DE102024203812A1

DE102024203812A1 - Verfahren, Steuerungsvorrichtung und Computerprogramm zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug sowie Pedalanordnung, Fahrzeug und computerlesbares Medium

Info

Publication number: DE102024203812A1
Application number: DE102024203812.1A
Authority: DE
Inventors: Benedikt van Booven; Willibald Reitmeier; Philippe Grass; Markus Hien; Maximilian Wallmüller; Christof Heeger; Philip Kieper; Bharath Kambodi Ramesh; Kannan Munusamy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-04-24
Filing date: 2024-04-24
Publication date: 2025-10-30
Also published as: WO2025224056A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung und ein Computerprogramm zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug sowie eine Pedalanordnung, ein Fahrzeug und ein computerlesbares Medium. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Empfangen eines Fahrerwunschsignals, das repräsentativ ist für einen vom Fahrer gewünschten Schwenkbereich des Pedals (110) und repräsentativ ist für ein vom Fahrer gewünschtes Pedalgefühl, ein Erzeugen eines Soll-Pedaleinstellungssignals zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal und Senden des Soll-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit (120), das die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, den gewünschten Schwenkbereich des Pedals (110) basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal einzustellen und das gewünschte Pedalgefühl basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal durch Steuern der Bewegung des Pedals (110) an den Fahrer zu vermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung und ein Computerprogramm zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug sowie eine Pedalanordnung, ein Fahrzeug und ein computerlesbares Medium, insbesondere für ein sogenanntes Brake-by-Wire-Pedal oder ein Drive-by-Wire-Gaspedal.
Elektrische Pedalanordnungen, die keine mechanische Verbindung zu den jeweiligen Betätigungselementen, wie beispielsweise Bremseinheit oder Drosselklappe, aufweisen, können in Zukunft an Bedeutung gewinnen. Bei solchen elektrischen Pedalanordnungen, wie beispielsweise ein elektrisches Brems- oder Gaspedal, ist eine Funktionsüberprüfung vor einer Benutzung desselben wichtig, damit der Fahrer alle gewünschten Funktionen der elektrischen Pedalanordnung sicher und zuverlässig ausführen kann.
Beispielhafter Stand der Technik ist bekannt aus DE 10 2017 114 048 A1 , CN 114 148 306 B , CN 114 771 537 A , US 2024 / 0 034 148 A1 und WO 2003 / 039 899 A2 .
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zu Grunde, ein Pedal einer elektrischen Pedalanordnung derart zu betreiben, dass der Fahrer des Fahrzeugs das Pedal effizient, zuverlässig und auf sichere Weise bedienen kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einer Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, einer Pedalanordnung gemäß Anspruch 13, einem Fahrzeug gemäß Anspruch 14, einem Computerprogramm gemäß Anspruch 15 und einem computerlesbaren Medium gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem sowohl das Pedalgefühl für den Fahrer als auch der Betätigungsbereich des Pedals für einen optimalen Komfort für den Fahrer des Fahrzeugs wunschgemäß einzustellen. Insbesondere macht sich die vorliegende Erfindung zu Nutze, dass bei einer elektrischen Pedalanordnung mit einem Fahrpedal, wie beispielsweise einem Bremspedal, einem Gaspedal oder einem Strompedal, das Pedalgefühl und der Betätigungsbereich des Pedals unabhängig von mechanischen Beschränkungen auf Grund der mechanischen Entkopplung des Pedals von den jeweiligen Fahrzeugkomponenten benutzergemäß eingestellt werden kann. Beispielsweise kann bei einem Fahrer des Fahrzeugs mit einer großen Körpergröße der Betätigungsbereich des Pedals tiefer im Fußraum bereitgestellt werden als bei einem Fahrer des Fahrzeugs mit einer kleineren Körpergröße, bei dem der Betätigungsbereich des Pedals näher am Fahrersitz angeordnet ist.
Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug offenbart. Die elektrische Pedalanordnung weist das am Fahrzeug zwischen einer vorbestimmten ersten Endposition und einer vorbestimmten zweiten Endposition schwenkbar anbringbare Pedal, das dazu ausgebildet ist, von einem Fuß eines Fahrers des Fahrzeugs betätigt zu werden, und eine mit dem Pedal in Wirkverbindung stehende Pedalbetätigungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, einen Betätigungsbereich des Pedals zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition einzustellen und die Bewegung des Pedals innerhalb des Betätigungsbereichs zum Vermitteln eines vorbestimmten Pedalgefühls an den Fahrer zu steuern. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Empfangen eines Fahrerwunschsignals, das repräsentativ ist für einen vom Fahrer gewünschten Betätigungsbereich des Pedals und repräsentativ ist für ein vom Fahrer gewünschtes Pedalgefühl, ein Erzeugen eines Soll-Pedaleinstellungssignals zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal und ein Senden des Soll-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit, das die Pedalbetätigungseinheit dazu bewirkt, den gewünschten Betätigungsbereich des Pedals basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal einzustellen und das gewünschte Pedalgefühl basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal durch Steuern der Bewegung des Pedals an den Fahrer zu vermitteln.
Somit kann basierend auf einem Fahrerwunschsignal, das den Fahrerwunsch für sowohl den gewünschten Betätigungsbereich als auch das gewünschte Pedalgefühl anzeigt, das Pedal hinsichtlich des Betätigungsbereichs und des Pedalgefühls wunschgemäß eingestellt werden, um dem Fahrer einen optimalen Fahrkomfort zu ermöglichen. Somit wird erfindungsgemäß nicht nur das Pedalgefühl, sondern auch der Betätigungsbereich des Pedals wunschgemäß eingestellt, was den Fahrkomfort erhöhen kann.
Beim Einstellen des Pedalgefühls und/oder des Betätigungsbereichs des Pedals kann ferner berücksichtigt werden, dass zum Betätigen des Pedals der Fahrer des Fahrzeugs eine vorbestimmte Mindestkraft auf das Pedal aufbringen und/oder eine vorbestimmte Mindeständerung der Pedalposition herbeiführen muss. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass bereits geringfügige, nicht bewusste Pedalberührungen, die beispielsweise beim Ablegen des Fußes auf dem Pedal, eine Betätigung des Pedals erwirken. Zudem muss beim Einstellen des Pedalgefühls und/oder des Betätigungsbereichs des Pedals berücksichtigt werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs eine maximale Betätigung des Pedals herbeiführen kann. Beispielsweise muss sichergestellt werden, dass der Fahrer die maximal durchgedrückte Betätigungsbereichs-Endposition aus Sicht der Körpergröße des Fahrers und aus Sicht der Kraft des Fahrers erreichen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erzeugen des Soll-Pedaleinstellungssignals ein Ermitteln einer Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal. Dabei ist die Pedalbetätigungseinheit dazu ausgebildet, die Bewegung des Pedals gemäß der ermittelten Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie zu steuern. Damit kann dem Fahrer das gewünschte Pedalgefühl vermittelt werden. Insbesondere wird durch das Bereitstellen der Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie, die vorzugsweise eine stetige, mathematisch differenzierbare Kennlinie ist, dem Fahrer des Fahrzeugs das gewünschte und vorbestimmte Pedalgefühl vermittelt.
Ferner kann es bevorzugt sein, dass das Pedal einen Pedalkraftsensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalkraftsignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für eine extern auf das Pedal ausgeübte Kraft. Ferner ist es dabei bevorzugt, dass die Pedalanordnung einen Pedalpositionssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalpositionssignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für die Ist-Position des Pedals zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition. In einer derart bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Empfangen eines Pedalkraftsignals vom Pedalkraftsensor, ein Empfangen eines Pedalpositionssignals vom Pedalpositionssensor, ein Ermitteln einer Ist-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Pedalkraftsignal und zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Pedalpositionssignal, und ein Senden eines Ist-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit, das die Pedalbetätigungseinheit dazu bewirkt, dass die Ist-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie im Wesentlichen der Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie entspricht.
Durch das Abgleichen der Ist-Position und der aktuellen Ist-Pedalkraft mit der erzeugten Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie kann die Pedalbetätigungseinheit das gewünschte Pedalgefühl auch tatsächlich vermitteln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren dabei ferner ein Ermitteln einer gewünschten Dämpfung der Pedalbewegung basierend auf dem empfangenen Pedalkraftsignal und/oder Pedalpositionssignal und ein Senden eines Dämpfungssignals an die Pedalbetätigungseinheit auf, das die Pedalbetätigungseinheit dazu bewirkt, die Pedalbewegung gemäß der ermittelten Dämpfung zu dämpfen.
Beispielsweise können dazu das empfangene Pedalkraftsignal und/oder empfangene Pedalpositionssignal dahingehend ausgewertet werden, dass die zeitlichen Änderungen der Pedalkraft und/oder der Ist-Pedalposition mittels Bilden von mathematischen Ableitungen und/oder Filterungen und/oder mathematische Transformationen, wie beispielsweise eine sog. Fast-Fourier-Transformation (FFT), gebildet werden. Daraus kann dann sowohl für die Betätigungsbewegung des Pedals als auch für die Rückstellbewegung des Pedals unterschiedliche Hysteresekurven ermittelt werden, die dazu beitragen können, das gewünschte Pedalgefühl für den Fahrer zu erzeugen bzw. zu vermitteln. Insbesondere kann die Dämpfung der Pedalgefühl und das Bereitstellen der Hysterese dazu beitragen, dass etwaige Zitter- oder Ruckelbewegungen des Fahrers, die auf das Pedal ausgeübt werden, nicht als gewollte oder beabsichtigte Betätigungen des Pedals erfasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln eines Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal auf. Dabei ist das gewünschte Fahrgefühl abhängig vom ermittelten Fahrbetriebsmodus.
Folglich kann das Fahrerwunschsignal den vom Fahrer ausgewählten Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs, wie beispielsweise Sport, ECO oder Normal, anzeigen und in Abhängigkeit davon ein vorbestimmtes Pedalgefühl an den Fahrer vermittelt werden. Beispielsweise kann es bevorzugt sein, dass dem Fahrer des Fahrzeugs ein härteres Bremsen in einem Sport-Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs vermittelt wird als im ECO-Fahrbetriebsmodus. Zudem kann anhand des ermittelten Fahrmodus die Größe und relative Position des einzustellenden Betätigungsbereichs abgeleitet und eingestellt werden. Zusätzlich kann anhand des ermittelten Fahrmodus die gewünschte und einzustellende Dämpfung der Pedalbewegung abgeleitet und eingestellt werden.
Ferner kann es in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt sein, dass das Soll-Pedaleinstellungssignal repräsentativ ist für einen gewünschten Betätigungsbereich des Pedals, der zwischen ungefähr 20 % bis ungefähr 50 % des maximalen Schwenkbereichs des Pedals beträgt. Der maximale Schwenkbereich des Pedals ist dabei von der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition begrenzt bzw. definiert.
Somit kann mittels einer erfindungsgemäßen elektrischen Pedalanordnung ein gewünschter Betätigungsbereich des Pedals bereitgestellt werden, der in einer solchen vorteilhaften Ausgestaltung nur einem prozentualen Anteil des maximalen möglichen Schwenkbereichs entspricht.
Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass beim Erreichen der durchgedrückten Betätigungsbereich-Endposition das Pedal noch weiter in die vorbestimmte zweite Endposition geführt werden kann, wenn der Fahrer das Pedal über die Betätigungsbereich-Endposition hinaus betätigt. Beim Führen des Pedals von der Betätigungsbereich-Endposition in die vorbestimmte zweite Endposition bleibt die an der Betätigungsbereich-Endposition vorliegende Pedalbetätigung zumindest gleich. Beispielsweise wird beim Führen des Pedals von der Betätigungsbereich-Endposition in die vorbestimmte zweite Endposition die beim Erreichen der Betätigungsbereich-Endposition erzeugte Bremskraft mindestens beibehalten. In einer weiteren Ausgestaltung kann es bevorzugt sein, die von der Pedalbetätigungseinheit auf das Pedal aufgeprägte Kraft beim Führen des Pedals aus der Betätigungsbereich-Endposition in die vorbestimmte zweite Endposition zumindest teilweise zu erhöhen, beispielsweise um 5 % bis 10 % zu der an der Betätigungsbereich-Endposition vorliegenden Pedalaktuatorkraft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vorbestimmte erste Endposition des Pedals einem Fahrersitz des Fahrzeugs zugewandt, und die vorbestimmte zweite Endposition des Pedals ist dem Fahrersitz des Fahrzeugs abgewandt. In einer solchen vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln einer ersten Körpergröße des Fahrers zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal. Das an die Pedalbetätigungseinheit gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal bewirkt dabei die Pedalbetätigungseinheit dazu, dass ein erster Betätigungsbereich des Pedals eingestellt wird, wenn die erste Körpergröße des Fahrers ermittelt wurde. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren in einer solchen vorteilhaften Ausgestaltung ein Ermitteln einer zweiten Körpergröße des Fahrers, die größer ist als die erste Körpergröße des Fahrers, zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal. Dabei bewirkt das an die Pedalbetätigungseinheit gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal die Pedalbetätigungseinheit dazu, dass ein zweiter Betätigungsbereich des Pedals eingestellt wird, wenn die zweite Körpergröße ermittelt wurde. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn sich der erste Betätigungsbereich näher an der vorbestimmten ersten Endposition befindet als der zweite Betätigungsbereich.
In einer weiteren Ausgestaltung kann es bevorzugt sein, die Einstellung des Pedalgefühls und des Betätigungsbereichs des Pedals an die Einstellung des Fahrersitzes zu koppeln. Folglich kann der Fahrer durch Einstellen des Fahrersitzes das Fahrerwunschsignal automatisch erzeugen. Zudem kann es bevorzugt sein, dass jeder Fahrer des Fahrzeugs ein Pedal-Profil in der Fahrzeugsteuerung hinterlegen kann, so dass beim Erkennen des Fahrers das jeweilige Pedal-Profil ausgewählt werden kann, damit das fahrerabhängige und hinterlegte Pedalgefühl und der dazugehörige Betätigungsbereich eingestellt werden kann.
In einer solchen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Betätigungsbereich des Pedals in Abhängigkeit der ermittelten Körpergröße des Fahrers des Fahrzeugs eingestellt werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn sich der zweite Betätigungsbereich des Pedals für einen größeren Fahrer näher an der zweiten Endposition, das heißt tiefer im Fußraum des Fahrzeugs, befindet als der erste Betätigungsbereich des Pedals, der für einen kleinen Fahrer näher an der ersten Endposition angeordnet ist. Somit kann neben der Möglichkeit der Einstellung der Ergonomie für den Fahrer mittels Einstellens des Fahrersitzes dem Fahrer des Fahrzeugs noch eine zusätzliche Möglichkeit zur Verbesserung der Ergonomie mittels Einstellen des Betätigungsbereichs des Pedals geschaffen werden, wodurch das Pedal der elektrischen Pedalanordnung optimal, effizient und in sicherer Weise betätigt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln eines deaktivierten Zustands des Pedals zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal. Dabei bewirkt das an die Pedalbetätigungseinheit gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal die Pedalbetätigungseinheit dazu, das Pedal in die vorbestimmte zweite Endposition zu bewegen, die einem Fahrersitz des Fahrzeugs abgewandt ist, wenn ein deaktivierter Zustand des Pedals ermittelt wurde.
Ein deaktivierter Zustand des Pedals kann beispielsweise anzeigen, dass das Pedal derzeit nicht benötigt wird, wie beispielsweise in einem geparkten Zustand des Fahrzeugs. Das Bewegen des Pedals in die zweite Endposition kann dazu beitragen, einen Ausstiegsvorgang aus dem Fahrzeug heraus oder einen Einstiegsvorgang in das Fahrzeug hinein zu vereinfachen, da das Pedal als potentieller Störgegenstand aus dem Bereich zum Aus- und Einsteigen verfahren wird. Ferner kann mit einem sich in der vorbestimmten zweiten Endposition befindlichen Pedal eine Reinigung oder Wartung des Fußraums oder die Zugänglichkeit zu bestimmten Fahrzeugelementen, wie beispielsweise der Buchse für den OBD-Stecker oder anderen dort angeordneten Steuergeräten, erleichtert sein. Ebenso kann es bei einem Fahrzeug mit autonomem Fahrbetrieb möglich sein, das Pedal im autonomen Fahrbetriebszustand des Fahrzeugs aus Komfortgründen in die zweite Endposition, das heißt in die vollständig durchgedrückte Position, zu verfahren, um dem Fahrer einen größeren und störgegenstandsfreien Fußraum zum Erhöhen des Komforts bereitzustellen.
Vorzugsweise kann dabei ein deaktivierter Zustand des Pedals ermittelt werden, wenn ein Einstiegsvorgang des Fahrers in das Fahrzeug hinein oder ein Ausstiegsvorgang des Fahrers aus dem Fahrzeug heraus bevorsteht. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter Sensoren erkannt werden, wie beispielsweise einem Türschlüsselsignal beim Aufsperren des Fahrzeugs. Alternativ kann ein deaktivierter Zustand des Pedals anhand des Zustands der Zündung des Fahrzeugs oder dem Zustand einer Parkbremse ermittelt werden.
In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, dass ein deaktivierter Zustand des Pedals ermittelt wird, wenn sich das Fahrzeug zumindest teilweise in einem autonomen Betriebsmodus befindet. In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung kann das Fahrerwunschsignal vom Fahrzeug gesendet werden, wenn es erkennt, dass ein autonomer Betriebsmodus des Fahrzeugs ausgewählt ist. Wie bereits erwähnt kann dann in dem autonomen Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs das Pedal möglichst weit aus dem Fußraum des Fahrzeugs verfahren werden, um dem Fahrer einen größtmöglichen Fußraum während dem autonomen Fahrbetriebsmodus zum Erhöhen des Komforts bereitzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung offenbart, die dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Pedals einer elektrischen Pedalanordnung für ein Fahrzeug auszuführen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung einen ersten Steuerungsvorrichtungsabschnitt zum Ausführen des Schrittes zum Empfangen eines Fahrerwunschsignals, einen zweiten Steuerungsvorrichtungsabschnitt zum Ausführen des Schrittes des Erzeugens eines Soll-Pedaleinstellungssignals und einen dritten Steuerungsvorrichtungsabschnitt zum Ausführen des Schrittes des Sendens des Soll-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit auf.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pedalanordnung für ein Fahrzeug offenbart, die ein am Fahrzeug zwischen einer vorbestimmten ersten Endposition und einer vorbestimmten zweiten Endposition schwenkbar anbringbares Pedal, das dazu ausgebildet ist, von einem Fuß eines Fahrers des Fahrzeugs betätigt zu werden, eine mit dem Pedal in Wirkverbindung stehende Pedalbetätigungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Position des Pedals zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition zu steuern, und eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung aufweist.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Pedalanordnung offenbart.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm offenbart, das Befehle umfasst, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, die Recheneinheit veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Pedals einer Pedalanordnung für ein Fahrzeug auszuführen.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Medium offenbart, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden einzigen Zeichnung ersichtlich, in denen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Pedalanordnung mit einem Pedal für ein Fahrzeug zeigt,
2 eine schematische Darstellung des Schwenkbereichs und Betätigungsbereichs des Pedals der erfindungsgemäßen Pedalanordnung der 1 zeigt,
3 ein beispielhaftes Diagramm für Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinien der erfindungsgemäßen Pedalanordnung der 1 zeigt, und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen elektrischen Pedalanordnung der 1 zeigt,

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst eine „elektrische Pedalanordnung“ ein Pedal, das von den entsprechenden Fahrzeugkomponenten mechanisch entkoppelt ist. Bei dem Pedal kann es sich um ein Bremspedal, ein Gaspedal oder ein Strompedal handeln. Insbesondere entfallen bei einer elektrischen Pedalanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung mechanische Kopplungsvorrichtungen, wie beispielsweise Seilzüge, Hydrauliksysteme, Pneumatiksysteme oder dergleichen, die eine mechanische Kopplung zwischen dem Pedal und der jeweiligen Fahrzeugkomponente herstellen. Das Pedal kann dabei vorzugsweise ein sogenannten Break-by-Wire-Bremspedal sein, bei dem die Pedalbewegung in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das der Stelleinrichtung für die Bremsbacken bereitgestellt wird, die wiederum die gewünschte Bremskraft erzeugt.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Schwenkbereich des Pedals“ den mechanisch maximal möglichen Bewegungsbereich des schwenkbar betätigbaren Pedals. Dabei kann die Schwenkbewegung des Pedals in beide Richtungen durch die Mechanik der Pedalanordnung begrenzt werden, beispielsweise durch mechanische Begrenzungselemente, die als Anschläge dienen. Folglich wird der Schwenkbereich des Pedals durch die mechanischen Begrenzungselemente definiert, wobei sich das Pedal in einer vorbestimmten ersten Endposition befindet, die durch ein ersten Begrenzungselement vorbestimmt ist, und in eine vorbestimmten zweiten Endposition befindet, die der vorbestimmten Endposition gegenüberliegt und durch ein zweites Begrenzungselement vorbestimmt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Betätigungsbereich des Pedals“ denjenigen Bereich innerhalb des Schwenkbereichs des Pedals, in dem das mit der Pedalbetätigungseinheit gesteuerte Pedal vom Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden kann. Insbesondere kann die Pedalbetätigungseinheit hierfür zwei Betätigungsbereich-Endpositionen für das Pedal einstellen, die zu der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition verschieden sein können. Die beiden von der Pedalbetätigungseinheit eingestellten Betätigungsbereich-Endpositionen des Pedal begrenzen folglich die vom Fahrer wahrgenommenen Endpositionen und zeigen somit die beiden Stellungen „Initial-Position des Pedals“, in dem sich das Pedal in einem unbetätigten Zustand befindet, „durchgedrückte Position des Pedals“ an, in dem sich das Pedal in einem maximal betätigten Zustand befindet.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Pedalanordnung 100 mit einem Pedal 110 für ein Fahrzeug. Die elektrische Pedalanordnung 100 weist neben dem Pedal 110 eine mit dem Pedal 110 in Wirkverbindung stehende Pedalbetätigungseinheit 120 (siehe gestrichelte Linie in 1) auf, die dazu ausgebildet ist, die Position des Pedals 110 zwischen einer vorbestimmten ersten Endposition und einer vorbestimmten zweiten Endposition einzustellen. Die vorbestimmten ersten und zweiten Endpositionen des Pedals 110 beschreiben insbesondere die mechanischen Endpositionen des schwenkbaren Pedals 110. Somit wird der maximale Schwenkbereich des Pedals 110 durch die vorbestimmte erste Endposition und die vorbestimmte zweite Endposition definiert.
Es ist für den Fachmann jedoch selbstredend, dass ein Betätigungsschwenkbereich des Pedals 110 auch kleiner sein kann als der maximale Schwenkbereich des Pedals 110. Durch entsprechende Ansteuerung der Pedalbetätigungseinheit 120 kann der Betätigungsbereich des Pedals 110 wie gewünscht eingestellt werden, so dass die Betätigungsschwenkbereich-Endpositionen verschieden sind zu den vorbestimmten ersten und zweiten Endpositionen. Dabei kann die Pedalbetätigungseinheit 120 auf das sich in einer Betätigungsschwenkbereich-Endposition befindliche Pedal 110 eine derart große Pedalaktuatorkraft aufbringen, dass der Fahrer das Gefühl erhält, dass an dieser Pedalposition eine virtuelle Endposition erreicht ist.
Das Pedal 110 weist ein Pedalelement 112 auf, das schwenkbar an einer Pedalbefestigung 111 angebracht ist. Die Schwenkbewegung des Pedals 110, insbesondere des Pedalelements 112, ist in der 1 mit dem Pfeil 113 gekennzeichnet. Das Pedal 110 ist zudem mit einem Pedalkraftsensor 114 ausgestattet, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalkraftsignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für eine extern auf das Pedal 110 ausgeübte Kraft. Beispielsweise kann der Pedalkraftsensor 114 die von einem Fuß 10 des Fahrers auf das Pedal 110, insbesondere auf das Pedalelement 112, ausgeübte Kraft erfassen.
Die mit dem Pedal 110 in Wirkverbindung stehende Pedalbetätigungseinheit 120 besteht aus einem Pedalaktuator 122, der dazu ausgebildet ist, beim Betreiben desselben mit Pedalaktuatorbetriebsparametern, wie beispielsweise elektrischer Spannung und/oder elektrischem Strom und/oder Rotorposition und/oder Kenngrößen des Pedalaktuators 112 an sich, wie beispielsweise Widerstände, Induktivitäten oder Temperatur, auf das Pedal 110 eine zu den Pedalaktuatorbetriebsparametern korrelierende Pedalaktuatorkraft zum Bewegen des Pedals 110 auszuüben. Hierzu weist die Pedalbetätigungseinheit 120 ferner eine Getriebeeinheit 124 auf, die eine Spindel 123 umfasst, die dazu ausgebildet ist, beim Drehen derselben ein Spindelelement 125 translatorisch zu bewegen (siehe Pfeil 127 in der 1). An dem Spindelelement 125 ist ein Betätigungselement 121 befestigt, das auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Pedal 110 gekoppelt ist. Die Mechanik der elektrischen Pedalanordnung 100 erfolgt somit durch einen translatorischen Antrieb des Spindelelements 125 durch den Pedalaktuator 122, die auf Grund der Gelenke am Spindelelement 125 und dem Pedal 110 in eine Schwenkbewegung (siehe Pfeil 113 in der 1) des Pedals 110 umgesetzt wird.
Die Pedalbetätigungseinheit 120 umfasst ferner eine Leistungselektronik 126 sowie eine Pedalbetätigungssteuerung 128. Die Pedalbetätigungssteuerung 128 ist insbesondere zum Steuern des Betriebs der Pedalbetätigungseinheit 120, insbesondere des Pedalaktuators 122, ausgebildet.
Die Pedalbetätigungseinheit 120 kann ferner eine Rückstellvorrichtung (nicht gezeigt) aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das Pedal 110 in einem kraftlosen Zustand, wie beispielsweise bei einem deaktivierten Fahrzeug, in eine vorbestimmte Initial-Position zurückzustellen. Die Rückstellvorrichtung kann beispielsweise in Form eines Feder-Dämpfersystems bereitgestellt sein. Die Rückstellvorrichtung kann ebenso dazu ausgebildet sein, die Initial-Position des Pedals 110 wunschgemäß einzustellen, so dass diese eine Betätigungsschwenkbereich-Endposition des Pedals 110 definiert. Diese Betätigungsschwenkbereich-Endposition des Pedals 110 als Initialposition ist wiederum gemäß einem Fahrerwunsch einstellbar.
Die Pedalanordnung 100 der 1 umfasst ferner einen Pedalpositionssensor 130, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalpositionssignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für die Ist-Position des Pedals 100 zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition. Der Pedalpositionssensor 130 kann beispielsweise ein Winkelsensor sein, der den Winkel zwischen dem Befestigungselement 111 und dem Pedalelement 112 erfasst, woraus die Ist-Position des Pedals 110 ermittelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein der linearer Positionssensor zum Erfassen der linearen Position des Spindelelements 125 vorgesehen sein, wovon die Position des Pedals 110 abgeleitet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Winkelsensor zum Erfassen des Winkels zwischen der Spindel 123 und dem Betätigungselement 121 oder zum Erfassen des Winkels zwischen dem Betätigungselement 121 und dem Pedalelement 112 vorgesehen sein, wovon wiederum die Pedalposition abgeleitet werden kann. Alternativ oder zusätzlich können noch Parameter des Pedalaktuators 122, wie beispielsweise der Motorposition des Pedalaktuators 122, zum Ermitteln der Pedalposition berücksichtigt werden.
Die Pedalanordnung 100 umfasst ferner ein erstes Begrenzungselement 140, das dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Pedals 110 über die vorbestimmte erste Endposition hinaus mechanisch zu begrenzen. Insbesondere kann beim Bewegen des Pedals 110 in Richtung des ersten Begrenzungselements 140 dieses mit dem Pedal 110 in Kontakt gelangen und somit eine weitere Bewegung desselben mechanisch begrenzen. In ähnlicher Weise weist die Pedalanordnung 100 eine zweites Begrenzungselement (nicht gezeigt) auf, das dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Pedals 110 über die vorbestimmte zweite Endposition hinaus mechanisch zu begrenzen. Insbesondere kann beim Bewegen des Pedals 110 in Richtung des zweiten Begrenzungselements 140 dieses mit dem Pedal 110 in Kontakt gelangen und somit eine weitere Bewegung desselben mechanisch begrenzen.
Alternativ kann das Begrenzungselement 140 in der Pedalbetätigungseinheit 120 integriert sein, um eine mechanische Begrenzung der Pedalbewegung zu erwirken. Beispielsweise kann das Begrenzungselement 140 an der Spindel 123 angeordnet sein, das dann eine translatorische Bewegung des Spindelelements 125 begrenzt, wodurch wiederum die Schwenkbewegung des Pedals 110 begrenzt wird.
Die Pedalanordnung 100 der 1 umfasst ferner eine Steuerungsvorrichtung 160, die zum Steuern der Pedalbetätigungseinheit 120 ausgebildet ist. Die Steuerungsvorrichtung 160 kann mit der Pedalbetätigungssteuerung 128 in Kommunikationsverbindung stehen. Alternativ kann die Pedalbetätigungssteuerung 128 in der Steuerungsvorrichtung 160 integriert sein.
Die Steuerungsvorrichtung 160 kann mehrere Steuerungsvorrichtungsabschnitte aufweisen, wie beispielsweise einen ersten Steuerungsvorrichtungsabschnitt 161, der ein Ereignissignal empfangen kann, einen zweiten Steuerungsvorrichtungsabschnitt 162, der ein Pedaleinstellungssignal erzeugen kann, einen dritten Steuerungsvorrichtungsabschnitt 162, der das erzeugte Pedaleinstellungssignal an die Pedalbetätigungseinheit 120 senden kann, einen vierten Steuerungsvorrichtungsabschnitt 164, der das Pedalpositionssignal des Pedalpositionssensors 130 empfangen kann, und einen fünften Steuerungsvorrichtungsabschnitt 168 zum Empfangen des Pedalkraftsignals vom Pedalkraftsensor 114, auf die mit Bezug auf die 2 weiter unten näher eingegangen wird.
Die Steuerungsvorrichtung 160 kann einen Prozessor bzw. eine Recheneinheit und einen Speicher aufweisen. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung 160 der Prozessor bzw. die Recheneinheit sein, die mit dem Speicher verbunden ist. Der Prozessor kann eine zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) sein. Der Prozessor kann ferner ein weiterer Allzweckprozessor, ein digitaler Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) sein, oder ein anderes programmierbares Logikgerät, ein diskretes Gatter- oder Transistorlogikgerät, eine diskrete Hardwarekomponente oder dergleichen. Der Allzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, oder der Prozessor kann ein beliebiger herkömmlicher Prozessor oder dergleichen sein.
Der Speicher umfasst, ist aber nicht darauf beschränkt, einen Random Access Memory (RAM), einen Read-Only Memory (ROM), einen löschbaren programmierbaren Read-Only Memory (EPROM) oder einen portablen Read-Only Memory (z.B. CD-ROM). Der Speicher ist konfiguriert, um zugehörige Programmanweisungen und zugehörige Daten zu speichern.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Schwenkbereichs 115 des Pedals 110 und zwei beispielhafte Betätigungsbereiche 116, 117 des Pedals 110 der erfindungsgemäßen Pedalanordnung 100 der 1, nämlich einen ersten Betätigungsbereich 116 und einen zweiten Betätigungsbereich 117. In der 2 zeigen die Bezugsziffern 112a und 112b das Pedalelement 112 in der vorbestimmten ersten Endposition und in der vorbestimmten zweiten Endposition, wobei sich das Pedalelement 112 in der Position 112a in der vorbestimmten ersten Endposition, das heißt mit dem Begrenzungselement 140 in Kontakt, und in der Position 112B in der vorbestimmten zweiten Endposition befindet. Zwischen den beiden Positionen 112A und 112B wird der maximale Schwenkbereich 115 des Pedals 110 aufgespannt. Aus mechanischer Sicht beschreibt der maximale Schwenkbereich 115 die maximal mechanische Möglichkeit zur Betätigung des Pedals 110.
Die Pedalbetätigungseinheit 120 kann jedoch das Pedal 110, wie bereits erläutert, derart steuern, dass es lediglich zwischen den Positionen 112C und 112D des Pedalelements 112 betätigbar ist. Die Positionen 112C und 112D beschreiben folglich jeweils die Betätigungsbereich-Endpositionen, wobei die Position 112C eine Initial-Position des Pedals 110 und die Position 112D die vollständig betätigte Position des Pedals 110 angibt. Dabei kann beispielsweise dem Fahrer eine derartige Gegenkraft mittels des Pedalaktuators 122 in der Position 112D aufgebracht werden, dass sich Pedal 110, insbesondere das Pedalelement 112, nicht weiter in Richtung der Position 112B als die Position 112D bewegen kann. Der Fahrer kann folglich das Pedal 110 nicht über die Pedalposition 112D hinaus verfahren bzw. betätigen. Gleiches gilt für die Pedalposition112C, die als Initial-Pedalposition bezeichnet werden kann. Die bereits erwähnte Rückstellvorrichtung, wie beispielsweise die Pedalbetätigungseinheit 120, kann dazu ausgebildet sein, das Pedal 110 in einem unbetätigten Zustand in die Position 112C zu verfahren bzw. zu steuern.
In ähnlicher Weise beschreiben die Positionen 112E und 112F einen zweiten Betätigungsbereich 117 des Pedals 110, der sich - verglichen zum ersten Betätigungsbereich 116 - näher an der vorbestimmten zweiten Endposition 112B befindet. Die Größe, das heißt der Abstand der Positionen 112C und 112D bzw. 112E und 112F zueinander, sind mittels der Pedalbetätigungseinheit 120 individuell einstellbar.
Die Pedalbetätigungseinheit 120 kann somit dem Fahrer einen gewünschten oder vorbestimmen Betätigungsbereich 116, 117 bereitstellen, damit der Fahrkomfort erhöht werden kann. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn das Fahrzeug von Fahrern mit unterschiedlichen Körpergrößen betrieben wird. Je nach körperlicher Anatomie des Fahrers kann somit eine optimale Ergonomie für den Fahrer durch Einstellen des Betätigungsbereichs 116, 117 des Pedals 110 gemäß dem Fahrerwunsch bereitgestellt werden.
Die Pedalbetätigungseinheit 120 kann ferner dazu ausgebildet sein, das Pedal 110 beim Bewegen über die Betätigungsbereich-Endpositionen 112D und 112F hinaus in die vorbestimmten zweite Endposition 112B gezielt zu führen. Damit kann ein Überlastbereich für das Pedal 110 vorgesehen werden. Wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Pedal 110 in den Überlastbereich bewegt, kann beispielweise die mittels Pedalbetätigung in der Betätigungsposition 112D und 112F erzeugte Bremsleistung beibehalten werden, wobei dem Fahrer mittels der Pedalbetätigungseinheit 120 eine erhöhte Gegenkraft auf das Pedal vermittelt werden kann. Beim Verlassen des voreingestellten Betriebsbereiches kann folglich der letzte Kennlinienwert gehalten oder so lange interpoliert werden, bis die Maximalkraft des Pedalaktuators 122 erreicht ist. Das Vorsehen des Überlastbereichs kann ein Downsizing des Pedalaktuators 122, d. h. ein Vorsehen eines Pedalaktuators 122 mit niedriger Maximalleistung, ermöglichen.
Ferner ist es erfindungsgemäß, dass der vorbestimmte Betätigungsbereich 116, 117 des Pedals 110 eine vorbestimmte Mindestgröße überschreitet und eine vorbestimmte Maximalgrößer unterschreitet. Die Größe des Betätigungsbereichs 116, 117 kann beispielsweise in Winkelgrad angegeben werden.
Die 3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm mit verschiedenen Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinien der erfindungsgemäßen Pedalanordnung 100 der 1. In dem Diagramm der 3 ist auf der Abszisse die Position des Pedals 110 aufgetragen, wohingegen auf der Ordinate die Pedalaktuatorkraft aufgetragen ist, die vom Pedalaktuator 122 auf das Pedal 110 aufgebracht wird. Das dem Fahrer des Fahrzeugs vermittelte Pedalgefühl wird durch die erzeugte und bereitgestellte Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie definiert und charakterisiert.
Die durchgezogene Linie 310 der 3 zeigt dabei einen beispielhaften progressiven Verlauf einer Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie des Pedals 110 der Pedalanordnung 100 und vermittelt dem Fahrer des Fahrzeugs 110 somit ein progressives Pedalgefühl. Wie dem Diagramm der 3 zu entnehmen ist, benötigt der Fahrer zunächst nur wenig Kraft zum Bewegen des Pedals 110 aus der Initial-Position 0 (beispielsweise Initial-Position 112C oder Initial-Position 112E der 2), wobei ab der Position 1 des Pedals 110 die zum Bewegen des Pedals 110 benötigte Kraft bis zum Erreichen der Betätigungsbereich-Endposition 2 signifikant ansteigt.
Die langgestrichelte Linie 320 stellt einen direkt proportionalen Verlauf einer Soll-Pedalkraft-Pedalposition-Kennlinie des Pedals 110 der Pedalanordnung 100 dar. Bei einer solchen Soll-Pedalkraft-Pedalposition-Kennlinie 320 ist das Pedalgefühl über den gesamten Betätigungsbereich 116, 117 gleich und direkt proportional. Das heißt, dass der Fahrer in jeder Position des Pedals 110 die gleiche Kraft aufwenden muss, um das Pedal 110 zu bewegen.
Die kurzgestrichelte Linie 330 der 3 ist ähnlich zu der Linie 310, das heißt, dass dabei ein progressives Pedalgefühl vermittelt wird, wobei das Pedalgefühl gemäß der Kennlinie 330 als „weicher“ bezeichnet werden kann als bei der Kennlinie 310.
Die kurzgestrichelte Linie 340 der 3 stellt eine weitere Möglichkeit zum Vermitteln eines vorbestimmten Pedalgefühls an den Fahrer dar, bei der zunächst nur wenig Kraft benötigt wird, um das Pedal 100 aus der Initialposition 0, wie beispielsweise der Initialposition 112C oder 112F der 2, bis zu einer Position 3 zu bewegen. Im Bereich zwischen den Positionen 3 und 4 ist für den Fahrer eine signifikante Vergrößerung der benötigten Kraft zum Verfahren des Pedals 100 zu spüren. Ab der Position 4 des Pedals 110 wird wiederum eine deutlich geringere Kraft benötigt, um das Pedal 110 in die vollkommen durchgedrückte Position 2, wie beispielsweise der Pedalstellungen 112D oder 112F der 2, zu bewegen, die gleichzeitig die Betätigungsbereich-Endposition darstellt.
Der 3 kann folglich entnommen werden, dass neben dem Einstellen des Betätigungsbereichs 116, 117 zugleich noch das in diesen Betätigungsbereichen 116, 117 dem Fahrer vermittelte Pedalgefühl während dem Betätigen des Pedals 110 wunschgemäß eingestellt werden kann. Aufgrund der mechanischen Entkopplung des Pedals 110 von den jeweiligen Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Bremspedal oder Drosselklappe, kann das Betätigungsgefühl flexibel und wunschgemäß eingestellt werden.
Die 4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen elektrischen Pedalanordnung 100 der 1.
Das Verfahren der 4 startet beim Schritt 400 und gelangt dann zum Schritt 410, an dem die Steuerungsvorrichtung 160, insbesondere der erste Steuerungsvorrichtungsabschnitt 161, ein Fahrerwunschsignal empfängt, das repräsentativ ist für einen vom Fahrer gewünschten Betätigungsbereich 116, 117 des Pedals 110 und repräsentativ ist für ein vom Fahrer gewünschtes Pedalgefühl.
Beispielsweise kann der Fahrer hierfür auf eine bereitgestellte Bibliothek an vorbestimmten Betätigungsbereichen 116, 117 und/oder vorbestimmten Pedalgefühlen zurückgreifen. Das Auswählen eines vorbestimmten Betätigungsbereichs und eines vorbestimmten Pedalgefühls erzeugt damit das Fahrerwunschsignal. Der Fahrer des Fahrzeugs kann beispielsweise das Fahrerwunschsignal durch Einstellen seines gewünschten Pedalgefühls und des gewünschten Betätigungsbereichs des Pedals 110 über eine geeignete Fahrzeug-Fahrer-Schnittstelle, wie beispielsweise über das Display der Fahrzeugsteuerung oder einem Schalter, wunschgemäß erzeugen. Gleichzeitig kann der Fahrer daraufhin mittels eines geeigneten Signals, wie beispielsweise ein Lichtsignal oder ein Audiosignal, über das ausgewählte Pedalgefühl und den ausgewählten Betätigungsbereich des Pedals 110 informiert. Zudem kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Fahrer des Fahrzeugs bestätigen muss, dass die ausgewählte und bereitgestellte Pedaleinstellung akzeptabel und in Ordnung ist.
Alternativ kann das Fahrerwunschsignal beim Ansteuern unterschiedlicher Fahrbetriebsmodi durch den Fahrer des Fahrzeugs erzeugt werden. So kann dem Fahrer beispielsweise in einem Sportfahrmodus ein härteres Pedalgefühl vermittelt werden als in einem ECO-Fahrmodus des Fahrzeugs. Somit kann das Fahrerwunschsignal indirekt durch den Fahrer mittels Auswählen des Fahrbetriebsmodus erzeugt werden, das dann wiederum von der Steuerungsvorrichtung 160, insbesondere des ersten Steuerungsvorrichtungsabschnitts 161, empfangen wird.
In einem darauffolgenden Schritt 420 erzeugt die Steuerungsvorrichtung 160, insbesondere der zweite Steuerungsvorrichtungsabschnitt 162, ein Soll-Pedaleinstellungssignal zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal. Dazu wertet die Steuerungsvorrichtung 160, insbesondere der zweite Steuerungsvorrichtungsabschnitt 162, das empfangene Fahrerwunschsignal aus und übersetzt dies in das Soll-Pedaleinstellungssignal, welches im Schritt 420 erzeugt wird.
In einem darauffolgenden Schritt 430 sendet die Steuerungsvorrichtung 160, insbesondere der dritte Steuerungsvorrichtungsabschnitt 164, das im Schritt 420 erzeugte Soll-Pedaleinstellungssignal an die Pedalbetätigungseinheit 120, das die Pedalbetätigungseinheit 120 dazu bewirkt, den gewünschten Betätigungsbereich 116, 117 des Pedals 110 basierend auf dem erzeugten und empfangenen Soll-Pedaleinstellungssignal einzustellen und das gewünschte Pedalgefühl basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal durch Steuern der Bewegung des Pedals 110 während der Betätigung durch den Fahrer zu vermitteln, bevor das Verfahren beim Schritt 440 beendet wird.
Erfindungsgemäß ist es mit der elektrischen Pedalanordnung 100 möglich, sowohl den Betätigungsbereich 116, 117 des Pedals 110 als auch das Pedalgefühl beim Betätigen des Pedals 110 für jeden Fahrer individuell anzupassen und einzustellen. Dies kann insbesondere den Fahrkomfort und die Ergonomie für den Fahrer erheblich verbessern.
Zusätzlich kann beim Schritt 430 das Pedalkraftsignal vom Pedalkraftsensor 114 und das Pedalpositionssignals vom Pedalpositionssensor 130 empfangen werden, um zu überwachen, dass die darauf ermittelte Ist-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie im Wesentlichen der ermittelten Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie entspricht. Dabei kann es ferner bevorzugt sein, basierend auf dem empfangenen Pedalkraftsignal und/oder Pedalpositionssignal eine Dämpfung der Pedalbewegung zu ermittelt und ein Dämpfungssignals an die Pedalbetätigungseinheit 120 zu senden, das die Pedalbetätigungseinheit 120 dazu bewirkt, die Pedalbewegung gemäß der ermittelten Dämpfung zu dämpfen.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, den Fahrkomfort dadurch zu erhöhen, dass beim Erkennen eines bevorstehenden Einstiegs- oder Ausstiegsvorgang durch den Fahrer das Pedal 110 in die zweite Endposition bewegt wird, das heißt in eine weit durchgetretene Position, um den Fußraum für Fahrer zu maximieren, damit der Einstiegs- oder Ausstiegsvorgang erleichtert werden kann. Gleichzeitig kann es beim Auswählen eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs von Vorteil sein, das Pedal 110 weitestmöglich aus dem Fußraum des Fahrzeugs wegzufahren, beispielsweise in die vorbestimmte zweite Endposition, damit auch hier wiederum dem Fahrer ein größtmöglicher Komfort durch Maximierung des Fußraums bereitgestellt werden kann. Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass beim Erkennen einer bevorstehenden Kollision mit einem anderen Fahrzeug das Pedal 100 in die vorbestimmte zweite Endposition bewegt wird, um das Risiko von Verletzungen für den Fahrer durch das Pedal 100 zu reduzieren.
Gleichzeitig kann es erfindungsgemäß sein, beim Erkennen einer bevorstehenden Kollision mit einem anderen Fahrzeug den Betätigungsbereich zu verkleinern und/oder in Richtung der vorbestimmten ersten Endposition, d. h. näher zum Fahrer des Fahrzeugs hin, zu verschieben, damit ein virtuelles Vorspannen des Pedals 110 erfolgt, was dazu führen kann, dass bereits eine geringfügige Betätigung des Pedals 110 zu einer erhöhten Bremsleistung führt. Ebenfalls kann die Einstellung des Pedalgefühls und des Betätigungsbereichs des Pedals bei einem Elektro-Fahrzeug in Abhängigkeit des Rekuperationspotentials bzw. des Ladezustands der Batterie des Fahrzeugs erfolgen.
Zudem ist es möglich, das Pedalgefühl und den Betätigungsbereich über eine Fernkommunikation, beispielsweise über eine Verbindung mit einer Cloud oder über sogenannte Over-the-Air-Kommunikation, einzustellen. Zum Beispiel kann der Fahrer über eine auf seinem Smartphone verfügbare App die Einstellung des Pedals 110 vornehmen. Zusätzlich kann beispielsweise ein Automobilhersteller das Pedalgefühl und den Betätigungsbereich des Pedals seiner Fahrzeugflotte gezielt anpassen, um somit ein Wiedererkennungsmerkmal zu erzeugen. Ferner ist es dadurch ermöglicht, das Pedalgefühl und den Betätigungsbereich des Pedals in Abhängigkeit des geographischen Orts, an dem sich das Fahrzeug derzeit bewegt, anzupassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2017 114 048 A1 [0003]
CN 114 148 306 B [0003]
CN 114 771 537 A [0003]
US 2024 / 0 034 148 A1 [0003]
WO 2003 / 039 899 A2 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Pedals (110) einer elektrischen Pedalanordnung (100) für ein Fahrzeug, wobei die elektrische Pedalanordnung (100) das am Fahrzeug zwischen einer vorbestimmten ersten Endposition und einer vorbestimmten zweiten Endposition schwenkbar anbringbare Pedal (110), das dazu ausgebildet ist, von einem Fuß eines Fahrers des Fahrzeugs betätigt zu werden, und eine mit dem Pedal (110) in Wirkverbindung stehende Pedalbetätigungseinheit (120) aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Schwenkbereich des Pedals (110) zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition einzustellen und die Bewegung des Pedals (110) innerhalb des Schwenkbereichs zum Vermitteln eines vorbestimmten Pedalgefühls an den Fahrer zu steuern, wobei das Verfahren aufweist: - Empfangen eines Fahrerwunschsignals, das repräsentativ ist für einen vom Fahrer gewünschten Schwenkbereich des Pedals (110) und repräsentativ ist für ein vom Fahrer gewünschtes Pedalgefühl, wobei der Schwenkbereich des Pedals (110) einen Betätigungsbereich des Pedals (110) zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition definiert, - Erzeugen eines Soll-Pedaleinstellungssignals zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, und - Senden des Soll-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit (120), das die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, den gewünschten Schwenkbereich des Pedals (110) basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal einzustellen und das gewünschte Pedalgefühl basierend auf dem erzeugten Soll-Pedaleinstellungssignal durch Steuern der Bewegung des Pedals (110) an den Fahrer zu vermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des Pedaleinstellungssignals aufweist: - Ermitteln einer Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, wobei die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu ausgebildet ist, die Bewegung des Pedals (110) gemäß der ermittelten Soll-Pedalkraft-Pedalpositionskennlinie zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Pedal (110) einen Pedalkraftsensor (114) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalkraftsignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für eine extern auf das Pedal (110) ausgeübte Kraft, wobei die Pedalanordnung (100) einen Pedalpositionssensor (130) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Pedalpositionssignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für die Ist-Position des Pedals (110) zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition, wobei das Verfahren ferner aufweist: - Empfangen eines Pedalkraftsignals vom Pedalkraftsensor (114), - Empfangen eines Pedalpositionssignals vom Pedalpositionssensor (130), - Ermitteln einer Ist-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Pedalkraftsignal und zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Pedalpositionssignal, - Senden eines Ist-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit, das die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, dass die Ist-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie im Wesentlichen der Soll-Pedalkraft-Pedalpositions-Kennlinie entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit: - Ermitteln einer gewünschten Dämpfung der Pedalbewegung basierend auf dem empfangenen Pedalkraftsignal und/oder Pedalpositionssignal, und - Senden eines Dämpfungssignals an die Pedalbetätigungseinheit (120), das die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, die Pedalbewegung gemäß der ermittelten Dämpfung zu dämpfen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Ermitteln eines Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, wobei das gewünschte Pedalgefühl abhängig ist vom ermittelten Fahrbetriebsmodus.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Soll-Pedaleinstellungssignal repräsentativ ist für einen gewünschten Schwenkbereich des Pedals (110), der zwischen ungefähr 20 % bis ungefähr 50 % des maximalen Schwenkbereichs des Pedals (110) beträgt, wobei der maximale Schwenkbereich des Pedals (110) von der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte erste Endposition des Pedals (110) einem Fahrersitz des Fahrzeugs zugewandt ist und die vorbestimmte zweite Endposition des Pedals (110) dem Fahrersitz des Fahrzeugs abgewandt ist, wobei das Verfahren ferner aufweist: - Ermitteln einer ersten Körpergröße des Fahrers zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, wobei das an die Pedalbetätigungseinheit (120) gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, dass ein erster Schwenkbereich des Pedals (110) eingestellt wird ist, wenn die erste Körpergröße des Fahrers ermittelt wurde, oder - Ermitteln einer zweiten Körpergröße des Fahrers, die größer ist als die erste Körpergröße des Fahrers, zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, wobei das an die Pedalbetätigungseinheit (120) gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, dass ein zweiter Schwenkbereich des Pedals (110) eingestellt wird, wenn die zweite Körpergröße ermittelt wurde, wobei sich der erste Schwenkbereich näher an der vorbestimmten ersten Endposition befindet als der zweite Schwenkbereich.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Ermitteln eines deaktivierten Zustand des Pedals (110) zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen Fahrerwunschsignal, wobei das an die Pedalbetätigungseinheit (120) gesendete Soll-Pedaleinstellungssignal die Pedalbetätigungseinheit (120) dazu bewirkt, das Pedal (110) in die vorbestimmte zweite Endposition zu bewegen, die einem Fahrersitz des Fahrzeugs abgewandt ist, wenn ein deaktivierter Zustand des Pedals (110) ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein deaktivierter Zustand des Pedals (110) ermittelt wird, wenn ein Einstiegsvorgang des Fahrers in das Fahrzeug oder einen Ausstiegsvorgang des Fahrers aus dem Fahrzeug bevorsteht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein deaktivierter Zustand des Pedals (110) ermittelt wird, wenn sich das Fahrzeug zumindest teilweise in einem autonomen Betriebsmodus befindet.
Steuerungsvorrichtung (160), die dazu ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Steuerungsvorrichtung (160) nach Anspruch 11, aufweisend: - einen ersten Steuerungsvorrichtungsabschnitt (162) zum Ausführen des Schrittes des Empfangens eines Fahrerwunschsignals, - einen zweiten Steuerungsvorrichtungsabschnitt (164) zum Ausführen des Schrittes des Erzeugens eines Soll-Pedaleinstellungssignals, und - einen dritten Steuerungsvorrichtungsabschnitt (166) zum Ausführen des Schrittes des Sendens des Soll-Pedaleinstellungssignals an die Pedalbetätigungseinheit (120).
Pedalanordnung (100) für ein Fahrzeug, mit: - einem am Fahrzeug zwischen einer vorbestimmten ersten Endposition und einer vorbestimmten zweiten Endposition schwenkbar anbringbares Pedal (110), das dazu ausgebildet ist, von einem Fuß eines Fahrers des Fahrzeugs betätigt zu werden, - einer mit dem Pedal (110) in Wirkverbindung stehenden Pedalbetätigungseinheit (120), die dazu ausgebildet ist, die Position des Pedals (110) zwischen der vorbestimmten ersten Endposition und der vorbestimmten zweiten Endposition einzustellen, und - einer Steuerungsvorrichtung (160) nach einem der Ansprüche Anspruch 11 und 12.
Fahrzeug mit einer Pedalanordnung nach Anspruch 13.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, die Recheneinheit veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.