kann wiederum auf 100km/h beschleunigt werden. Die Gesamtwegstrecke des Manövers beträgt 2800 Meter. Die mit dem Bezugszeichen 16 versehene Geschwindigkeitskurve und die dazugehörige Kurve des kumulierten Verbrauchs 16' stammt von einem Vergleichsfahrzeug, das nicht mit einer vorhin beschriebenen Vorrichtung und ohne das beschriebene Verfahren dieselbe Strecke absolviert hat. Im Vergleich zu der Geschwindigkeitskurve 17 und der Verbrauchskurve 17', die mit dem eben beschriebenen Verfahren erzielt wurde, zeigt sich folgendes. Bis zur Ortseinfahrt beim Wegpunkt P=IOOOm wird der Fahrzeugführer gleichmäßiger an das bevorstehende Geschwindigkeitslimit herangeführt, während der Vergleichsfahrer länger bei der hohen Geschwindigkeit von knapp unter 100km/h bleibt und erst Vergleichs- weise spät vor der Ortschaft beim Wegpunkt P=IOOOm die Geschwindigkeit reduziert. Die Tatsache, dass eine Ortschaft mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung unmittelbar bevorsteht kann mit Hilfe einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte in Verbindung mit einer satellitengestützten Positionsermittlung erfolgen. Der geführte Fahrzeugführer mit der Geschwindigkeitskurve 17 profitiert dabei von der geführten Schubabschaltung, wie sie vom Regler R3 vorgegeben wird. Das Resultat zeigt die Differenz 18 zwischen dem „normalen" und dem mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens „optimierten" Verbrauchs. In der Ortschaft zwischen den Wegpunkten P=IOOOm und P=2000m sind beide Geschwindigkeitskurven 16 und 17 deckungsgleich bei einer Geschwindigkeit von v=50km/h. Der
Verbrauch an Energie oder Kraftstoff kann sich bei der Ortsdurchfahrt nicht unterscheiden. Mit dem Ende der Ortschaft am Wegpunkt P=2000m beschleunigt der geführte Fahrzeugführer schneller. Die Geschwindigkeitskurve 17 befindet sich daher oberhalb der Vergleichskurve 16. Wie bereits erwähnt wurde, kann es vorteilhaft sein, Betriebspunkte des Antriebsmotors mit schlechtem Wirkungsgrad schnell zu durchlaufen um früher zu Betriebspunkten des Antriebsmotors mit besonders gutem Wirkungsgrad zu gelangen. Durch diese geführt Beschleunigungsfahrt, die anhand des Reglers R1 bereits beschrieben wurde, wird ebenfalls die Energie besonders effizient eingesetzt. Dies zeigt sich durch den Unterschied 18 im kumulierten Verbrauch.
In den Fig. 6 und 7 wird wiederum die mit dem beschriebenen Verfahren und unter Verwendung der beschrieben Vorrichtung erzielte Geschwindigkeitskurve mit dem Bezugszeichen 17 und die dazugehörige Verbrauchskurve mit 17' bezeichnet. Eine Vergleichskurve ohne das beschriebene Verfahren ist wiederum mit 16 bzw. 16' bezeichnet. In Fig. 6 ist die Verkehrsituation „Stop & Go" darge- stellt. Aus dem Stand wird auf 100km/h beschleunigt. Anschließend folgt eine Konstantfahrt, danach wird wieder auf 0km/h verzögert. Die Gesamtwegstrecke beträgt hier 1500 Meter. Die nach dem beschriebenen Verfahren erzielte Geschwindigkeitskurve 17 steigt bis zum Wegpunkt P=200m weniger steil an, das heißt, der Fahrzeugführer wird hier weniger stark beschleunigen, da ihm der Regler Ri eine zusätzliche Gegenkraft F auf das Gaspedal 1 gibt, die ihn dazu veranlassen, weniger stark zu beschleunigen. Das Resultat ist jedoch, dass sich beim Wegpunkt P=250m die Verbrauchskurven 17' und 16' nur sehr geringfügig unterscheiden. Die größere Energieeinsparung ist bei der Verzögerungsfahrt des Kraftfahrzeugs zu erzielen: Während die Geschwindigkeitskurve 17 bereits ab dem Wegpunkt P=800m langsam nach unten geht und damit das Kraftfahrzeug vergleichsweise langsam in der geführten Schubabschaltung des Antriebsmotors dem Stillstand zugeführt wird, fährt der Vergleichsfahrer noch bis zum Wegpunkt P=1200m mit der
Höchstgeschwindigkeit von etwa 100km/h weiter und reduziert dann anschließend schneller seine Geschwindigkeit, um beim Zielpunkt P=1500m im Stillstand zu sein. Dazu muss allerdings beim Wegpunkt P=800m bereits die Information vorliegen, dass sich das Fahrzeug beim Zielpunkt P=1500m im Stillstand befinden muss. Diese Information kann von einem bereits am Zielpunkt stehenden Fahrzeug per Car-to-Car-Kommunikation übermittelt werden, da das andere Fahrzeug beispielsweise am Ende eines Verkehrsstaus steht. Die eben angesprochene Energieeinsparung verdeutlicht der Unterschied 18 zwischen der kumulierten Verbrauchskurve 17' nach diesem Verfahren und der Vergleichsverbrauchskurve 16' ohne Fahreranleitung.
Beinahe noch deutlicher zeigt das Diagramm in Fig. 7 das enorme Einsparpotential an Energie. Ähnlich zu der Verkehrssituation „Stop&Go" nach Fig. 6 wird auch bei der in Fig. 7 dargestellten Verkehrssituation aus dem Stand auf 100km/h beschleunigt. Anschließend folgt eine Konstantfahrt, danach wird wieder auf 0km/h verzögert. Die Gesamtwegstrecke beträgt hier jedoch nur 1000 Meter. Die geführte Beschleunigung des Reglers R1 führt dazu dass die Geschwindigkeitskurve 17 langsamer der Zielgeschwindigkeit von 100km/h nähert als die Vergleichskurve 16. Die geführte
Schubabschaltung führt dazu, dass bereits ab dem Wegpunkt P=300m die Geschwindigkeit reduziert wird (siehe Geschwindigkeitskurve 17). Dagegen bleibt der Vergleichsfahrer bis zum Wegpunkt P=750m bei der Höchstgeschwindigkeit von 100km/h und verzögert das Vergleichsfahrzeug erst ab diesem Wegpunkt P=750m. Der Unterschied 18 im kumulierten Verbrauch zeigt wiederum die Energieeffizienz des beschriebenen Verfahrens und der vorgestellten Vorrichtung.
Zu einer energieeffizienten Fahrweise gehört, dass dem Fahrzeugführer während der beschriebenen Fahrsituationen der Beschleunigungsfahrt, der Konstantfahrt und der Verzögerungsfahrt der zu wählende Gang eines manuellen Getriebes vorgeschlagen wird.
Kerngedanke des beschriebenen Verfahrens ist es, eine eingangs beschriebene Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal hinsichtlich der Funktionalität des energieeffizienten Fahrens zu erweitern. In Kombination mit einer Um- feldsensorik oder einem Fahrerassistenzsystem können somit verschiedene Fahrsituationen energieeffizient durchfahren werden.
Die Thematik der Kraftstoffreduktion oder Emissionsreduktion ist ein globales Problem der weltweiten Automobilbranchen. Das beschriebene Verfahren und die korrespondierende Vorrichtung können weltweit eingesetzt werden, um die durch Individualmobilität entstehenden Emissionen deutlich zu reduzieren. Das Verfahren und die Vorrichtung sind auch im Personennahverkehr, beispielsweise in Bussen, und im Gütertransportverkehr, beispielsweise bei Lastkraftwagen einsetzbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal für Kraftfahrzeuge, wobei eine durch eine entsprechende Betätigungskraft herbeigeführte Lageänderung des Gaspedals (1) gegenüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors führt und bei nachlassender Betätigungskraft eine Rückstellkraft das Gaspedal (1) in Richtung seiner Ausgangslage zurückbefördert und wobei ein Stellglied (2) vorgesehen ist, das eine in Rückstellungsrichtung des Gaspedals (1) wirkende zusätzliche Rückstellkraft (F) aufbringt, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal
(1) derart gestaltet wird, dass das Gaspedal (1) eine Stellung einnimmt, die den Betriebspunkt des Antriebsmotors in einen Bereich mit höherem Wirkungsgrad verschiebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal
(1) in Abhängigkeit der Fahrsituation und der Verkehrssituation des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine negative, zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal
(1) den Fahrzeugführer zur Ausübung einer Betätigungskraft in Richtung Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors veranlasst .
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituation des Kraftfahrzeugs in eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt und eine Verzögerungsfahrt unterteilt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal
(1) während einer Beschleunigungsfahrt derart gestaltet wird, dass das Gaspedal (1) eine optimale Stellung einnimmt, wobei diese optimale Stellung des Gaspedals (1) in Abhängigkeit des Wirkungsgrades des Antriebsmotors und vorzugsweise mit Hilfe von vorab bestimmten Kennfeldern ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal
(1) während einer Verzögerungsfahrt derart gestaltet wird, dass das Gaspedal (1) eine unbetätigte Stellung einnimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einleitung der Verzögerungsfahrt ein Ausrollweg vor einem stehenden oder sich in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bewegenden Hindernisses berechnet wird und mit einer vorab bestimmten Ausrollkurve des Kraftfahrzeugs verglichen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituation einerseits anhand von dynamischen Größen wie Fahrgeschwindigkeit, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung und Giermoment und andererseits anhand von fahrzeuginternen Größen wie Motorsteuerungsparameter und Getriebesteuerungsparameter bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrssituation durch eine Umfeldsensorik zur Erfassung der Fahrbahn, der Streckenführung, der Verkehrszeichen und/oder der stehenden oder fahrenden Hindernisse bzw. Verkehrsteilnehmer bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrssituation mit Hilfe einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte in Verbindung mit einer satellitengestützten Positionsermittlung bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Verkehrssituation eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt oder eine Verzögerungsfahrt erkannt wird und die zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) derart gestaltet wird, dass das
Kraftfahrzeug energieeffizient geführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrzeugführer bei einer Beschleunigungsfahrt, einer Konstantfahrt und einer Verzögerungsfahrt dem Fahrzeugführer der zu wählende Gang eines manuellen Getriebes vorgeschlagen wird.
13. Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal für Kraftfahrzeuge, wobei eine durch eine entsprechende Betätigungskraft herbeigeführte Lageänderung des Gaspedals (1) gegenüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Antriebsmotors führt und bei nachlassender Betätigungskraft eine Rückstellkraft das Gaspedal (1) in Richtung seiner Ausgangslage zurückbefördert und wobei ein Stellglied (2) vorgesehen ist, das eine in Rückstellungsrichtung des Gaspedals (1) wirkende zusätzliche Rückstellkraft (F) aufbringt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (R0 bis R4) vorgesehen sind, die die Größe der zusätzlichen Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) derart gestalten, dass das Gaspedal (1) eine Stellung einnimmt, die den Betriebspunkt des Antriebsmotors in einen Bereich mit höherem Wirkungsgrad verschiebt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (R0 bis R4) in Abhängigkeit der Fahrsituation und/oder der Verkehrssituation eine Beschleunigungsfahrt, eine Konstantfahrt oder eine Verzögerungsfahrt erkennen und die zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) derart gestalten, dass das Kraftfahrzeug energieeffizient geführt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (R0 bis R4) als Regler (Ri bis R4) ausgeführt sind,
- wobei der erste Regler (Ri) eine der optimalen Gaspedalstellung beim Beschleunigen entsprechende Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) ausgibt, und
- wobei der zweite Regler (R2) eine Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) zur Folgefahrt hinter einem anderen Verkehrsteilnehmer ausgibt, und
- wobei dritte Regler (R3) eine Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) zur Verzögerung des Kraftfahrzeug ausgibt, sodass das Gaspedal (1) eine un- betätigte Stellung einnimmt, und
- wobei der vierte Regler (R4) eine Zusätzliche Rückstellkraft (F) auf das Gaspedal (1) ausgibt, sodass eine von einem Tempomat eingestellte Geschwindigkeit realisiert wird, und
- wobei eine übergeordnete Steuereinheit (R0) vorgesehen ist, die aufgrund der Fahrsituation und/oder der Verkehrssituation einen oder mehrere Regler (Ri bis R4) aktiviert oder deaktiviert.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfeldsensorik vorgesehen ist, die der übergeordneten Steuereinheit (R0) Informationen über die Fahrbahn, der Streckenführung, der Verkehrszeichen und/oder der stehenden oder fahrenden Hindernisse bzw. Verkehrsteilnehmer zur Verfügung stellt.
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