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Dokumentenidentifikation DE102006018837A1 25.10.2007
Titel Fahrpedalsystem
Anmelder Bayerische Motoren Werke AG, 80809 München, DE
Erfinder Wugeditsch, Peter, 80637 München, DE;
Höss, Bernhard, Dr., 80637 München, DE;
Kell, Thomas, Dr., 83674 Gaißach, DE;
Heckelmann, Jürgen, 80997 München, DE;
Soika, Doris, 80992 München, DE
DE-Anmeldedatum 22.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006018837
Offenlegungstag 25.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse F02D 41/02(2006.01)A, F, I, 20060422, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02D 45/00(2006.01)A, L, I, 20060422, B, H, DE   G05G 1/14(2006.01)A, L, I, 20060422, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Fahrpedalsystem, umfassend ein Fahrpedal zur Vorgabe eines Fahrerwunsches sowie eine eingangsseitig mit dem Fahrpedal und ausgangsseitig mit einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmoments gekoppelte Steuereinheit. Die Steuereinheit steuert die Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von einer Fahrpedalcharakteristik an, über die der Fahrerwunsch in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung ermittelbar ist. Gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass der Fahrerwunsch zusätzlich in Abhängigkeit von der Fahrpedalgeschwindigkeit ermittelt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fahrpedalsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In der Regel erfolgt die Berechnung des vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal vorgegebenen Fahrerwunschmoments in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrpedalstellung durch ein Motorsteuergerät. Dabei wird die Fahrpedalcharakteristik durch ein in dem Steuergerät hinterlegtes Kennfeld beschrieben. Dieses Fahrpedalcharakteristik-Kennfeld bildet das Fahrerwunschmoment in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung und der Drehzahl der Antriebsmaschine ab. Hierbei wird beispielsweise ein Faktor aus dem Kennfeld ermittelt, auf dessen Grundlage in dem Steuergerät das gewünschte Motormoment berechnet und auf dieser Basis Motorsteuergrößen wie die zuzuführende Kraftstoff- und/oder Luftmenge und/oder ein entsprechender Zündwinkel bestimmt werden. Intern bekannt ist es ferner, bei Fahrzeugen eine manuelle Umschaltfunktion vorzusehen, wobei der Fahrer durch manuelle Betätigung eines Befehlsgebers in einen Sportbetrieb umschalten kann. Dabei wird im Sportbetrieb auf sportlich abgestimmte Kennfelder umgeschaltet, bei denen der Fahrerwunsch ebenfalls in Abhängigkeit von Fahrpedalwinkel und Motordrehzahl ermittelt und ein entsprechendes Steuersignal zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Die sportlich abgestimmten Kennfelder unterscheiden sich von denen des Normalbetriebs lediglich dadurch, dass schon bei kleineren Pedalwegen höhere Momentvorgaben erzeugt und an die Brennkraftmaschine weitergeleitet werden.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Systeme zur Anpassung der Schaltcharakteristik von automatisiert schaltenden Getrieben in Abhängigkeit von der Fahrpedalgeschwindigkeit bekannt. Aus der DE 38 84 627 T2 ist ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit automatischem Getriebe beschrieben, bei dem aus der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrpedals (Fahrpedalgeschwindigkeit) bei fahrendem Fahrzeug ermittelt wird, ob ein Fahrer erhöht beschleunigen will oder nicht. Dabei wird angenommen, dass der Fahrer, wenn er erhöht beschleunigen will, das Fahrpedal schneller bewegt, als wenn er wenn das Fahrzeug mit normaler Beschleunigung bewegen möchte. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Fahrpedal-Grenzgeschwindigkeit wird ein stationäres Fahrprogramm beendet und auf ein Sport-Fahrprogramm umgeschaltet. In dem automatisch eingestellten Sport-Fahrprogramm erfolgt eine automatische Gangstufeneinstellung gemäß hinterlegter Sport-Schaltkennlinien. Ein weiteres Steuerungssystem für ein automatisiert schaltendes Getriebe in Abhängigkeit von der Fahrpedalgeschwindigkeit ist aus der (in der vorstehend genannten Druckschrift zitierten) FR-A-26 02 724 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrpedalsystem zu schaffen, welches sowohl in Verbindung mit automatisiert schaltenden Getrieben als auch insbesondere in Verbindung mit Handschaltgetrieben eine bestmögliche Fahrbarkeit des Fahrzeugs gewährleistet. Dies betrifft sowohl den Konstantfahrbereich für alle Gangstufen als auch Beschleunigungsvorgänge in allen Geschwindigkeitsbereichen und in allen Gangstufen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bisherige Fahrpedalcharakteristik-Kennlinien derart ausgelegt sind, dass eine möglichst harmonische Abstimmung gewährleistet ist, was heißen soll, dass das Fahrzeug in allen Fahrsituationen für jeden Fahrer gut fahrbar sein sollte. Dies bedeutet aber gleichzeitig, dass jede Kennlinie hier nur einen Kompromiss aus guter Dosierbarkeit und ausreichend spontanem Ansprechverhalten der Antriebsmaschine darstellt. Einzige bislang bekannte Möglichkeit diesen Kompromiss zu verbessern stellt die eingangs beschriebene Möglichkeit (interner Stand der Technik) der manuellen Umschaltung in einen Sportbetrieb bei Handschaltern dar. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Erfindungsgemäß umfasst das Fahrpedalsystem ein Fahrpedal zur Vorgabe eines Fahrerwunsches (Fahrerwunschmoment) sowie eine Steuereinheit zur Umsetzung des Fahrerwunsches in ein Steuersignal zur (unmittelbaren) Ansteuerung einer Antriebseinrichtung (insbesondere einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschine). Die Steuereinheit steuert die Antriebseinrichtung erfindungsgemäß in Abhängigkeit von einer Fahrpedalcharakteristik an, mittels der der Fahrerwunsch abhängig von einer aktuellen Fahrpedalstellung und der aktuellen Fahrpedalgeschwindigkeit ermittelt und ein Steuersignal zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung erzeugt wird.

Mit Vorteil ist die Fahrpedalcharakteristik als Kennfeld ausgebildet, wobei der Fahrerwunsch in Abhängigkeit von Fahrpedalstellung, Motordrehzahl der Antriebseinrichtung und Fahrpedalgeschwindigkeit ermittelt wird. Alternativ hierzu kann die Fahrpedalcharakteristik auch durch ein Berechnungsmodell online ermittelt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Fahrpedalcharakteristik beziehungsweise das entsprechende Kennfeld derart ausgebildet, dass bei geringeren Fahrpedalgeschwindigkeiten eine niedrige Empfindlichkeit des Fahrpedalsystems und damit eine entsprechend gute Dosierbarkeit des Fahrerwunschmoments gewährleistet ist. Analog hierzu ist das Kennfeld derart ausgebildet, dass bei höheren Fahrpedalgeschwindigkeiten eine höhere Empfindlichkeit des Fahrpedalsystems und damit eine entsprechend starke Spontanität des Fahrpedalsystems, bzw. der über das Fahrpedalsystem angesteuerten Antriebseinrichtung, sichergestellt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird überwacht, ob die Fahrpedalgeschwindigkeit über einen vorbestimmten Pedalweg (bzw. Pedalwegabschnitt) eine vorbestimmte Fahrpedalgeschwindigkeit über- oder unterschreitet. Sollte eine derartige Über- oder Unterschreitung über einen kompletten vorbestimmten Pedalweg vorliegen, wird die dieser Fahrpedalgeschwindigkeit zugehörige Fahrpedalcharakteristik verändert. Im Falle einer Unterschreitung wird die Fahrpedalcharakteristik dahingehend angepasst, dass die Empfindlichkeit erhöht wird – also eine stärkere (stärker als bei dieser Pedalgeschwindigkeit vorgesehene) Momentvorgabe i.A.v. dem Pedalweg erzeugt wird. Entsprechend wird bei einer Überschreitung die Fahrpedalcharakteristik dahingehend angepasst, dass die Empfindlichkeit verringert wird – also eine kleinere Momentvorgabe i.A.v. Pedalweg erzeugt wird. Hierdurch wird ein zu plötzlicher Momentensprung über sehr kurze Pedalwege verhindert.

Tritt also zum Beispiel ein Fahrer anfangs über einen ersten Pedalweg sehr langsam auf das Fahrpedal, tritt er daran anschließend über einen zweiten Pedalweg schnell und daran anschließend wieder langsam auf das Fahrpedal, wird die Antriebseinrichtung über die Steuereinheit derart angesteuert, dass während des ersten Pedalweges eine Steuerung gemäß einem Kennfeld mit flachen Anstieg der Fahrpedalcharakteristik erfolgt, während des zweiten Pedalweges eine Steuerung gemäß einem Kennfeld mit steilerem Anstieg der Fahrpedalcharakteristik erfolgt und während des dritten Pedalwegabschnittes wieder eine Steuerung gemäß einem Kennfeld mit flacherem Anstieg der Fahrpedalcharakteristik erfolgt. In einem anderen Fall betätigt ein Fahrer das Fahrpedal zuerst schnell und daran anschließend langsam – oder in einer beliebigen anderen Art und Weise. In jedem Fall ist sicherzustellen, dass durch die Steuereinheit immer wieder zuverlässig derselbe definierte Nulllastpunkt und ein immergleicher definierter Volllastpunkt als absolute Bezugspunkte angefahren werden – obwohl der Verlauf der Fahrpedalprogression als Relativsystem ermittelt wird. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem bei Betätigung des Fahrpedals in Beschleunigungsrichtung ein vorbestimmter Fahrpedalweg als Ausgleichsbereich genutzt wird, um die individuell sich ergebende Fahrpedalcharakteristik in dem Bereich bis zu der vorgegebenen unteren Grenze des Ausgleichsbereichs auf den Volllastpunkt hin zu entwickeln. Zum Beispiel könnte der Pedalwegbereich zwischen 60% und 100% der Pedalwegauslenkung als so genannter Ausgleichsbereich genutzt werden, um die individuell sich ergebende Fahrpedalcharakteristik in dem Bereich bis 60% auf den Volllastpunkt hin zu entwickeln. Im einfachsten Fall kann hier ein linearer Verlauf zwischen dem sich bei 60% Fahrpedalweg ergebenden Lastpunkt und dem bei 100% Fahrpedalweg gewünschten vorbestimmten Volllastpunkt gewählt werden.

Bei der Betätigung des Fahrpedals in Richtung Nulllastpunkt (Zurücknehmen des Fahrpedals) kann ein unterer vorbestimmter Ausgleichsbereich definiert werden. Zum Beispiel könnte bei einem Zurücknehmen des Fahrpedals ein Ausgleichsbereich zwischen 15% Fahrpedalweg und 0% Fahrpedalweg als Ausgleichsbereich genutzt werden, um die individuell sich ergebende Fahrpedalcharakteristik (ermittelte Fahrpedalcharakteristik in Abhängigkeit von der Fahrpedalgeschwindigkeit) auf den Nulllastpunkt hin zu entwickeln. Auch hier kann für den einfachsten Fall wieder ein linearer Kennlinienverlauf angenommen werden.

Vorzugsweise ist die Fahrpedalcharakteristik bzw. das Fahrpedalcharakteristik-Kennfeld derart ausgebildet, dass alle Kennlinien den gleichen Anfangs- und den gleichen Endpunkt aufweisen. Mit Vorteil weist das Kennfeld eine obere und eine untere Fahrpedalcharakteristik-Kennlinie zur Begrenzung des Kennfeldes auf. Hierdurch werden zu empfindliche und zu träge Reaktionen des Fahrpedalsystems weitgehend vermieden.


Anspruch[de]
Fahrpedalsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend

– ein Fahrpedal zur Vorgabe eines Fahrerwunsches,

– eine eingangsseitig mit dem Fahrpedal und ausgangsseitig mit einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmoments koppelbare Steuereinheit,

– wobei die Steuereinheit die Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von einer Fahrpedalcharakteristik, insbesondere einem Fahrpedalcharakteristik-Kennfeld, wodurch der Fahrerwunsch in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung ermittelbar ist, ansteuert,

– und wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass der Fahrerwunsch zusätzlich in Abhängigkeit von der Fahrpedalgeschwindigkeit ermittelt wird.
Fahrpedalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Fahrpedalgeschwindigkeitsbereich mit geringer Pedalgeschwindigkeit eine geringe Empfindlichkeit bzw. ein hoher Grad an Dosierbarkeit und in einem Fahrpedalgeschwindigkeitsbereich mit erhöhter Pedalgeschwindigkeit eine hohe Empfindlichkeit bzw. ein hoher Grad an Spontanität der Antriebseinrichtung gewährleistet ist. Fahrpedalsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrpedalcharakteristik immer den gleichen Anfangspunkt und den gleichen Endpunkt aufweist. Fahrpedalsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrpedalcharakteristik durch eine untere Fahrpedalcharakteristik-Kennlinie und eine obere Fahrpedalcharakteristik-Kennlinie begrenzt ist. Fahrpedalsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass für den Fall, dass über einen vorbestimmten Pedalweg bzw. Pedalwegabschnitt eine vorbestimmte Pedalgeschwindigkeit nicht erreicht wird oder für den Fall, dass über einen vorbestimmten Pedalweg bzw. Pedalwegabschnitt eine vorbestimmte Pedalgeschwindigkeit überschritten wird, die dieser Pedalgeschwindigkeit zugrunde liegende Fahrpedalcharakteristik verändert wird.






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