DE102010038516A1

DE102010038516A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010038516A1
Application number: DE102010038516A
Authority: DE
Inventors: Matthias Marcus Wellhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Es wird ein Verfahren (500) zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals (130) eines Fahrzeugs (100) vorgeschlagen, wobei das Verfahren (500) einen Schritt des Einlesens (510) eines ersten Beschleunigungswertes (ax) der eine Beschleunigungskomponente des Pedals (130) repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes (az), der eine zur ersten Beschleunigungskomponente (ax) senkrechte Beschleunigungskomponente (az) des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes (ωy) aufweist, der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals (130) im Fahrzeug (100) repräsentier. Ferner umfasst das Verfahren (500) einen Schritt des Bestimmens (520) und Plausibilisierens der Pedalstellung des Pedals (130) unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Für zukünftige Bremssysteme sind Pedalweggeber (auch als PWG abgekürzt) bekannt und unerlässlich (insbesondere bei Brake-by-wire-Systemen, Hybrid- und Elektrofahrzeugen). Aktuelle PWG gibt es in zwei Ausführungsvarianten: translatorisch messend, d. h. es besteht ein direkter Kontakt zum Bremspedal, und bei Betätigung des Pedals wird über die Messung des Weggebers die Position des Pedals ermittelt. Die andere Methode misst rotatorisch, d. h. in der Aufhängung des Pedals wird mittels Magnetfeld und Hallsensortechnik die Position bzw. Drehung des Pedals um die Aufhängung detektiert.
Weiterhin sind moderne Drehratensensorcluster und ESP (ESP elektronisches Stabilitätsprogramm) sowie Rollover-Sensoren in Integrationskonzepten wie AB plus und ESPi bekannt, die mit mikromechanischen Sensorkombimodulen funktionieren. Ein mikromechanisches Sensorkombimodul ist ein Chip, der typischerweise zwei Beschleunigungen in zwei unabhängigen Achsen misst und gleichzeitig eine Drehrate, typischerweise um die dritte dazu senkrechte Achse misst. Im Falle der ESP-Sensorik besteht ein Modul aus a(x)- und a(y)-Sensor und einem Sensor für die Drehrate ω(z) um die Hochachse z. Für eine Rollover-Funktion wird ein Modul mit den Achsen a(y), a(z) und ω(x) verwendet. Diese Module beinhalten zusätzlich auch noch einen kleinen ASIC (ASIC = anwender-spezifischer integrierter Schaltkreis), der Sensorüberwachung und Datenvorverarbeitung übernimmt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Einlesen eines ersten Beschleunigungswertes der eine Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes, der eine zur ersten Beschleunigungskomponente senkrechte Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes, der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals im Fahrzeug repräsentiert; und
– Bestimmen und Plausibilisieren der Pedalstellung des Pedals unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

– eine Schnittstelle zum Einlesen eines ersten Beschleunigungswertes der eine Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes, der eine zur ersten Beschleunigungskomponente senkrechte Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes, der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals im Fahrzeug repräsentiert; und
– eine Einheit zum Bestimmen und Plausibilisieren der Pedalstellung des Pedals unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.

Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Steuergerät oder eine Vorrichtung, das/die ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Insbesondere kann das Steuergerät Einrichtungen aufweisen, die ausgebildet sind, um je einen Schritt des Verfahrens auszuführen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter dem Steuergerät oder der Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerätverstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, wenn das Programm auf einem Steuergerät oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs sehr einfach, kostengünstig und sich erkannt werden kann, wenn hierzu zwei Beschleunigungswerte sowie eine Drehrate verwendet werden. Diese drei Werte können sehr einfach durch einen Kombisensor erfasst bzw. geliefert werden, der bereits in Serienproduktion in hoher Stückzahl zur Verfügung steht und somit kostengünstig ist. Für die Bestimmung und/oder Plausibilisierung der Pedalstellung werden insbesondere ein erster Beschleunigungswert und ein zweiter Beschleunigungswert verwendet, die Beschleunigungen repräsentieren, die in zueinander orthogonalen Achsen erfasst worden. Beispielsweise kann der erste Beschleunigungswert eine Beschleunigung repräsentieren, die in Richtung einer Hochachse des Fahrzeugs orientiert ist, während der zweite Beschleunigungswert eine Beschleunigung repräsentiert, die in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert ist. Der Drehratenwert kann einen Wert einer Drehrate repräsentieren, die um einen Aufhängungspunkt des der damals im Fahrzeug orientiert ist. Insbesondere kann dabei der Drehratenwert einen Wert einer Drehrate repräsentieren, die um eine Achse wird, die senkrecht zu den Achsen ausgerichtet ist, für die der erste und zweite Beschleunigungswert erfasst werden. Beispielsweise kann aus dem ersten und zweiten Beschleunigungswert erkannt werden, dass das Pedal von einer Ausgangsstellung ihr eine Endstellung durchgetreten wurde. In diesem Fall wird sich die Beschleunigung, die zuvor in Richtung der Erdbeschleunigung orientiert ist, der Beschleunigung (oder den Niederkirchen Beschleunigung) des Fahrzeugs in Fahrtrichtung annähern. Zugleich wird sich diejenige Beschleunigung, die zuvor in Fahrtrichtung (oder entgegen der Fahrtrichtung) orientiert ist der Erdbeschleunigung annähern. Dieses sollte daraus, dass das Pedal beim Durchtreten über einen Winkel von 90 Grad bewegt wird, so dass sich die zueinander senkrecht gemessenen Beschleunigungen, die den ersten und zweiten Beschleunigungswert repräsentieren, ineinander überführen lassen (eventuell auch antiparallel). Wird das Pedal des Fahrzeugs nicht vollständig durchgetreten, wird die Überführung der beiden Beschleunigungswerte zu einem bestimmten Zeitpunkt abgebrochen, so dass aus den beiden Beschleunigungswerten dennoch die tatsächliche Pedalstellung ermittelt werden kann. Zugleich kann er beispielsweise durch die Auswertung des Drehratenwertes sichergestellt werden, dass die aus dem ersten und zweiten Beschleunigungswert bestimmte Pedalstellung auch korrekt ist. Hierzu kann der Drehratenwert derart ausgewertet werden, dass ebenfalls erkannt wird, um welche Wegstrecke das Pedal durchgetreten wurde. Auch kann die tatsächliche Pedalstellung unter Verwendung eines Beschleunigungswerts und des Drehratenwertes bestimmt werden, wobei der andere Beschleunigungswert dann zur Plausibilisierung ist der bestimmten Pedalstellung verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun ein bereits gut ausgereifter und breit verfügbarer Kombisensor eingesetzt werden kann, der zwei zueinander senkrechte Beschleunigungen sowie eine Drehrate um eine dritte Achse messen kann, wobei die dritte Achse jeweils senkrecht zu den Achsen ist, für die die beiden Beschleunigungen bestimmt werden. Derartige Sensoren ermöglichen nicht nur eine sehr einfache und kostengünstige Bestimmung und Plausibilisierung einer Pedalstellung einem Fahrzeug sondern bieten eine sehr robuste und damit zuverlässige Bestimmung der tatsächlichen Pedalstellung eines Pedal seinem Fahrzeug.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes bestimmt werden und die bestimmte Pedalstellung unter Verwendung des Drehratenwertes plausibilisiert werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Bestimmung der Pedalstellung technisch und numerisch sehr einfach durchführbar ist.
Auch kann in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung des ersten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes bestimmt werden und die bestimmte Pedalstellung unter Verwendung des zweiten Beschleunigungswertes plausibilisiert werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine flexible Nutzung der zur Verfügung stehenden Daten zur Bestimmung und Plausibilisierung der Pedalstellung eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann auch zur internen Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Sensors ein Umschalten der Verwendung der erhaltenen Größen zur Bestimmung der Pedalstellung und zur Plausibilisierung der Pedalstellung erfolgen. In diesem Fall lässt sich bei einer Abweichung des Ergebnisses für die Pedalstellung auf einen Fehler oder einen Defekt im Sensor schließen, möglicherweise sogar auf den Ort des Fehlers oder Defektes in dem Sensor.
Um eine besonders präzise Ermittlung der Pedalstellung zu erhalten, kann im Schritt des Einlesens ferner eine Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingelesen werden und im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung ferner unter Verwendung des eingelesenen Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere einer zeitlichen Ableitung der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Insbesondere kann im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung einer Differenz zwischen dem ersten oder zweiten Beschleunigungswert und einem von der Fahrtgeschwindigkeit abgeleiteten Wert bestimmt werden. Die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann beispielsweise von einem weiteren Sensor bereitgestellt und über einen Datenbus eingelesen werden. Insbesondere bei einem Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs können hierdurch Fehler bei der Bestimmung der Pedalstellung kompensiert werden, die nicht durch eine Beschleunigung bedingt sind, die beim Durchtreten des betreffenden Pedals bedingt sind.
Auch kann im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung ein Filtern des ersten oder zweiten Beschleunigungswertes, des Drehratenwertes oder eines von diesen Größen abgeleiteten Wertes erfolgen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass kurzzeitige Störungen, die beispielswiese durch eine Beschleunigungsvariationen bei einer Geländefahrt auftreten, nicht das prinzipielle Messergebnis, d. h. die zu erfassende Pedalstellung verzerren oder verfälschen.
Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Einlesens ferner die Erdbeschleunigung eingelesen wird, wobei im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung der eingelesenen Erdbeschleunigung bestimmt wird. Eine der der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine konstante Beschleunigungskomponente in Richtung der Erdbeschleunigung aus dem ersten und/oder zweiten Beschleunigungssignal herausgefiltert bzw. kompensiert werden kann. Hierdurch wird das erste und/oder zweite Beschleunigungssignal präziser in Bezug auf eine tatsächliche Beschleunigung beim Durchtreten des Pedals, so dass die erhaltene Pedalstellung weniger störungsanfällig bestimmt werden kann.
Günstig ist auch ein Verfahren zur Betätigung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
die Schritte eine vorstehend beschriebenen Verfahren, um eine Pedalstellung eines Bremspedals des Fahrzeugs zu ermitteln; und
Betätigen einer Bremse des Fahrzeugs ansprechend auf die ermittelte Pedalstellung.
Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine sehr robuste und dennoch sehr präzise Bestimmung der tatsächlichen Pedalstellung möglich ist. Weitere Fahrerassistenzfunktionen können dann dieses zuverlässige Signal über die tatsächliche Pedalstellung verwenden, um entsprechende Sicherheitsfunktionen einleiten zu können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Assistenzsystems eines Fahrzeugs günstig, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– die Schritte eines vorstehend beschriebenen Verfahrens; und
– Aktivieren des Assistenzsystems des Fahrzeugs ansprechend auf den ersten und/oder zweiten Beschleunigungswert und/oder auf den Drehratenwert, wenn eine vorbestimmte Pedalstellung des Pedals des Fahrzeugs in den Schritten des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt und plausibilisiert wurde.

Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Zusatznutzen des Sensors zur Bestimmung der Pedalstellung zur Plausibilisierung und/oder Auslösung von Assistenzsystemen bzw. Personenschutzmittel des Fahrzeugs verwendet werden kann. Beispielsweise kann der erste und/oder zweite Beschleunigungswert bei einem durchgetretenen Pedal zur Plausibilisierung eines Aufpralls des Objekts auf das Fahrzeug verwendet werden. In diesem Fall würde auf das Fahrzeug zumindest eine Beschleunigungskomponente in der Fahrtrichtung wirken, so dass der Aufprall auch aus dem ersten und/oder der zweiten Beschleunigungswert in dieser Pedalstellung erkennbar sein wird. Auch kann der erste und/oder zweite Beschleunigungswert zur Einstellung einer Dämpfungscharakteristik von Dämpfern des Fahrzeugs verwendet werden, beispielsweise wenn festgestellt wird, dass bei nicht-betätigtem Pedal sich eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Erdbeschleunigung variiert. In diesem Fall würde das Fahrzeug über einen unebenen Untergrund fahren, so dass das erste und/oder zweite Beschleunigungssignal zur Anpassung der Dämpfungscharakteristik von Dämpfern des Fahrzeugs und somit zur Erhöhung des Fahrtkomforts vorteilhaft verwendbar ist.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild von Komponenten, die zur Umsetzung der vorlegenden Erfindung verwendet werden können;
2a–c Darstellungen in Seitenansicht, in denen unterschiedliche Pedalstellungen wiedergegeben sind;
3 Diagramme, die einen Signalverlauf von Beschleunigungssignalen des Kombisensormoduls wiedergeben;
4 Diagramme, in denen ein korrigierter Signalverlauf der Beschleunigungssignale wiedergegeben ist; und
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei. die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/Schritt oder nur das zweite Merkmal/Schritt aufweist.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ansatz zu schaffen, der es ermöglicht, einen extrem kostenoptimierten, berührungslos messenden PWG zu realisieren. Das Fahrzeug verfügt bei dem nachfolgend noch näher vorgestellten. Ansatz vorzugsweise über einen PWG, der kontaktlos ist und ein mirkomechanisches Sensormodul enthält. Die Signale des Sensorkombimoduls, die bereits für andere Produkte wie AB plus, ESPi, DCU, ISU und DRS verfügbar sind, werden dann intelligent weiterverwendet. Zusätzlich können die gewonnenen Sensorsignale auch noch für andere Funktionen mit verwendet werden. Im Wesentlichen werden für den hier vorgeschlagenen Satz somit die Signale verarbeitet, die von diesem hochintegrierten kostengünstigen Sensor bereitgestellt werden, um aus diesen Signalen die tatsächliche Pedalstellung zu erhalten.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist somit die Verwendung eines ultra-low-cost PWG auf Basis von Beschleunigungs- und Drehratensensorsignalen, insbesondere die Verwendung von bereits breit verfügbaren, hochopotimierten mikromechanischen Sensorkombimodulen. Ein Vorteil der Verwendung eines solchen Sensors gegenüber der translatorischen PWG-Variante ist darin zu sehen, dass der Low-Cost PWG nicht das Pedal berührend, also berührungslos misst und gegenüber der rotatorischen Variante deutlich günstiger und technisch einfacher ausgestaltet und somit auch robuster gegenüber Störungen ist. Ein zusätzlicher Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass der Sensor dadurch, dass er drei unabhängige Sensorsignale misst, sehr robust ist, da sich die Sensorsignale gegenseitig plausibilisieren lassen. Eine zusätzliche mögliche Nutzung der Sensorsignale für weitere Funktionen ist ein weiterer Vorteil.
Zur Realisierung des nachfolgend noch näher bestimmen Ansatzes wird zunächst eine grobe Übersichtsskizze in 1 dargestellt, die eine Anordnung von Komponenten zur Umsetzung der Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel wiedergibt. Dabei ist in der 1 ein Fahrzeug 100 dargestellt, welches in eine Fahrtrichtung 110 fahren kann. Weiterhin ist im Bereich des Fahrerfußraums 120 eines oder mehrerer Pedale 130 angeordnet, die ein vorstehend genanntes Kombisensormodul 140 aufweisen. Dieses Kombisensormodul 140 ist dabei vorzugsweise an einem Befestigungspunkt des Pedals am Fahrzeug 100 angebracht, so dass es eine Drehrate des Pedals um den Befestigungspunkt beim Durchtreten des Pedals messen kann. Weiterhin ist dieses Kombisensormodul 140 mit einer Auswerteeinheit 150 verbunden, die auch die Vorrichtung zum Bestimmen der Pedalstellung des. Pedals des Fahrzeugs darstellt. Diese Auswerteeinheit 150 erhält dann von dem Kombisensormodul 140 die entsprechenden Signale, das heißt zwei Beschleunigungssignale, die Beschleunigungen in zwei zueinander senkrecht orientierten Achsen repräsentieren sowie ein Drehratensignal, welches die Drehrate um den Befestigungspunkt des Pedals am Fahrzeug repräsentiert. In diesem Zusammenhang ist auch anzumerken, dass die Erfindung nicht nur eine Drehrate um den Befestigungspunkt des Pedal als ein präsentieren braucht, vielmehr kann auch eine beliebige Drehrate des Pedals in einer bestimmten Entfernung von Befestigungspunkt des Pedals am Fahrzeug erfasst und an die Auswerteeinheit weitergegeben werden.
Diese Auswerteeinheit 150 wiederum kann eine bestimmte Pedalstellung an eine weitere Fahrerassistenzeinheit 160 übermitteln, die eine entsprechende Fahrerassistenzfunktion, wie beispielsweise eine ABS-Funktion, eine ESP-Funktion oder Ähnliches ansteuert. Ferner kann die Auswerteeinheit 150 auch Signale, insbesondere jeweils zwei Beschleunigungssignale und ein Drehratensignal für mehr als ein Pedal aus werden. Insbesondere können bei drive-by-wire-Fahrzeugen, bei denen keine mechanische Kraftübertragung der Steuerelemente auf entsprechende Aktors erfolgt, die Pedalstellung in aller Pedale durch die hier vorgestellte Erfindung bestimmt und plausibilisiert werden. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die Anwendung auf ein einziges Pedal des Fahrzeugs beschränkt.
Gemäß dem hier nachfolgend noch detaillierter beschriebenen Ansatz wird somit vorgeschlagen, als low-cost PWG ein mikromechanisches Sensorkombimodul 140 an der Achse des Pedals (typischerweise des Bremspedals, die Erfindung ist aber auch auf andere Pedale anwendbar) gemäß der Darstellungen aus 2 anzubringen und aus den Signalen dieses Sensorkombimoduls 140 einen die Pedalstellung des Pedals des Fahrzeugs 100 ermittelnden PWG darzustellen. Dabei misst das Sensorkombimodul 140 bei Pedalbetätigung die Drehrate um die Achse der Aufhängung des Pedals. Einerseits kann aus den erhaltenen Signalen direkt der Gradienten der Rotationsbewegung gewonnen werden (also wie schnell wird gebremst), um aus der Drehrate als Zusatznutzen direkt eine initiierte Notbremsung zu erkennen (die dann beispielswiese auch automatisch von der Assistenzeinheit 160 durchgeführt werden kann). Durch Integration der Drehrate wird der Drehwinkel erhalten, der ausgehend von der zuletzt abgespeicherten Winkelposition die neue Pedalstellung wiedergibt und am Ende der Bewegung oder kontinuierlich in einem Speicher überschrieben wird. Damit ist zu jedem Zeitpunkt die Pedalstellung verfügbar.
Aus den beiden Beschleunigungen kann man zusätzlich und vor allem unabhängig die Pedalstellung ermitteln. Diese Position kann dann mit der durch die Drehrate gewonnenen Position abgeglichen und plausibilisiert werden, wobei auch eine Fehlfunktion erkannt werden kann. Die Bestimmung der Position des Pedals aus den beiden Beschleunigungen ist etwas aufwendiger, kann aber direkt auf dem ASIC 150, d. h. der Auswerteeinheit realisiert sein. Die Auswerteeinheit 150 kann auch direkt in dem Kombisensormodul 140 integriert sein, um weiteren Bauraum einzusparen.
Je nach Pedalstellung sind die Beschleunigungssignale teilweise von den Fahrzeugbeschleunigungen und -verzögerungen überlagert. Diesen Einfluss kann man gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung auf zwei verschiedene Arten entfernen bzw. kompensieren: Entweder man kann den Einfluss direkt intern durch adäquates Band- oder Tiefpassfiltern entfernen oder man korrigiert das Signal mit der Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. der über den CAN-Bus erhaltenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs), skaliert mit dem Sinus bzw. Cosinus des aktuellen Pedalstellungswinkels.
Auf diese Weise können bei unterschiedlichen Pedalstellungen unterschiedliche. Sensorsignale erhalten werden, wobei diese Sensorsignale im Umkehrschluss wieder auf die entsprechende Pedalstellung schließen lassen.
Beispielsweise zeigt die schematische Darstellung aus 2a ein Pedal in Grundstellung. In dieser Stellung wirkt eine Beschleunigung a(z) nach unten und misst ausschließlich die Erdbeschleunigung. Eine Beschleunigungskomponente in Fahrtrichtung, d. h. eine Beschleunigung a(x) in x-Richtung, beträgt im Mittel 0, dies Beschleunigungskomponenten sensiert jedoch den Verlauf von Beschleunigung und Bremsung des Fahrzeugs mit. Als Drehrate ω(y) wird ohne Pedalbetätigung ein Wert von 0 erhalten. Dies bedeutet, dass für die Darstellung aus 2a der folgende Zusammenhang gilt: a_x = –dv_x/dt a_z = 1g = 9,81 m/s²
In der schematischen Darstellung aus 2b ist ein Pedal in Endstellung (d. h. bei Vollausschlag) dargestellt. Hierbei tritt eine Beschleunigung a(z) von 0 im Mittel auf, wobei auf diesen Beschleunigungswert die Bremsverzögerung und Beschleunigung des Fahrzeugs wirken. Im Endeffekt wirkt das Durchtreten des Pedals wie eine Verdrehung des Bezugskoordinatensystems des am Aufhängungspunkt des Fahrzeugs befestigten Kombisensors.
In der schematischen Darstellung aus der 2c ist ein Pedal in Mittelstellung dargestellt. In dieser Stellung wirkt ein Offset-Anteil der Erdbeschleunigung auf die Beschleunigungen a(z) und a(x), der etwa a_x ≈ a_z ≈ 0,5·√2·1g ≈ 0,7·1g beträgt. Beide Signale werden ferner gegenphasig von der Fahrzeugbeschleunigung und -verzögerung anteilmäßig überlagert.
Aus den Diagrammen der 3 sind die schematischen die Beschleunigungsverläufe bzw. -werte passend zu den bis dargestellt.
Der linken Darstellung aus 3 ist der Verlauf der Beschleunigungen in z-Achse und in x-Achse bei einem Pedal in einer Grundstellung gemäß der 2a wiedergeben. In der mittleren Darstellung aus 3 ist der Verlauf der Beschleunigungen in z-Achse und in x-Achse bei einem Pedal in Endstellung, das heißt bei Vollausschlag, dargestellt. In dem linken und dem mittleren Diagramm ist ersichtlich, dass die Beschleunigung in x-Richtung (linkes Diagramm) sich um den Wert 0 bewegt, je nachdem welche Fahrtbeschleunigung des Fahrzeugs auf das Kombisensormodul wirkt. Gleiches gilt bei dem mittleren Diagramm für die Beschleunigungen in z-Richtung. Im rechten Diagramm aus der 3 ist ein Wert für die Beschleunigungen in x- unter z-Richtung zu erkennen, die sich jeweils bei der zwischen dem Maximalwert und einem Nullwert bewegen und je nach Fahrtbeschleunigung die gegenphasig erhöht oder erniedrigt werden.
Entweder können diese Werte schon direkt zur Plausibilisierung der durch die Drehrate allein bestimmten Pedalposition verwendet werden, oder die Verläufe werden durch Filtern oder Korrektur gemäß der nachfolgend dargestellten Formeln (1) und (2) korrigiert, so dass die zahlenmäßigen Niveaus der beiden Beschleunigungen ein Maß für die Pedalstellung ergeben.
In den beiden Darstellungen aus 4 sind die jeweils korrigierten Signale für die Beispiele aus 2 (d. h. das Pedal ist in der Grundstellung) und eines leicht eingetretenen Pedals wiedergegeben, dabei ist jeweils die Komponente der Erdbeschleunigung aus dem Sensorsignal kompensiert worden, die vom Fahrzeug aus gesehen senkrecht nach unten wirkt.
Um die entsprechenden Messwerten durch die jeweils wirkenden Beschleunigungskomponenten korrigieren zu können, können die folgenden Formeln (1) und (2) verwendet werden: a_z,Ausgabe = a_z,Sensor – sinφ_y·v ._x, und (1) a_x,Ausgabe = a_x,Sensor – cosφ_y·v ._x, (2) wobei in diesen Formeln zur mathematischen Korrektur der Beschleunigungssignale, mit a_z,Ausgabe die korrigierte Beschleunigung in z-Richtung, mit a_z,Sensor die vom Kombisensor erfasste Beschleunigung in z-Richtung, mit a_x,Ausgabe die korrigierte Beschleunigung in x-Richtung. mit a_x,Sensor die vom Kombisensor erfasste Beschleunigung in x-Richtung, mit φ_y der Drehwinkel um den Aufhängungspunkt des Pedals und mit v_x die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet ist. Mittels dieser Gleichungen kann der Einfluss der Fahrzeug-Beschleunigung mittels der beispielsweise über den CAN-Bus eingelesenen, von einem weiteren Sensor bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs korrigiert werden. Ferner kann auch der aktuelle Pedalwinkels ermittelt werden. Eine andere Alternative der vorliegenden Erfindung wäre auch eine geeignete Signalfilterung, um kurzzeitige Änderungen der Beschleunigung oder der Geschwindigkeit kompensieren zu können.
Bei Vollbetätigung der Bremse ist der Beschleunigungswert a(z) auch als Größe eines virtuellen zusätzlichen peripheren Crash- oder Plausibilitätssensors einsetzbar. Hierfür sollte muss der vorstehend beschriebene neuartige PWG mit dem Airbag-Steuergerät verbunden sein, wie dies exemplarisch in der 1 durch die Verbindung der Auswerteeinheit 150 zur Assistenzfunktionseinheit 160 dargestellt ist. Im durchgetretenen Zustand ist dabei die Pedalstellung bereits bekannt, so dass eine Variation eines der Beschleunigungswerte als ein Aufprall eines externen Objekts auf das Fahrzeug interpretiert werden kann. Im unbetätigten Zustand kann der Beschleunigungswert a(z) zur Dämpferregelung mit genutzt werden; dazu sollte der PWG an die Steuerung der aktiven Dämpferregelung angeschlossen sein, wie dies ebenfalls in der 1 durch die Verbindung der Auswerteeinheit 150 zur Assistenzfunktionseinheit 160 dargestellt ist. Bei unbetätigtem Zustand oder konstanter Pedalstellung (z. B. Vollausschlag) kann auch die Drehrate zur Nickstabilisierung verwendet werden.
Im Zuge der immer weiteren Vernetzung der aktiven und passiven Sicherheit, Nutzung von Synergien, Suche von neuen Anwendungsfällen für bestehende Komponenten und Kostenersparnis stellt der vorliegende Ansatz eine sehr vorteilhafte, sehr kostenoptimierte Produktlösung für einen PWG basierend auf einern bereits kostenoptimierten, sehr hoch integrierten und ausgereiften Sensorkombimoduls dar. Damit könnten weitere kostenreduzierenden Scale-Effekte deutlich vergrößert werden und gleichzeitig die Stückzahl für die Sensormodule zusätzlich angehoben werden.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren 500 zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren 500 einen Schritt des Einlesens 510 eines ersten Beschleunigungswertes, der eine Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes, der eine zur ersten Beschleunigungskomponente senkrechte Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes aufweist, der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals im Fahrzeug repräsentiert. Weiterhin umfasst das Verfahrene einen Schritt des Bestimmens 520 und Plausibilisierens der Pedalstellung des Pedals unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.

Claims

Verfahren (500) zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals (130) eines Fahrzeugs (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Einlesen (510) eines ersten Beschleunigungswertes (a_x) der eine Beschleunigungskomponente des Pedals (130) repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes (a_z), der eine zur ersten Beschleunigungskomponente (a_x) senkrechte Beschleunigungskomponente (a_z) des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes (ω_y), der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals (130) im Fahrzeug (100) repräsentiert; und – Bestimmen (520) und Plausibilisieren der Pedalstellung des Pedals (130) unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (520) und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes bestimmt wird und die bestimmte Pedalstellung unter Verwendung des Drehratenwertes plausibilisiert wird.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (520) und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung des ersten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes bestimmt wird und die bestimmte Pedalposition unter Verwendung des zweiten Beschleunigungswertes plausibilisiert wird.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (510) ferner eine Fahrtgeschwindigkeit (v_x) des Fahrzeugs eingelesen wird und im Schritt des Bestimmens (520) und Plausibilisierens die Pedalstellung ferner unter Verwendung des eingelesenen Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere einer zeitlichen Ableitung der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung ein Filtern des ersten oder zweiten Beschleunigungswertes, des Drehratenwertes oder eines von diesen Größen abgeleiteten Wertes erfolgt.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (510) ferner die Erdbeschleunigung eingelesen wird, wobei im Schritt des Bestimmens (520) und Plausibilisierensdie Pedalstellung unter Verwendung der eingelesenen Erdbeschleunigung bestimmt wird.
Verfahren zur Betätigung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – die Schritte des Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, um eine Pedalstellung eines Bremspedals des Fahrzeugs zu ermitteln; und – Betätigen einer Bremse des Fahrzeugs ansprechend auf die ermittelte Pedalstellung.
Verfahren zur Ansteuerung eines Assistenzsystems eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – die Schritte eines Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und – Aktivieren des Assistenzsystems des Fahrzeugs ansprechend auf den ersten und/oder zweiten Beschleunigungswert und/oder auf den Drehratenwert, wenn eine vorbestimmte Pedalstellung des Pedals des Fahrzeugs in den Schritten des Verfahrens (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt und plausibilisiert wurde.
Vorrichtung (140, 150) zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals (130) eines Fahrzeugs (100), wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: – eine Schnittstelle (140) zum Einlesen eines ersten Beschleunigungswertes der eine Beschleunigungskomponente (a_x) des Pedals (130) repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes (a_z), der eine zur ersten Beschleunigungskomponente (a_x) senkrechte Beschleunigungskomponente (a_z) des Pedals repräsentiert und eines Drehratenwertes (ω_y), der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals (130) im Fahrzeug (100) repräsentiert; und – eine Einheit (150) zum Bestimmen und Plausibilisieren der Pedalstellung des Pedals (130) unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einem Steuergerät oder einer Vorrichtung (500) ausgeführt wird.