DE19951119A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer FahrzeugsInfo
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem eine Betätigungsgröße eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements erfaßt und mittels einer vorgegebenen Zuordnung in eine Steuergröße umgesetzt wird. Die Zuordnung ist dabei vom Fahrer durch einen Einstellmechanismus veränderbar.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung eines Fahrzeugs.
In Fahrzeugen werden vielfach Steuersysteme eingesetzt, die
in Abhängigkeit von der Betätigung eines vom Fahrer betätig
baren Bedienelements wenigstens eine Steuergröße (Fahrer
wunsch, Sollwerte, etc.) zur Einstellung wenigstens einer
Betriebsgröße des Fahrzeugs bilden. Als Beispiel für derar
tige Steuersysteme seien sogenannte elektronische Gaspedal
systeme (drive-by-wire) genannt, bei denen abhängig von der
Fahrpedalbetätigung ein Drehmoment der Antriebseinheit ein
gestellt wird, elektrisch gesteuerte Bremssysteme (brake-by-
wire), bei denen abhängig von der Bremspedalbetätigung die
an den Rädern erzeugten Bremskräfte eingestellt werden, oder
elektrisch gesteuerte Kupplungssysteme, bei denen die Kupp
lungsbetätigung aus dem aus der Kupplungspedalbetätigung ab
geleitet wird. Derartige Steuersysteme sind bekannt, eine
elektrisch gesteuerte Bremsanlage beispielsweise aus dem
SAE-paper 960991 "Electrohydraulic Brake System - The First
Approach to Brake-By-Wire Technology" von. Wolf-Dieter Jon
ner, Hermann Winner, Ludwig Dreilich und Eberhardt Schunck.
Dort wird eine Betätigungsgröße eines Bremspedals gemessen,
beispielsweise mittels eines Weg- oder Kraftsensors, und ab
hängig von dem erfaßten Meßsignal ein Fahrerwunschwert, ins
besondere in Form eines Sollverzögerungswertes, als Steuer
größe ermittelt. Dabei wird eine vorgegebene Zuordnung der
Betätigungsgröße zur Steuergröße (Fahrerwunschwert) verwen
det. Abhängig vom Fahrerwunschwert werden unter Berücksich
tigung von weiteren Betriebsgrößen, wie beispielsweise der
Istverzögerung, der Sollbremskraftverteilung zwischen Vor
der- und Hinterachse, Sollwerte (beispielsweise Drucksoll
werte) zur Steuerung der einzelnen Radbremskräfte gebildet.
Die Zuordnung zwischen Pedalbetätigungsgröße und Fahrer
wunschwert ist z. B. mittels einer Kennlinie fest vorgegeben.
Entsprechendes gilt auch für elektronische Gaspedalsysteme
bzw. elektronisch gesteuerte Kupplungen. Fahrerindividuelle
Einflüsse sind ausgeschlossen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren
Hilfe die Zuordnung der Betätigungsgröße eines vom Fahrer
betätigbaren Bedienelements zu einer aus dieser Betätigungs
größe abgeleiteten Steuergröße fahrerindividuell gestaltet
werden kann.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi
gen Patentansprüche erreicht.
Die Veränderungsmöglichkeit der Zuordnung zwischen einer Be
tätigungsgröße eines Bedienelements und einer daraus abge
leiteten Steuergröße zur Steuerung einer Betriebsgröße eines
Fahrzeugs, d. h. des Zusammenhangs zwischen Pedalbetätigung
und ihrer Wirkung auf das Fahrzeug durch den Fahrer selbst
hat den Vorteil, daß der Fahrer selbst diese Wirkung nach
persönlichem Wunsch im Rahmen der gesetzlichen Forderungen
einstellen kann. Auf diese Weise kann ein Fahrer, der bei
spielsweise eine scharfe Einstellung des Bremspedals
wünscht, genauso seinen Wunsch einstellen, wie ein anderer
Fahrer, der eine feine Dosierbarkeit im unteren Betätigungs-
oder Verzögerungsbereich und im anschließenden Bereich ein
direktes Verhalten wünscht.
Besonders vorteilhaft ist, daß jeder Fahrer die Wirkung der
Pedalbetätigung entsprechend seinem körperlichen Vermögen
einstellen kann, so daß eine Einstellung durch den Fahrer
vorgenommen werden kann, nach der eine große Wirkung der Pe
dalbetätigung bereits bei kleinerem Pedalbetätigungsweg bzw.
-kraft erfolgt.
Besonders vorteilhaft ist, daß der Fahrer beim Umsteigen von
einem Fahrzeug auf ein anderes seine gewohnte Pedalbetäti
gungswirkung einstellen kann und insofern keine Anpassung
des Fahrers an das neue Fahrzeug erforderlich ist.
Besonders vorteilhaft ist, daß durch die dargestellten Maß
nahmen die Mensch-Maschine-Schnittstelle an die individuel
len Bedürfnisse des jeweiligen Fahrers angepaßt wird und da
mit für den Fahrer besser beherrschbar wird.
Besonders vorteilhaft ist ferner, daß durch die Einstellung
der Zuordnung durch den Fahrer auch das Ein- bzw. Zuschalten
verschiedener Assistenzfunktionen, beispielsweise einer
Bremsassistentenfunktion, möglich ist, indem z. B. ein Zusam
menhang eingestellt wird, bei dem der Fahrer problemlos auf
der Grundlage seiner individuellen Bedingungen die maximale
Bremskraft einstellen kann, somit eine Assistenzfunktion
entfallen kann.
Besonders vorteilhaft ist ferner, daß der Fahrer die geän
derte Einstellung direkt erfährt bzw. spürt. Auf diese Weise
werden Fehleinstellungen vermieden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen
Patentansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm am Beispiel eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels, während in Fig. 2 beispielhafte Zu
ordnungskennlinien, die vom Fahrer wählbar sind, dargestellt
sind. In Fig. 3 schließlich ist die bevorzugte Realisierung
der Erfindung anhand eines Flußdiagramms skizziert, welches
das Programm eines Rechners zur Fahrerwunschbildung dar
stellt.
Neuartige Steuersysteme, wie beispielsweise elektrohydrauli
sche, elektropneumatische oder elektromotorische Bremssyste
me, elektrische Bremskraftverstärkungssysteme, elektrische
Kupplungen oder elektronische Gaspedalsysteme lassen eine
Variierung des Zusammenhang zwischen Pedalbetätigung und ih
rer Wirkung auf das Fahrzeug zu, z. B. mittels einer Verände
rung der Kennlinie des Betätigungselements. Durch entspre
chende Anpassung von Software lassen sich bei diesen Syste
men somit unterschiedliche Betätigungs-/Wirkungs-Zusammen
hänge, z. B. unterschiedliche Pedalkennlinien (Zuordnung Be
tätigungsgröße/Steuergröße), realisieren. Unter Wirkung wird
dabei beispielsweise die Beschleunigung des Fahrzeugs (bei
drive-by-wire-System) oder Verzögerung (bei Bremssystemen)
bzw. Kraftschluß (bei Kupplungssteuerungen) verstanden. Auch
andere Wirkungsgrößen, wie beispielsweise eine Drehmomenten
größe, eine Drosselklappenstellungsgröße, eine Bremskraft
größe, eine Bremsmomentengröße, eine Bremsdruckgröße, etc.
können die Wirkung der Pedalbetätigung kennzeichnen.
Zur fahrerindividuellen Einstellung dieses Zusammenhangs ist
ein Einstellmechanismus vorgesehen, der vom Fahrer bedient
werden kann. Mittels dieses Einstellmechanismus kann der
Fahrer den obengenannten Zusammenhang bzw. Zuordnung diskret
oder stufenlos verstellen. Als Einstellmechanismus sind da
bei je nach Ausführung ein Schalter, ein Einstellrad mit
diskreten Stellungen, ein Einstellrad mit einem kontinuier
lichen, die Zuordnung verstellbaren Signal, ein externes
Speichermedium, das fahrerindividuelle Daten trägt und ange
schlossen werden kann, eine Speicherchipkarte, auf der fah
rerindividuelle Daten gespeichert sind oder speicherbar
sind, eine Programmierstation, durch die der Fahrer eine
Kennlinie in ein Speichermedium schreiben kann, oder eine
Eingabetastatur, z. B. des Bordcomputers oder des Auto-PC
vorgesehen.
Je nach Ausführungsbeispiel ist dem Fahrer möglich, den Zu
sammenhang bzw. die Zuordnung (Kennlinie) diskret oder stu
fenlos entsprechend seinen Wünschen zu verändern. Im ein
fachsten Beispiel werden zwei unterschiedliche Zuordnungen
(Kennlinien) vorgegeben, die durch die Merkmale sportlich
und komfortabel gekennzeichnet sind. Die Umstellung erfolgt
in diesem einfachsten Ausführungsbeispiel durch ein vom Fah
rer betätigbares Schaltelement.
Um ggf. vom Gesetzgeber bzw. vom Fahrzeughersteller vorgege
bene Grenzen zu berücksichtigen, ist die Variiermöglichkeit
begrenzt. Dies bedeutet, daß gewisse Grenzwerte vorgegeben
sind, über die der Fahrer mittels seiner Einstellung nicht
hinausgehen kann.
Ferner ist die Einstellmöglichkeit für nur ein Bedienele
ment, beispielsweise nur für das Bremspedal, oder für nur
zwei Bedienelement, z. B. Bremspedal und Gaspedal, oder für
drei oder mehr Bedienelemente (Bremspedal, Kupplungspedal,
Gaspedal) vorgesehen, wobei in einem Ausführungsbeispiel ei
ne Einstellung die entsprechende Auswirkung auf alle betrof
fenen Bedienelemente hat (z. B. wird bei einer sportlichen
Einstellung die entsprechende Kennlinie sowohl für das
Brems- als auch für das Gaspedal ausgewählt und zur Wirkung
gebracht). In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die
Wirkungen der einzelnen Bedienelemente getrennt und unabhängig
voneinander einstellbar.
Mit Hilfe der nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiels beschriebenen Vorgehensweise ist die Ver
stellbarkeit der Zuordnung der Betätigungsgröße zu einer
daraus abgeleiteten Steuergröße (Fahrerwunschwert) durch den
Fahrer möglich, wobei ein individuelles, gewünschtes Verhal
ten der jeweiligen Fahrzeugbetätigungseinrichtung einstell
bar ist.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm am Beispiel eines elek
trisch gesteuerten Bremssystems, bei welchem die oben darge
stellte Vorgehensweise realisiert ist. In Fig. 1 ist eine
elektronische Steuereinheit 10 dargestellt, welche wenig
stens einen nicht dargestellten Mikrocomputer aufweist, in
dem ein durch das Ablaufdiagramm der Fig. 1 repräsentiertes
Programm abläuft. Der Steuereinheit 10 werden wenigstens
zwei Eingangsleitungen zugeführt. Eine erste Eingangsleitung
12 verbindet die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung
14 zur Erfassung einer Betätigungsgröße β für das Bremspedal
16. Ferner ist eine Eingangsleitung 18 vorgesehen, welche
die Steuereinheit 10 mit einem Einstellmechanismus 20 zur
Auswahl und/oder Vorgabe einer geeigneten Zuordnung zwischen
Betätigungsgröße und Fahrerwunsch verbindet. Über die Ein
gangsleitung 12 wird der Steuereinheit 10, dort dem Mikro
computer, ein Signal zugeführt, welches die Betätigungsgröße
β des Bremspedals (Weg-, Kraftsignal, etc.) durch den Fahrer
anzeigt. Diese Betätigungsgröße wird mittels einer Kennlinie
22 in einen Fahrerwunschwert FW umgesetzt, welcher im Aus
führungsbeispiel der Bremsanlage beispielsweise eine ge
wünschte Verzögerung, eine gewünschte Bremskraft, ein ge
wünschtes Bremsmoment, ein gewünschter Bremsdruck, etc. dar
stellt. Dieser Fahrerwunschwert FW wird in einem Sollwert
bilder 24 daraufhin unter Berücksichtigung von Betriebsgrö
ßen wie der Sollbremskraftverteilung zwischen Vorder- und
Hinterachse, der Istverzögerung, der Istbremskräfte oder der
Istbremsmomente in Steuerwerte SOLL für die Steuerung der
einzelnen Radbremsen umgesetzt. Die zur Umsetzung des Fah
rerwunsches in die Sollwerte verwendeten Betriebsgrößen wer
den über die symbolisch dargestellten Eingangsleitungen 26
bis 28 zugeführt. Die im Sollwertbilder 24 gebildeten radin
dividuellen Sollwerte werden an die jeweiligen Radbremsein
heiten 30 bis 33 abgegeben. Dort werden im bevorzugten Aus
führungsbeispiel unter Berücksichtigung der über die Leitung
34 zugeführten Istwerte nach Maßgabe einer vorgegebenen Reg
lerstrategie Ansteuersignale gebildet, die über die Aus
gangsleitungen 35 bis 38 an die entsprechenden Bremsenstel
ler 39 bis 42 abgegeben werden. Die Einheiten 30 bis 33,
vorzugsweise Regler, führen die Istgrößen an die vorgegebe
nen Sollgrößen heran. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ei
ner elektrohydraulischen Bremsanlage stellen die Regler 30
bis 33 Druckregler dar, während in Verbindung mit einer
elektromotorischen Bremsanlage vorzugsweise Bremsmomenten-
oder Bremskraftregler eingesetzt werden.
Über den Einstellmechanismus 20, welcher ein Wählschalter
oder die Eingabeeinheit eines Bordcomputers ist, wird ein
entsprechender Befehl über die Leitung 18 an die Steuerein
heit 10 ausgegeben. Dort wird aus der Speichereinheit 44 ei
ne vorgegebene Kennlinie entsprechend dem eingelesenen Be
fehl ausgewählt bzw. entsprechend der Eingabe eine Kennlinie
abgelegt, die dann der Fahrerwunschbildung in 22 zugrunde
gelegt wird. Auf diese Weise ist es dem Fahrer erlaubt, eine
Pedalwirkungskennlinie nach seinen Wünschen vorzugeben bzw.
auszuwählen.
Beispiele für derartige Kennlinien, die durch die vom Fahrer
betätigbaren Einstellmechanismus auswählbar sind, sind an
hand einer Kennlinienschar in Fig. 2 dargestellt. Dort ist
der Fahrerwunschwert FW über der Betätigungsgröße β aufge
tragen. Beide Werte verändern sich von 0, d. h. von losgelas
senem Bremspedal bis max, d. h. vollständig betätigtem Brems
pedal. Es ist eine Kennlinienschar aufgezeichnet, wobei
durch Betätigen des Einstellmechanismus durch den Fahrer ei
ne der gezeigten Kennlinien oder z. B. durch Interpolation
gewonnene Zwischenkennlinien ausgewählt werden. Dabei zeigt
die Kennlinie I eine Bremspedalwirkung, bei welcher bereits
bei kleiner Bremspedalbetätigung eine recht scharfe Brems
wirkung entsteht, während die Kennlinie II eine feine Do
sierbarkeit der Bremswirkung im unteren Bremspedalbetäti
gungsbereich mit scharf zunehmender Bremswirkung im höheren
Bremspedalbereich dargestellt ist. Bezüglich des Verlaufs
der Kennlinien ist im Rahmen der durch Gesetzgeber oder
Fahrzeughersteller gesetzten Grenzen (Grenzkennlinien) jede
beliebige Form der Kennlinien denkbar.
Entsprechendes gilt auch bei elektronischen Gaspedalsystemen
und/oder bei elektrisch gesteuerten Kupplungssystemen.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die an den Fig. 1
und 2 dargestellte Vorgehensweise als Programm des Mikrocom
puters der Steuereinheit 10 realisiert. Fig. 3 zeigt ein
Beispiel eines solchen Rechnerprogramms. Das Programm wird
zu vorgegebenen Zeitpunkten gestartet. Im ersten Schritt 100
werden die Betätigungsgröße β sowie die vom Fahrer vorgege
bene Einstellgröße EINST eingelesen. Daraufhin werden im
Schritt 102 die entsprechende Bremspedalkennlinie nach Maß
gabe der vom Fahrer vorgegebenen Einstellung ausgewählt. Im
darauffolgenden Schritt 104 wird der Fahrerwunschwert FW als
Funktion der Betätigungsgröße β und der ausgewählten Kennli
nie gebildet und daraufhin im Schritt 106 an den Sollwert
bildner ausgegeben. Danach wird das Programm beendet und zum
nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen.
Zur Realisierung wird in einem Ausführungsbeispiel eine
Speicherchipkarte eingesetzt, die für jeden Fahrer mit sei
nen individuellen Daten versehbar ist, wobei diese Daten den
vom Fahrer gewünschten Zusammenhang zwischen der Betäti
gungsgröße eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements ei
nes Kraftfahrzeugs und ihrer Wirkung enthalten.
Claims (13)
1. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, wobei auf der
Basis wenigstens einer Betätigungsgröße nach Maßgabe ei
nes vorgegebenen Zusammenhangs zwischen der Betätigungs
größe und ihrer Wirkung wenigstens eine Steuergröße abge
leitet wird, in deren Abhängigkeit die Steuerung wenig
stens einer Stelleinrichtung des Fahrzeugs erfolgt, da
durch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang vom Fahrer
vorgebbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusammenhang mittels eines Einstellmechanismus durch
den Fahrer ausgewählt, vorgegeben oder abgespeichert
wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang eine Kennlinie
ist, die vom Fahrer vorgebbar oder vom Fahrer auswählbar
ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Betätigungsgröße die Betä
tigungsgröße eines Bremspedals, eines Gaspedals oder ei
nes Kupplungspedals ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß aus der Betätigungsgröße ein
Fahrerwunschwert nach Maßgabe des vom Fahrer vorgebbaren
Zusammenhangs gebildet wird und dieser Fahrerwunschwert
in Steuergrößen für Stelleinrichtungen umgerechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
aus der Betätigungsgröße des Bremspedals ein Fahrerwun
schwert nach Maßgabe des vom Fahrer vorgebbaren Zusammen
hangs gebildet wird, dieser Fahrerwunschwert in Sollgrö
ßen zur Einstellung von Radbremsstelleinrichtungen umge
rechnet wird und diese Sollgrößen durch Ansteuern der
Stelleinrichtungen eingestellt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus gleich
zeitig auf den Zusammenhang zwischen der der Betätigungs
größe und ihrer Wirkung wenigstens zweier Bedienelemente
wirkt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang zwischen der
Betätigungsgröße und ihrer Wirkung stufenlos oder durch
Auswahl vorbestimmter Zusammenhänge veränderbar ist.
9. Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, mit einer
Steuereinheit, welche wenigstens eine Betätigungsgröße
wenigstens eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements
einliest, welche aus dieser Betätigungsgröße nach Maßgabe
eines vorgegebenen Zusammenhangs zwischen der Betäti
gungsgröße und ihrer Wirkung wenigstens eine Steuergröße
ermittelt, in deren Abhängigkeit die Steuereinheit wenig
stens ein Ausgangssignal zur Ansteuerung einer Stellein
richtung ausgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einheit von einem vom Fahrer betätigbaren Einstellmecha
nismus wenigstens ein Signal empfängt, durch welches der
Zusammenhang vom Fahrer vorgegeben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einstellmechanismus vom Fahrer betätigbar ist und als
Wahlschalter oder Eingabeeinheit des Bordcomputers ausge
bildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus eine Eingabe
einheit ist, mit deren Hilfe der Fahrer eine von ihm ge
wünschte Kennlinie in ein Speichermedium abspeichert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus eine Spei
cherchipkarte ist, die für jeder Fahrer mit seinen indi
viduellen Daten versehbar ist.
13. Speicherchipkarte, die für jeden Fahrer mit seinen indi
viduellen Daten versehbar ist, und diese Daten einen vom
Fahrer gewünschten Zusammenhang zwischen der Betätigungs
größe eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements eines
Kraftfahrzeugs und ihrer Wirkung enthalten.
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