DE10331754A1

DE10331754A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der auf ein Fahrpedal einer Fahrpedaleinrichtung eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft

Info

Publication number: DE10331754A1
Application number: DE2003131754
Authority: DE
Inventors: Mario Kustosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-10
Also published as: CN1576546A; FR2857629A1; CN100408829C; FR2857629B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der auf ein Fahrpedal (2) einer Fahrpedaleinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, dass die Einstellung abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch (K) des Kraftfahrzeugs erfolgt, wobei der momentane Kraftstoffverbrauch (K) aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft (F¶W¶) oder der Antriebskraft (F¶AN¶) und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (v¶Fzg¶) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der auf ein Fahrpedal einer Fahrpedaleinrichtung eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung beschreibt die bisher unveröffentlichte DE 102 51 035.0 . Dort wird eine Stelleinrichtung vorgestellt, welche die am Fahrpedal wirkende Rückstellkraft abhängig von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einstellt.

Vorteile der Erfindung

Indem das erfindungsgemäße Verfahren eine Einstellung der auf das Fahrpedal wirkenden Rückstellkraft abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs vorsieht, erhält der Fahrer eine mit dem Fuß fühlbare Rückmeldung über den momentanen Kraftstoffverbrauch, da eine veränderte Rückstellkraft am Fahrpedal eine entsprechende Anpassung der Betätigungskraft bedingt. Die Rückmeldung erfolgt an den Fuß des Fahrers und damit an das Organ, mit welchem er die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs maßgeblich bestimmt. Folglich ist ein fühlbarer und direkter Zusammenhang zwischen der einen bestimmten Kraftstoffverbrauch hervorrufenden Geschwindigkeits- und Beschleunigungsan forderung einerseits und der Reaktion hierauf als veränderte Rückstellkraft am Fahrpedal andererseits gegeben, was in vorteilhafter Weise eine kurze Reaktionszeit des Fahrers auf einen veränderten Kraftstoffverbrauch erwarten läßt.

Vorzugsweise wird die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft mit steigendem Kraftstoffverbrauch erhöht. Die dann erforderliche erhöhte Betätigungskraft am Fahrpedal wird vom Fahrer zum einen als Signal empfunden, die Geschwindigkeit und damit den Kraftstoffverbrauch zu drosseln, zum anderen stellt sie ein Hemmnis dar, die Geschwindigkeit weiter zu erhöhen.

Der momentane Kraftstoffverbrauch K wird aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft F_W oder der Antriebskraft F_AN und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg ermittelt. K = FW·vFzg bzw. K = FAN·vFzg

Dabei können die Größen Fahrwiderstandskraft F_W und Antriebskraft F_AN alternativ als Berechnungsgrundlage herangezogen werden, da während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs zwischen diesen Größen folgende Gleichgewichtsbeziehung gilt FAN (Antriebskraft) = FW (Fahrwiderstandskraft)

Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei welchen der Kraftstoffverbrauch über die eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt wird, ergibt sich der Vorteil einer Messung ohne nennenswerten Zeitverzug. Folglich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine im wesentlichen totzeitfreie und schnelle Reaktion auf eine Geschwindigkeits- und Beschleunigungsanforderung in Form einer veränderten Rückstellkraft am Fahrpedal, was sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten und damit auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.

Die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs zur Erzeugung einer Stellgröße für eine Stelleinrichtung, welche die Rückstellkraft des Fahrpedals verstellt oder einstellt, erfolgt in einer Berechnungseinheit, welche beispielsweise in ein Motorsteuergerät einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs integriert ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Besonders bevorzugt wird die Fahrwiderstandskraft F_W aus einer Summe von Fahrwiderständen ermittelt wird, welche den Luftwiderstand F_L, den Rollwiderstand F_RO und den Steigungswiderstand F_ST beinhaltet.

Dann wird der momentane Kraftstoffverbrauch K vorzugsweise nach folgender Gleichung ermittelt K = FW·vFzg d.h. K = (FRO + FL + FST)·vFzg wobei
F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs,
F_L der Luftwiderstand des Fahrzeugs,
F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs,
v_Fzg Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg stellt eine Größe dar, welche aus dem Motorsteuergerät ständig abrufbar ist. Der Luftwiderstand F_L kann aus folgender Gleichung ermittelt werden: FL = C·vFzg wobei
C das Produkt aus Luftwiderstandsbeiwert, der Fahrzeugstirnfläche und der halben Luftdichte ist.

Die Summe aus dem Rollwiderstand des Fahrzeugs F_RO und dem Steigungswiderstand des Fahrzeugs F_ST kann aus der Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Antriebskraft F_AN und der Fahrwiderstandskraft F_W ermittelt werden (Fahrwiderstandsgleichung) FRO + FST = a·mfzg – FAN – FL wobei
a die momentane Fahrzeugbeschleunigung,
m_fzg die Fahrzeugmasse,
F_AN die Antriebskraft des Fahrzeugs,
F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs,
F_L der Luftwiderstand,
F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs ist.

Die momentane Fahrzeugbeschleunigung a wird mittels eines Beschleunigungssensors direkt gemessen oder bevorzugt aus Differentiation der Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg berechnet.

Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Fahrpedalmoduls mit einstellbarer Rückstellkraft;
2 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrensschritte des Verfahrens zur Einstellung der auf ein Fahrpedal einer Fahrpedaleinrichtung eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 gezeigte aktive Fahrpedalmodul 1 eines Kraftfahrzeugs beinhaltet ein vom Fahrer betätigbares Fahrpedal 2, welches durch eine gegen die Betätigungskraft wirkende Rückstell-Sollkraft F_pedsoll belastet ist. Das Fahrpedalmodul 1 weist eine aus Maßstabsgründen nicht gezeigte Stelleinrichtung auf, zur Einstellung der Rückstell-Sollkraft F_pedsoll am Fahrpedal 2. Eine solche Stelleinrichtung ist in der DE 102 51 035.0 ausführlich beschrieben, auf deren diesbezüglichen Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Vorzugsweise wird die Rückstell-Sollkraft F_pedsoll durch ein elektrisches Signal eines Motorsteuergeräts einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Außerdem wird die Winkelstellung w_ped des Fahrpedals 2 elektronisch erfaßt. Weiterhin ist eine vorzugsweise in das Motorsteuergerät intergrierte Regeleinrichtung vorhanden, welche die am Fahrpedal 2 wirkende Rückstell-Istkraft F_pedist ständig auf die Rückstell-Sollkraft F_pedsoll einregelt.
Die Sollwertbildung der Rückstell-Sollkraft F_pedsoll erfolgt abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch K des Kraftfahrzeugs. Erfindungsgemäß wird der momentane Kraftstoffverbrauch K aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft F_W oder der Antriebskraft F_AN und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg ermittelt. K = FW·vFzg (1)bzw. K = FAN·vFzg (2)
Dabei können die Größen Fahrwiderstandskraft F_W und Antriebskraft F_AN alternativ als Berechnungsgrundlage herangezogen werden, da während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs zwischen diesen Größen folgende Gleichgewichtsbeziehung gilt FAN (Antriebskraft) = FW (Fahrwiderstandskraft) (3)
Die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs K zur Erzeugung einer Stellgröße für die Stelleinrichtung erfolgt in einer Berechnungseinheit 4, welche beispielsweise in das Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs integriert ist (2).
Vorzugsweise wird als Berechnungsgrundlage die Fahrwiderstandskraft F_W herangezogen, welche aus einer Summe von Fahrwiderständen ermittelt wird, welche beispielsweise den Luftwiderstand F_L, den Rollwiderstand F_RO und den Steigungswiderstand F_ST beinhaltet. Darüber hinaus können in die Fahrwiderstandskraft F_W noch weitere Fahrwiderstände einbezogen werden, wie beispielsweise der Windwiderstand, welche im vorliegenden Falle jedoch vernachlässigt wird.
Dann wird der momentane Kraftstoffverbrauch K vorzugsweise nach folgender Gleichung ermittelt K = FW·vFzg (4)d.h. K = (FRO + FL + FST)·vFzg wobei
F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs,
F_L der Luftwiderstand des Fahrzeugs,
F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs,
v_Fzg Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg stellt eine Größe dar, welche aus dem Motorsteuergerät ständig abrufbar ist. Der Luftwiderstand F_L kann aus folgender Gleichung ermittelt werden: FL = C·vFzg (5)wobei
C das Produkt aus Luftwiderstandsbeiwert, der Fahrzeugstirnfläche und der halben Luftdichte ist.
Die Summe aus dem Rollwiderstand des Fahrzeugs F_RO und dem Steigungswiderstand des Fahrzeugs F_ST kann aus der Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Antriebskraft F_AN und der Fahrwiderstandskraft F_W ermittelt werden (Fahrwiderstandsgleichung) FRO + FST = a·mfzg – FAN – C·vFzg 2 (6)wobei
a die momentane Fahrzeugbeschleunigung,
m_fzg die Fahrzeugmasse,
F_AN die Antriebskraft des Fahrzeugs,
F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs,
C·v_Fzg ² = F_L der Luftwiderstand,
F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs ist.
Die momentane Fahrzeugbeschleunigung a wird mittels eines Beschleunigungssensors direkt gemessen oder bevorzugt mittels Differentiation der Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg berechnet. Die Antriebskraft F_AN des Fahrzeugs wird beispielsweise aus dem Antriebsmoment und dem momentanen Übersetzungsverhältnis berechnet. Letztlich kann folglich die Summe aus dem Rollwiderstand des Fahrzeugs F_RO und dem Steigungswiderstand des Fahrzeugs F_ST gemäß Gleichung (6) von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg und von der Antriebskraft F_AN abgeleitet werden. Da bei der Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung a die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg differenziert wird, muß das Ergebnis gefiltert werden, wozu eine Filtereinrichtung 6 vorgesehen ist.
Ausgangsgrößen der Berechnungseinheit 4 sind folglich die Fahrwiderstandskraft F_W und die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg. In der Berechnungseinheit sind Fahrwiderstandskennfelder 10 gespeichert, welche diese Größen gemäß Gleichung (4) in Bezug zu einem momentanen Kraftstoffverbrauch K setzen und Letzteren in Bezug zu einer bestimmten Rückstellkraft F_ped am Fahrpedal. Eine Koordinatoreinheit 8, in welche weitere Anforderungen an die Rückstellkraft F_ped wie bei spielsweise eine kurzzeitige Überhöhung im Rahmen einer Kick-Down-Funktion eingehen, erzeugt schließlich das elektrische Signal für die Rückstell-Sollkraft F_pedsoll, welches in das Fahrpedalmodul 1 eingesteuert wird.

Claims

Verfahren zur Einstellung der auf ein Fahrpedal (2) einer Fahrpedaleinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch (K) des Kraftfahrzeugs erfolgt, wobei der momentane Kraftstoffverbrauch (K) aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft (F_W) oder der Antriebskraft (F_AN) und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwiderstandskraft (F_W) aus einer Summe von Fahrwiderständen ermittelt wird, welche den Luftwiderstand (F_L), den Rollwiderstand (F_RO) und den Steigungswiderstand (F_ST) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Kraftstoffverbrauch (K) nach folgender Gleichung ermittelt wird K = (FRO + FL + FST)·vFzg wobei K der Kraftstoffverbrauch F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs, F_L der Luftwiderstand des Fahrzeugs, F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs, v_Fzg Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftwiderstand (F_L) aus folgender Gleichung ermittelt wird FL = C·vFzg wobei F_L der Luftwiderstand, C das Produkt aus Luftwiderstandsbeiwert, der Fahrzeugstirnfläche und der halben Luftdichte, v_Fzg die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus dem Rollwiderstand des Fahrzeugs (F_RO) und dem Steigungswiderstand des Fahrzeugs (F_ST) aus einer Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Antriebskraft (F_AN) und zumindest einigen der Fahrwiderstände ermittelt wird (Fahrwiderstandsgleichung) FRO + FST = a·mfzg – FAN – FL wobei a die momentane Fahrzeugbeschleunigung, m_fzg die Fahrzeugmasse, F_AN die Antriebskraft des Fahrzeugs, F_RO der Rollwiderstand des Fahrzeugs, F_L der Luftwiderstand, F_ST der Steigungswiderstand des Fahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Fahrzeugbeschleunigung (a) mittels eines Beschleunigungssensors direkt gemessen oder aus Differentiation der Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) berechnet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) und die momentane Antriebskraft (F_AN) direkt oder indirekt aus Größen bestimmt werden, welche in einem Motorsteuergerät verarbeitet werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft mit steigendem Kraftstoffverbrauch erhöht wird.
Vorrichtung zur Einstellung der auf ein Fahrpedal (2) einer Fahrpedaleinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass die Einstellung der Rückstellkraft abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch (K) des Kraftfahrzeugs erfolgt, und dass eine Berechnungseinheit (4) zur Ermittlung des momentanen Kraftstoffverbrauchs (K) aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft (F_W) oder der Antriebskraft (F_AN) und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) vorgesehen ist.