(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）用のアクティブアクセルペダル（１２）であって、当該アクティブアクセルペダル（１２）は、
ペダルポジションセンサ（２６）と、アクチュエータ（１６）と、アクチュエータ制御部（２８）とを含んでおり、
前記ペダルポジションセンサ（２６）は、前記アクティブアクセルペダル（１２）のペダルレバー（１４）のポジションを検出して、第１のペダルポジション信号（５２）に変換するように構成されており、
前記アクチュエータ（１６）は、前記ペダルレバー（１４）に触覚的フィードバックを与えるように構成されており、
前記アクチュエータ制御部（２８）は、前記アクチュエータ（１６）を制御するように構成されており、
前記ペダルポジションセンサ（２６）は、第１のペダルポジション信号（５２）を前記車両（１０）の中央原動機制御部（１８）に伝送するように構成されており、当該第１のペダルポジション信号（５２）を用いて、前記中央原動機制御部（１８）は、前記車両（１０）の駆動部（２０）を制御する、アクティブアクセルペダル（１２）において、
前記アクチュエータ制御部（２８）は、前記ペダルポジションセンサ（２６）から第１のペダルポジション信号（５２、５４）を受信するように構成されており、
前記ペダルポジションセンサ（２６）は二つのセンサ部材（３０）を含んでおり、
二つのセンサ部材（３０）は前記中央原動機制御部（１８）と接続されており、
前記二つのセンサ部材（３０）のうちの一つのセンサ部材だけが、前記アクチュエータ制御部（２８）に対して前記アクチュエータ制御部（２８）用の第２のペダルポジション信号を供給する、
ことを特徴とする、アクティブアクセルペダル（１２）。
【請求項２】
前記アクチュエータ制御部（２８）は、直接的な信号接続（３７、４０）を介して前記ペダルポジションセンサ（２６）と接続されている、請求項１記載のアクティブアクセルペダル（１２）。
【請求項３】
前記アクチュエータ制御部（２８）は、パルス幅変調された信号を伝送するように設計されている信号接続（３７）を介して前記ペダルポジションセンサ（２６）と接続されている、請求項１又は２記載のアクティブアクセルペダル（１２）。
【請求項４】
前記アクチュエータ制御部（２８）は、ＳＰＩ接続（４０）を介して、前記ペダルポジションセンサ（２６）と接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のアクティブアクセルペダル（１２）。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載のアクティブアクセルペダル（１２）と、中央原動機制御部（１８）とを含んでおり、
前記中央原動機制御部（１８）は、前記ペダルポジションセンサ（２６）から第１のペダルポジション信号（５２）を受信するように構成されている、
ことを特徴とする、アクティブアクセルペダル（１２）用の制御システム（２２）。
【請求項６】
前記中央原動機制御部（１８）は、前記第１のペダルポジション信号（５２）を処理し、バス接続（３８）を介して前記アクチュエータ制御部（２８）に伝送するように構成されている、請求項５記載の制御システム（２２）。
【請求項７】
前記中央原動機制御部（１８）は、前記第１のペダルポジション信号（５２）の時間微分を形成し、前記アクチュエータ制御部（２８）に伝送するように構成されている、請求項５又は６記載の制御システム（２２）。
【請求項８】
前記中央原動機制御部（１８）は、前記第１のペダルポジション信号（５４）を切り取るように構成されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の制御システム（２２）。
【請求項９】
前記中央原動機制御部（１８）は、前記ペダルポジションセンサ（２６）からの一連の第１のペダルポジション信号を、フィルタリングされた一つのペダルポジション信号にまとめ、当該フィルタリングされたペダルポジション信号を前記アクチュエータ制御部（２８）に伝送するように構成されている、請求項５から８までのいずれか１項記載の制御システム（２２）。
【請求項１０】
請求項１から４までのいずれか１項記載のアクティブアクセルペダル（１２）又は請求項５から９までのいずれか１項記載の制御システム（２２）を有している、
ことを特徴とする車両（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のアクティブアクセルペダル、アクティブアクセルペダル用の制御システム及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブアクセルペダルは、ハプティック信号を介して、種々のフィードバックを運転者に与える。このために、アクティブアクセルペダルには、適切なアクチュエータが装備されている。このアクチュエータの駆動制御は、局所的なアクチュエータ制御部、電子装置によって行われる。このアクチュエータ制御部、電子装置もアクセルペダル内に組み込み可能であり、例えばＣＡＮバスを介した信号によってトリガされる。
【０００３】
安全上の理由から、ペダルを戻す方向の力だけがアクチュエータからアクセルペダルへ伝達可能であるように、アクチュエータはアクセルペダルに機械的に結合される。アクチュエータに結合することなくペダルが動くことが可能な機械的処理では、アクチュエータのポジションを閉ループ制御するために、アクチュエータのポジションの他に、ペダルのポジションも必要となる。
【０００４】
ペダル角度、即ち、アクセルペダルレバーの現在のポジションは、冗長的な二つのセンサ部材によって検出され、ＥＣＵ、即ち、中央原動機制御部に伝達される。ここで二つのセンサ部材の二つの冗長的な信号には通常、評価のため及び診断のために、測定値、二つの信号間の同期性及び関係等に関して極めて高い精度が要求される。
【０００５】
従って、それぞれセンサ部材と接続されている、中央原動機制御部に接続されている複数の信号線路のうちの少なくとも一つについて「ワイヤ接続取出」を行い、アクチュエータ制御部に伝達し、そこで評価するのは、不都合である。なぜなら、アクチュエータ制御部は通常、異なる電圧供給部及び異なるアース接続とともに動作しており、例えば接地オフセットに基づいて信号のオフセットが生じることがあり、これによって同期性への要求が満たされなくなってしまうからである。
【０００６】
従って、通常は、上述の欠点を回避するために、アクチュエータ用の第２のペダルポジションセンサが使用される。これは、アクチュエータ制御部に信号を供給する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、より確実であり、かつ、容易に構築されるアクティブアクセルペダルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題は、独立請求項の構成要件によって解決される。本発明の別の実施形態は、従属請求項及び後続の明細書に記載されている。
【０００９】
本発明の一つの態様は、車両、例えば乗用車、トラック又はバス用のアクティブアクセルペダルに関する。
【００１０】
本発明の一つの実施形態では、アクティブアクセルペダルは、ペダルポジションセンサとアクチュエータとアクチュエータ制御部とを含んでおり、ペダルポジションセンサは、アクティブアクセルペダルのペダルレバーのポジションを検出し、ペダルポジション信号に変換するように構成されている。アクチュエータは、ペダルレバーへ触覚的フィードバックを与えるように構成されている。アクチュエータ制御部は、アクチュエータを制御するように構成されている。ペダルポジション信号は、例えば電圧信号であり得る。この電圧信号のレベルは、ペダルポジション、より具体的にはペダル角度と関連している。触覚的フィードバックは、アクチュエータによって生成される付加的な力であり得る。これは、運転者の力に対抗するように作用する。触覚的フィードバックは、ペダルレバーの振動又は運動であり得る。
【００１１】
ペダルポジションセンサは、信号を車両の中央原動機制御部に伝送するように構成されている。この信号を用いて、原動機制御部は、車両の駆動部を制御する。例えば、ペダルポジションセンサは、複数の同様の線路を介して、中央原動機制御部と接続される。さらに、アクチュエータ制御部は、ペダルポジション信号を直接的又は間接的に、ペダルポジションセンサから受信し、特に、さらなる処理をするように構成されている。
【００１２】
従って、アクティブアクセルペダルは、中央原動機制御部と接続されており、かつ、アクチュエータ制御部用のペダルポジション信号も提供するペダルポジションセンサを一つだけ有する（しかし、このペダルポジションセンサは、複数の冗長的なセンサ部材を含み得る）。従って、ペダル制御電子装置乃至アクチュエータ制御部内のアクチュエータのポジション閉ループ制御のためのペダルポジションの検出は、付加的なセンサを必要とせず、かつ、中央原動機制御部に対する冗長的なペダルセンサ信号に、遡って作用を及ぼすことがなくなることを保証する。ここから、構造空間、配線及びコストに関する利点が得られる。
【００１３】
アクチュエータ制御部は、局所的なアクチュエータ制御部であり得る。即ち、アクチュエータ制御部は、アクティブアクセルペダルのペダルポジションセンサ及び／又は他のコンポーネントと同じハウジング内、同じボード上及び／又は同じ構造グループ内に存在し得る。
【００１４】
本発明の一つの実施形態では、アクチュエータ制御部は、直接的な信号接続を介して、ペダルポジションセンサと接続されている。直接的な信号接続は、同じ構造群乃至その上にセンサとアクチュエータ制御部とが配置されているボードの線路を介して行われ得る。従って、ペダルポジションセンサは、次のように構成可能である。即ち、中央原動機制御部用の第１のペダルポジション信号を第１の線路を介して提供し、第２のペダルポジション信号を第２の線路を介してアクチュエータ制御に提供するように構成可能である。
【００１５】
本発明の一つの実施形態では、アクチュエータ制御部は、パルス幅変調された信号を伝送するように設計されている信号接続を介して、ペダルポジションセンサと接続されている。このために、パルス幅変調された信号を形成するようにペダルポジションセンサを構成することができる。信号がパルス幅変調されている場合には、信号の絶対電圧レベルが評価されるのではなく、デューティ比が評価される。パルス幅変調された信号の電圧レベルにおける公差は、それほど重要ではなく、無視することが可能であろう。
【００１６】
本発明の一つの実施形態では、アクチュエータ制御部は、ＳＰＩ（シリアル・ペリフェラル・インタフェース）接続を介して、ペダルポジションセンサと接続されている。選択的に、ペダルポジション信号の伝送は、ＳＰＩバスを介して行われる。ＳＰＩ信号を形成するようにペダルポジションセンサを構成することができる。
【００１７】
要約すると、検出されたペダルポジションは、センサチップ内に存在するＰＷＭチャネル又はＳＰＩチャネルを介してアクチュエータ制御部に伝送可能である。ここでは、（例えば接地オフセットによって）中央原動機制御部用の（場合によっては重畳的な）ペダルポジション信号に、遡って作用を及ぼすことはない。
【００１８】
本発明の一つの実施形態では、ペダルポジションセンサは二つのセンサ部材を有している。ここで二つのセンサ部材は、中央原動機制御部と接続されている。二つのセンサ部材は、一つの共通のボード又は一つの共通のチップ上に位置し得る、及び／又は、冗長的なペダルポジション信号を中央原動機制御部に供給し得る。これら二つのセンサ部材のうちの一つのみがアクチュエータ制御部と接続される、及び／又は、ペダルポジション信号をアクチュエータ制御部に供給することができる。
【００１９】
本発明の別の態様は、上述したような、及び、後述するような、アクティブアクセルペダル用の制御システムに関する。この制御システムは、中央原動機制御部と、アクティブアクセルペダルのアクチュエータのための局所的なアクチュエータ制御部とを含んでいる。中央原動機制御部は、ペダルポジション信号をペダルポジションセンサから受信するように構成されている。この受信は、例えば直接的な接続を介して、例えば、その電圧レベルがペダルポジション、より具体的にはペダル角度を表す電圧伝達線路を介して行われる。次に、原動機制御部は、アナログのペダルポジション信号をデジタルのペダルポジション信号に変換し、さらなる処理をすることができる。
【００２０】
本発明の一つの実施形態では、中央原動機制御部は、ペダルポジション信号を処理し、バス接続を介してアクチュエータ制御部に（例えばデジタルの形態で）伝送するように構成されている。ここでこのバスは、中央原動機制御部及びアクチュエータ制御部が接続されているＣＡＮバスであり得る。
【００２１】
アクチュエータ制御部は、中央原動機制御部によって処理されていることがある、ペダルポジションセンサからのペダルポジション信号を、間接的に中央原動機制御部から受信することができる。ペダルポジションセンサとアクチュエータ制御部との間の直接的な（物理的な）接続は不必要である。このようにして、アクチュエータ制御部とペダルポジションセンサとを完全に直流電気的に分離させることができる。従って、ペダルポジション信号は、バスシステムを介してアクチュエータ制御部に伝送される。
【００２２】
本発明の一つの実施形態では、中央原動機制御部は、ペダルポジション信号の時間微分を形成する、及び／又は、ペダルポジション信号を切り取って、アクチュエータ制御部に伝送するように構成されている。一般的に、各機能を、アクチュエータ制御部から中央原動機制御部に移すことが可能である。
【００２３】
本発明の一つの実施形態では、中央原動機制御部は、ペダルポジションセンサからの一連のペダルポジション信号を、フィルタリングされた一つのペダルポジション信号に統合し、フィルタリングされたこのペダルポジション信号をアクチュエータ制御部に伝送するように構成されている。
【００２４】
本発明の別の態様は、上述したような、及び、後述するようなアクティブアクセルペダル乃至制御システムを備えた車両に関する。
【００２５】
以降で本発明の実施例を、添付図面に関連して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一つの実施形態に即したアクティブアクセルペダルを有する車両の概略図。
【図２】本発明の一つの実施形態に即したアクティブアクセルペダル用の制御システムの概略図。
【図３】本発明の別の実施形態に即したアクティブアクセルペダル用の制御システムの概略図。
【図４】本発明の別の実施形態に即したアクティブアクセルペダル用の制御システムの概略図。
【図５】本発明の一つの実施形態に即したペダルポジション信号の図。
【図６】本発明の一つの実施形態に即した、切り取られたペダルポジション信号の図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
基本的に、同一又は類似の部分には同じ参照符号が付与されている。
【００２８】
実施形態の詳細な説明
図１は、アクティブアクセルペダル１２を備えた車両１０を示している。このアクティブアクセルペダル１２は、運転者の足によって操作されるペダルレバー１４と、例えばモータを備えたアクチュエータ１６とを含んでいる。中央原動機制御部１８は、アクティブアクセルペダル１２のペダルレバー１４のペダルポジションに関するセンサ信号を得て、車両１０の駆動部２０を相応に制御する。ここでこの駆動部２０は、例えば内燃機関又は電気モータである。
【００２９】
図２は、アクティブアクセルペダル１２用の制御システム２２を詳細に示している。アクティブアクセルペダル１２は、ここで機械的なコンポーネント、例えばペダルレバー１４、ペダルレバー１４用の戻しばね２４及びアクチュエータ１６を含んでいる。これらは、電子的なコンポーネント、例えばペダルポジションセンサ２６及びアクチュエータ制御部２８と共に、共通の構造群乃至ペダルモジュール内に組み込まれている。
【００３０】
ペダルポジションセンサ２６は、冗長的な二つのセンサ部材３０を、例えば、一つの共通のペダルセンサボード又は一つの共通のチップ上に有している。これら二つのセンサ部材３０はそれぞれ、複数の同様の接続部３２を介して、中央原動機制御部１８と接続されている。ここで各線路は、電圧供給用の線路Ｕ１、Ｕ２と、アース用の線路Ｍ１、Ｍ２と、ペダルポジション信号用の線路Ｓ１、Ｓ２とを有している。ペダルレバー１４のペダルポジションは、二つの冗長的なペダル角度センサ３０を介して線形に検出される。二つのペダル角度センサ３０は、中央原動機制御部１８から電圧供給され、ペダル角度を中央原動機制御部に通知する。
【００３１】
二つのセンサ部材３０のうちの一つは、パルス幅変調されたペダルポジション信号を形成し、付加的な出力側に出力するように構成されている。このペダルポジション信号は、アクティブアクセルペダル１２の局所的な線路３７を介して、アクチュエータ制御部に伝送され、そこでさらに処理される。
【００３２】
中央原動機制御部１８と同様に、アクチュエータ制御部２８は、アース線３４及びバッテリ電圧線路３６と接続されている。設けられている二つのペダル角度センサ３０のうちの一つでは、パルス幅変調される出力チャネルが設けられており、これは、アクティブアクセルペダル１２のアクティブ部分のペダル制御電子装置２８にペダル角度を伝達するために利用される。
【００３３】
さらに、アクチュエータ制御部２８は、ＣＡＮバス３８と接続可能である。
【００３４】
図３は、制御システム２２のための別の実施形態の概略図を示している。図３では、二つの冗長的なセンサ部材３０のうちの一つは、ＳＰＩ信号を形成するように構成されている。アクチュエータ制御部２８は、局所的なＳＰＩ接続４０（四つの線路を有している）を介して、センサ部材３０のうちの一つと接続されている。アクティブアクセルペダル１２のアクティブ部分のペダル制御電子装置２８へのペダル角度の伝送は、ＳＰＩバス４０を介して行われる。
【００３５】
図４は、アクティブアクセルペダル１２用の制御システム２２の別の実施形態を示している。この実施形態では、ペダルポジションセンサ２６とアクチュエータ制御部２８との間に直接的な（直流電気的な）接続は存在していない。
【００３６】
アクチュエータ制御部２８も、中央原動機制御部１８も、ＣＡＮノード４２を含んでいる。このＣＡＮノードによって、アクチュエータ制御部及び中央原動機制御部は、それぞれＣＡＮバス３８と接続されている。
【００３７】
接続部３２からのアナログのペダルポジション信号は、中央原動機制御部１８のＡ／Ｄ変換器４４内でデジタル信号に変換され、フィルタ４６においてフィルタリングされ、切り取り要素４８内で切り取られる。例えば、ペダルポジションはセンサ部材３０を介して線形に検出され、ペダルレバー１４のストッパに当接した際の信号の切り取りは行われず、その代わりに、中央原動機制御部１８内で切り取りが行われる。
【００３８】
図５は、ペダルポジションセンサ２６によって形成され得るペダルポジション信号を示している。図５の線図では、ペダル角度ａが右へ向かって記入され、センサ電圧Ｕが上へ向かって記入されている。図５から明らかであるように、（処理されていない）ペダルポジション信号５２はペダル角度ａに線形に依存している。
【００３９】
図６には、図５に示されたペダルポジション信号が切り取られたペダルポジション信号５４が示されている。これは、切り取り要素４８によって形成される。最小ペダル角度ａ０と最大ペダル角度ａ１との間で、ペダルポジション信号５４は角度ａに線形に依存している。これらの境界の外側では、ペダルポジション信号は、最小乃至最大の一定値を有している。
【００４０】
再び図４を参照する。中央原動機制御部は、微分要素５０を有し得る。これによって、ペダルポジション信号の時間微分が形成される。
【００４１】
中央原動機制御部１８内でのペダルポジション信号の検出は、中央原動機制御部１８の極めて小さい時間パターンで、例えば１ｍｓ毎に行われる。ＣＡＮバス３８の伝送レートは、その数倍であり、例えば１０ｍｓ毎であるので、センサ信号をフィルタリングし、場合によって時間微分を形成するために、１ｍｓの各中間時点における残余の信号値を用いることができる。フィルタリングされた信号は次に、中央原動機制御部１８における内部でのさらなる使用のために切り取られる。さらにこの信号は、切り取られて及び／又は切り取られないでＣＡＮバス３８に出力され、アクティブアクセルペダル１２内のアクチュエータ制御部２８に転送される。場合によっては、ペダルポジション信号の時間微分も同様に、ＣＡＮバス３８を介して、アクチュエータ制御部２８に伝送される。
【００４２】
さらに、用語「含む」とは他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞は複数であることを排除するものではないことを指摘しておく。また、上述した実施形態のうちの一つを参照して説明された特徴又はステップは、上述した他の実施形態の他の特徴又はステップと組み合わせても使用可能である、ということを指摘しておく。特許請求の範囲における参照符号は、本願を限定するものとみなされるべきではない。
【図１】
0005996118.tif 000002
【図２】
0005996118.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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