CN111824121A - 用于使机动式两轮车自动地平衡稳定的方法和机动式两轮车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使机动式两轮车（1）自动地平衡稳定的方法，其包括以下步骤：借助于至少一个传感器（2、3、4）检测（100）两轮车（1）的转向角和/或两轮车的至少一个加速度值；借助于控制单元（5）分析（200）检测到的转向角和/或检测到的至少一个加速度值；如果确定所述两轮车（1）倾斜，则通过改变所述两轮车（1）的车轮上的转矩来改变（300）所述两轮车（1）的加速度（B、A）。此外，本发明涉及一种机动式两轮车（1），其具有转向传感器（3）和/或至少一个加速度传感器（2、4）和控制单元（5），其中，控制单元（5）被设置用于执行根据本发明的方法。

Description

用于使机动式两轮车自动地平衡稳定的方法和机动式两轮车
技术领域
本发明涉及一种用于使机动式两轮车自动地平衡稳定的方法和一种机动式两轮车。
背景技术
两轮车可以内燃机式地、电动地或混合动力地运行。所述两轮车能够构造为电动摩托车、所谓的电动踏板车、具有辅助马达的自行车、所谓的电动自行车、机器脚踏车、小型摩托车，如机动脚踏车或机器脚踏车、轻型摩托车、轻便摩托车或摩托车。它们的共同之处在于，它们表示具有在一个车道中前后相继运转的两个车轮的车辆，而前车轮与车把连接。
无需支撑轮或其他辅助装置的单辙车辆在竖轴线上稳定行驶的可能性基于动态平衡。在静止状态下失去稳定。稳定的条件是最小速度、两轮车倾斜时前轮的自动向内偏转（Einlenken）和驾驶员的平衡能力。在缓慢行驶时，不熟练的驾驶员会遇到保持平衡的问题。于是，不熟练的驾驶员必须以一支脚支撑在地面上。
发明内容
根据本发明，提出了具有独立权利要求的特征的、一种用于使机动式两轮车自动地平衡稳定的方法和一种机动式两轮车。有利的设计方案是从属权利要求以及以下说明的主题。
本发明的优点
本发明基于这样的措施，即检测两轮车的加速度和/或转向角，并且如果识别出两轮车的倾斜，则基于这些测量参量通过在两轮车的车轮上的转矩变化来稳定两轮车。
这种方法借助于合适的传感装置和算法通过经由两轮车的马达的干预来稳定缓慢行驶。通过附加的传感器信息，如由检测到的转向角或至少一个加速度值得到的测量参量，来求取当前状态。在控制装置中分析该当前状态。如果在此识别出两轮车的倾斜，则通过控制装置略微更强烈地正向或负向加速或者略微更不强烈地正向或负向加速。负的加速度相当于减速度。由此，两轮车得到平衡稳定，尤其与实际上在缓慢行驶时持续进行的转向运动相结合来予以平衡稳定。驾驶员通过纵向加速度的变化在稳定时得到辅助。这在缓慢行驶时是特别容易的，因为驾驶员仅须操作车把并且不需要也还利用油门手柄同时灵敏地调节。由此，驾驶员可以在最小的附加成本的情况下更稳定地缓慢驾驶两轮车。
适宜地，借助于至少一个加速度传感器检测两轮车向左或向右的横向加速度作为至少一个测量参量并且由此求取倾斜方向。这是有利的，因为倾斜方向与判定是否需要增加或减小前向加速度以用于平衡稳定是相关的。
优选地，借助于至少一个转向角传感器来求取两轮车的转向角作为至少一个测量参量。这是有利的，因为转向角对于判定是否需要增大或减小前向加速度以用于平衡稳定是相关的。
根据第一种优选的实施方式，当确定两轮车朝第一方向倾斜并且车把朝第一方向偏转（einschlagen）时，在两轮车的车轮上产生转矩提高，从而车辆再次稳定。为此需要用于转向角和横向加速度的传感器。当车把朝与第一方向相反的第二方向运动时，稳定特别是得到辅助。因此，如果驾驶员向右倾斜并且车把向右偏转，则产生纵向加速度的短暂的提高作为车轮上的力矩提高。在此，当驾驶员向左移动车把时，实现特别可靠的稳定。正好相反：如果两轮车向左倾斜并且车把向左偏转，则产生短的纵向加速度作为车轮上的力矩提高。在此，当驾驶员向右移动车把时，实现特别可靠的稳定。
根据另一种优选的实施方式，当确定两轮车朝着与第一方向相反的第二方向倾斜并且车把朝第一方向偏转时，在两轮车的车轮上产生转矩下降。当车把朝第二方向偏转时，在此实现特别可靠的稳定。因此，只要驾驶员向右倾斜并且车把向左偏转，则产生纵向加速度的短暂的下降作为力矩下降。在此，当驾驶员向右移动车把时，实现特别可靠的稳定。正好相反：如果两轮车向左倾斜并且车把向右偏转，则产生纵向加速度的短暂下降作为力矩下降。在此，当驾驶员向左移动车把时，实现特别可靠的稳定。
优选地，输出如下转向显示（Lenkanzeige），该转向显示向驾驶员显示他应使车把朝哪个方向运动的建议，以便实现平衡稳定。通过这种方式，还进一步简化了缓慢行驶。尽管通常不存在用于转向角的执行机构，但是驾驶员仍可以在正确转向时得到辅助。
优选地，借助于至少一个加速度传感器求取两轮车的正的或负的纵向加速度和/或重力加速度作为至少一个测量参量。纵向加速度的求取有利地允许更好地控制在两轮车的车轮上的转矩的变化。重力加速度的求取有利地允许更精确地确定两轮车的当前的倾斜角。
适宜地，关于平均转矩进行在两轮车的车轮上的转矩的改变，所述平均转矩通过两轮车的油门手柄来调节。例如，由此利用鲍登拉索来改变空气量，例如节气门。这是有利的，因为驾驶员以这种方式继续对平均加速度进行完全控制。
优选地，为了平衡稳定，通过电子接口改变转矩。例如，由此可以改变电机的负荷或内燃机的转矩。这允许特别精确地改变转矩。
根据一种有利的实施方式，两轮车具有内燃机和发电机，其中，两轮车的车轮上的转矩的改变包括：改变内燃机的和/或发电机的转矩，例如通过内燃机的点火角和/或喷射量和/或发电机负荷。因为点火角、喷射量和发电机负荷特别是电子控制的参量，所以这些参量可以简单地通过电子控制装置来予以改变。
适宜地，仅当速度低于预设的阈值时才执行所述方法。以这种方式，系统可以独立地识别稳定是必要的并且自身激活。因此，预设的阈值可以小于等于12 km/h，小于等于10km/h，小于等于6 km/h或者小于等于3 km/h。替代地或附加地，也可以通过开关来激活该方法。
根据一种优选的实施方式，移动电话与控制单元耦联并且与控制单元交换数据，其中，移动电话的加速度传感器将测量的加速度值发送到控制单元。因为许多移动电话已经具有加速度传感器，所以可以以这种方式放弃两轮车中或两轮车上的加速度传感器。
根据另一种优选的实施方式，移动电话与控制单元耦联并且与控制单元交换数据，其中借助于移动电话接通和/或关断所述方法。这是有利的，因为这样可以取消在两轮车上的附加的操作接口。
适宜地，机动式两轮车具有电动机作为马达，具有内燃机或具有混合动力装置，其中，优选在马达和驱动轮之间没有自由轮结构（Freilauf）。无自由轮结构的电动机是特别有利的，因为由此可以持续地执行平衡稳定。而在常见的自由轮结构中，不能通过电动机容易地提高力矩。
本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得出。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以在分别显示的组合中使用，而且可以在其他组合中使用或单独使用。
本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且在下面参照附图进行描述。
附图说明
图1以透视图示出根据本发明的一种优选的实施方式的机动式两轮车；
图2示出了根据本发明的方法的优选的实施方式的流程图。
具体实施方式
机动式两轮车的一种优选的实施方式在图1中示出并且用1来表示。在该实施方式中，机动式两轮车1构造为轻便摩托车。该轻便摩托车具有内燃机作为马达6。内燃机通过自动变速器与轻便摩托车的车轮耦联。通过在轻便摩托车的车把8上的油门手柄7来操控内燃机。内燃机具有用于为车载电网供给能量的发电机。发电机由内燃机驱动。
此外，该轻便摩托车具有两个加速度传感器2、4。所述加速度传感器中的一个加速度传感器4被设置用于检测轻便摩托车的纵向加速度A、B。所述加速度传感器中的另一个加速度传感器2被设置用于检测向左L或向右R的横向加速度。此外，该轻便摩托车在其车把8上具有一个用于检测向左L或向右R的转向角的转向角传感器3。
此外，该轻便摩托车具有如下控制单元5，该控制单元被设置用于执行根据本发明的方法的实施方式。
现在借助于附图1和2来描述根据本发明的方法的一种实施方式，该轻便摩托车的控制单元5被设置用于执行该方法。
在第一方法步骤100中，借助于所述轻便摩托车的转向角传感器3来检测所述轻便摩托车的车把8的转向角。此外，在该方法步骤中，借助于加速度传感器2求取用于两轮车1向左L或向右R的倾斜运动的加速度值。可选地，可以借助于另一加速度传感器4检测纵向加速度B、A和/或重力加速度。纵向加速度的求取有利地允许更好地控制在两轮车1的车轮上的转矩的变化。重力加速度的求取有利地允许更精确地确定两轮车的当前的倾斜角。
在第二方法步骤200中，借助于轻便摩托车的控制单元5来分析倾斜运动的加速度值以及所检测到的转向角。由倾斜运动的加速度值例如可以确定向右R或向左L的当前倾斜角。如果在此识别到该轻便摩托车的倾斜，则控制单元在该方法步骤中求取，该控制单元如何能够通过纵向加速度B、A的变化来有助于轻便摩托车的平衡稳定。
如果现在自动变速器处于挂入的档位中，也就是说，如果马达6和轻便摩托车的车轮相互耦联，则可以在第三方法步骤300中改变轻便摩托车的加速度B、A。这经由控制单元5通过马达6或发电机来改变在两轮车的车轮上的转矩来实现。
优选地，在该实施方式中改变发电机负荷，以便改变在两轮车的车轮上的转矩。在此，通过油门手柄7调节马达的平均转矩。作用在车轮上的转矩在此通过马达6的驱动力矩减去存在的负荷力矩得到，其中，显著的负荷力矩由发电机引起。纵向加速度B、A的变化被调制到两轮车的车轮上的转矩。
在该实施方式中，轻便摩托车的纵向加速度B、A的变化如下进行：
如果两轮车1朝第一方向L、R倾斜并且车把8朝第一方向L、R偏转，则在两轮车的车轮上产生转矩提高。转向显示向驾驶员发出信号，从而驾驶员应当使车把8朝与第一方向L、R相反的第二方向L、R运动。这例如可以通过两个小灯或者在移动电话上的显示器来实现。以这种方式，当驾驶员遵循该指示并且车把8朝着与第一方向L、R相反的第二方向L、R移动时，两轮车1再次稳定。因此，如果驾驶员不失一般性地向右R倾斜并且把手8向右R偏转，则产生纵向加速度B、A的短暂的提高作为车轮上的力矩提高，并且向驾驶员显示用于向左L转向的转向时刻。
在平衡稳定两轮车1时，驾驶员方面的转向过程具有相对大的影响。因此，当两轮车1向右R倾斜时，如果驾驶员立即向右R转向，则可以实现快速的平衡稳定。如果驾驶员朝正确的方向转向、即在这种情况下向右R转向，则驾驶员可以通过在两轮车1的车轮上的正的转矩变化B在平衡稳定时得到辅助。如果驾驶员朝错误的方向转向、即在这种情况下向左L转向，则可以通过在两轮车1的车轮上的负的转矩变化A来以平衡稳定的方式反向控制。
如果车把8朝第一方向L、R偏转并且两轮车1朝与第一方向L、R相反的第二方向L、R倾斜，则在两轮车的车轮上产生转矩下降B、A。转向显示向驾驶员发出信号，从而该驾驶员应使车把8朝与第一方向L、R相反的第二方向L、R运动。如果驾驶员遵循该指示，则两轮车1再次稳定。因此，如果驾驶员不失一般性地向右R倾斜并且把手8向左L偏转，则产生纵向加速度B、A的短暂的下降B、A作为力矩下降，并且向驾驶员显示用于向右R转向的转向时刻。

Claims (16)

1.一种用于使机动式两轮车（1）自动地平衡稳定的方法，该方法包括以下步骤：
- 借助于至少一个传感器（2、3、4）检测（100）至少一个测量参量，所述测量参量从两轮车（1）的车把（8）的转向角和两轮车（1）的至少一个加速度值中选出；
- 借助于控制单元（5）分析（200）所检测的至少一个测量参量并且基于分析确定所述两轮车（1）是否倾斜；
- 如果确定所述两轮车（1）倾斜，则通过改变所述两轮车（1）的车轮上的转矩来改变（300）所述两轮车（1）的加速度（B、A）。
2.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测所述两轮车（1）向左（L）或向右（R）的横向加速度作为至少一个测量参量。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测所述两轮车（1）的转向角作为至少一个测量参量。
4.根据权利要求2和3所述的方法，其中，当确定所述两轮车（1）朝第一方向倾斜并且所述车把（8）朝第一方向（L、R）偏转时，在所述两轮车（1）的车轮上产生转矩提高（B）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，就此而言回引权利要求2和3，其中，当确定所述两轮车（1）朝与所述第一方向（L、R）相反的第二方向（L、R）倾斜并且所述车把（8）朝所述第一方向（L、R）偏转时，在所述两轮车（1）的车轮上产生转矩下降（A）。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，输出转向显示，该转向显示向驾驶员显示他应使车把（8）朝哪个方向运动以便实现平衡稳定的建议。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述两轮车（1）的车轮上的转矩关于平均转矩（B、A）进行改变，所述平均转矩通过所述两轮车（1）的油门手柄（7）予以调节。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述两轮车（1）具有内燃机和发电机，其中，改变所述两轮车的车轮上的转矩包括改变所述内燃机和/或所述发电机的转矩。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为测量参量求取所述两轮车（1）的正的或负的纵向加速度（B、A）和/或重力加速度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，仅当所述两轮车的速度低于预设的阈值时才执行所述方法。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，移动电话与所述控制单元（5）耦联并且与所述控制单元（5）交换数据，其中，所述移动电话的加速度传感器将所测量的加速度值、即至少一个测量参量发送到所述控制单元（5）上和/或借助于所述移动电话接通和/或关断所述方法。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机动式两轮车（1）具有作为马达（6）的电动机、具有内燃机或具有混合动力装置，其中，优选在所述马达（6）和驱动轮之间没有自由轮结构。
13.一种机动式两轮车（1），其具有至少一个传感器和控制单元（5），其中，所述控制单元（5）设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
14.根据前述权利要求所述的机动式两轮车（1），其中，所述至少一个传感器（2、3、4）包括转向角传感器（3），利用所述转向角传感器检测两轮车（1）的转向角。
15.根据权利要求13或14所述的机动式两轮车（1），其中，所述至少一个传感器包括加速度传感器（2、4），利用所述加速度传感器来检测纵向加速度（B、A）和/或横向加速度。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的机动式两轮车（1），其具有转向显示，所述转向显示能够为驾驶员显示他应使车把（8）朝哪个方向运动以便实现平衡稳定的建议。
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