DE102007050552B3 - Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel - Google Patents

Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel Download PDF

Info

Publication number
DE102007050552B3
DE102007050552B3 DE102007050552A DE102007050552A DE102007050552B3 DE 102007050552 B3 DE102007050552 B3 DE 102007050552B3 DE 102007050552 A DE102007050552 A DE 102007050552A DE 102007050552 A DE102007050552 A DE 102007050552A DE 102007050552 B3 DE102007050552 B3 DE 102007050552B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
pedal
speed
crank
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102007050552A
Other languages
English (en)
Inventor
Edgar Löhr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Loehr Edgar De
Loehr Valentin De
Original Assignee
CARBIKE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CARBIKE GmbH filed Critical CARBIKE GmbH
Priority to DE102007050552A priority Critical patent/DE102007050552B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007050552B3 publication Critical patent/DE102007050552B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/02Tricycles
    • B62K5/027Motorcycles with three wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/01Motorcycles with four or more wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K2204/00Adaptations for driving cycles by electric motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Bei bekannten Fahrzeugen, die die Motorleistung über eine vom Fahrer betätigte Tretkurbel steuern, handelt es sich um schwach hilfsmotorisierte Fahrräder, deren Motorsteuerung träge reagiert und bei denen Tretkurbel und Radnabe durch eine Kette verbunden sind. Versuche, Fahrräder mit elektrischer Krafttransmission einzuführen, sind bislang wegen gravierender Unzulänglichkeiten gescheitert. Damit ist dieses vor allem im Hinblick auf die körperliche Fitness sehr attraktive Steuerprinzip auf die Fahrradanwendung beschränkt. Das neue Fahrzeug soll die Grenzen des einspurigen und einsitzigen Fahrzeugs überwinden, stärker motorisiert, komfortabel und sicher sein und viel Fahrspaß bieten. Um ein solches Fahrzeug über die Tretkurbel sicher und feinfühlig steuern zu können, wird die Drehzahl (omega) der Tretkurbel (1) mittels einer elektronisch steuerbaren Bremsvorrichtung (2), die auch ein Generator (3) sein kann, kontrolliert und über ein virtuelles Schaltgetriebe an die Fahrzeuggeschwindigkeit gebunden. Dazu muss ein Regler (R1) ein Bremsmomentsignal (BMS) generieren, das im Bremsmomentregler (13) ein dem zyklisch schwankenden Drehmoment der Tretkurbel (1) gleichwertiges Bremsmoment erzeugt. Dieses Signal wird auch einem weiteren Regler (R2) zur Verfügung gestellt, der es anhand eines Kennfeldes zu einem gleichmäßigen Motorsteuersignal (PMS) verarbeitet, das dem Fahrerwillen entspricht. Die Erfassung und Abspeicherung von Kurven, die den Verlauf der Tretkraft repräsentieren, ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit elektromotorischem Antrieb, bei dem der Fahrer die Motorleistung über eine Tretkurbel steuert. Solche Fahrzeuge ermöglichen dem Benutzer körperliche Aktivität während des Fahrens und dienen gleichermaßen der Fitneß und dem Wohlbefinden. Sie vermitteln ein einzigartiges, aktives Fahrgefühl, das sich ganz deutlich von dem konventioneller Motorfahrzeuge unterscheidet. Dabei stammt die zur Fortbewegung des Fahrzeuges notwendige Energie zumindest zu einem wesentlichen Teil aus elektrischen Energiequellen wie Batterien oder Brennstoffzelle, so dass der Fahrer selbst an Steigungen und bei höherem Fahrzeuggewicht nicht physisch überfordert wird.
  • Oft sind solche Fahrzeuge fahrradähnliche, mit wenigen hundert Watt motorisierte Zweiräder und in den vergangenen Jahren als sogenannte Pedelecs in beträchtlicher Stückzahl verkauft worden. Kennzeichen dieser hilfsmotorisierten Fahrräder ist die Beibehaltung einer mechanischen Transmission zwischen Tretkurbel und Hinterrad. Das Prinzip der Steuerung des Motors über eine Tretkurbel muss aber nicht auf Fahrräder beschränkt bleiben. Die Anwendung bei drei- oder vierrädrigen Fahrzeugen ist ebenfalls vielversprechend. Unter DE 198 55 585 A1 ist ein vierrädriges, vollverkleidetes, mehrsitziges und wesentlich stärker motorisiertes Fahrzeug bekannt geworden, bei dem die Motorleistung durch die Art der Tretaktion gesteuert wird, und das eine intelligente Sensorik und Datenverarbeitung besitzt, die ein gutes Feedback an der Tretkurbel erzeugt. Fahrzeuge des Oberbegriffs bieten gleichermaßen Komfort und höchste Energieeffizienz und können daher eine wichtige Rolle bei der Umstellung auf eine nachhaltige Mobilität spielen, die angesichts der sich abzeichnenden Ölverknappung und der CO2-Klimaproblematik dringend geboten ist. Ihr bevorzugtes Einsatzgebiet ist der urbane Raum, indem in naher Zukunft bereits 70% aller Menschen leben werden. Zudem erlauben sie den Benutzern die für die Gesundheit so wichtige körperliche Betätigung während der Zeit, die sie ohnehin im Verkehr verbringen müssen.
  • Während schwach motorisierte Pedelecs Muskel- und Motorkraft auf relativ simple Art kombinieren, meist über einfache An-/Ausschalter, aber auch durch Kraftmessungen im Zugtrum der Kette oder über Drehmomentmessungen an der Kurbelwelle (DE 699 35 750 T2 , CA 2 514 903 A1 , DE 699 31 625 T2 ) oder in der Hinterradnabe ( CA 2 319 848 A1 ) und mit einer der Tretleistung meist im Verhältnis 50:50 proportionalen Motorleistung, ist bei stärker motorisierten und schwereren Fahrzeugen eine komplexere Steuerung notwendig, um eine rasche Reaktion des Fahrzeugs auf den Fahrerwillen zu ermöglichen. Eine einfache Proportionalität der Motorleistung zur Tretkraft würde durch die hohe Drehmomentschwankung der Tretkurbel während einer Umdrehung ein unerwünscht starkes Pulsieren der Antriebsleistung verursachen. Man könnte das Pulsieren dadurch unterdrücken, dass der Abgriff der Tretkraft stets im Maximalwert erfolgt, dann ist die Regelungsreaktion aber sehr träge und dauert mindestens eine halbe Tretkurbelumdrehung. Ein zweiter Weg bietet sich durch das Verfahren der Mittelwertbildung über mehrere Tretkurbelumdrehungen wie dies in CA 2 319 848 A1 beschrieben ist. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist damit aber nicht verbessert, da die Mittelwertbildung lediglich zu einer sukzessiven Anpassung führt.
  • Wie dieses Problem zu lösen ist, ist in oben erwähnter DE 198 55 585 A1 beispielgebend aufgezeigt. Der große Fortschritt ist dabei der ständige Vergleich zwischen aktuellen winkelbezogenen Drehmomentwerten mit gespeicherten Daten zum typischen Drehmomentverlauf während einer Tretkurbelumdrehung, denn damit ist eine ideale Glättung bei gleichzeitig extrem kurzer Reaktionszeit erreicht. In dieser Patentschrift ist in erster Linie ein mechanisches und somit entsprechend aufwändiges, teures und wartungsintensives Kraftübertragungssystem zwischen Tretkurbel und Hinterrad beschrieben, das mit einem Kraft- und einem Drehwinkelsensor verbunden ist. Nur kurz wird die Möglichkeit einer elektrischen Kraftübertragung aufgezeigt mit einer Drehmomenterfassung über die Stromwerte des Generators (dort in Anspruch 12).
  • Dabei entsteht aber das gravierende Problem, dass ohne eine mechanische Kopplung von Tretkurbel und Fahrzeugrad der ergonomisch bedingte, unrunde Tritt des Fahrers zu einer sich zyklisch ändernden Tretfrequenz führt, was einen unerwünschten und irritierenden Gummibandeffekt erzeugt, der das wichtige Feedback zur Fahrzeugbewegung weitgehend zerstört. In WO 00/59773 A2 ist ein Fahrzeugantrieb beschrieben, der dieses Grundproblem der elektrischen Krafttransmission, das beim Anfahren eines Zweirades besonders kritisch auftritt, durch eine spezielle Anfahrsteuerung zu beheben versucht, indem der Generator unmittelbar nach Tretbeginn ein hohes Gegenmo ment bis zur Erreichung einer sicheren Fahrgeschwindigkeit von etwa 2 m/s erzeugt. Die Dauer dieser speziellen Anfahrsteuerung ist mit ca. zwei Sekunden angegeben, danach geht das System in den Normalbetrieb über. Zielgröße des Regelprozesses ist dabei ein bestimmtes Gegenmoment von mindestens 40 Nm schon bei sehr kleinen Winkelgeschwindigkeiten der Tretkurbel. Dies erfolgt durch den kurzzeitigen Einsatz von elektrischer Energie, mit der ein starkes magnetisches Gegenfeld im Generator erzeugt wird. Nicht behoben sind aber die grundsätzliche Probleme der zyklischen Drehzahlschwankung im Fahrbetrieb und der Entkopplung der Tretkurbeldrehzahl von der Fahrgeschwindigkeit. Damit ist sowohl der Fahrkomfort durch die zyklische Schwankung der Antriebsleistung als auch das Feedback zur Fahrgeschwindigkeit stark beeinträchtigt, was einen Markterfolg in Frage stellt.
  • Die großen Fortschritte der Elektronik und der elektrischen Antriebstechnik hinsichtlich Preis, Leistung, Zuverlässigkeit und Effizienz legen es trotz der dargelegten Schwierigkeiten nahe, auf eine mechanische Kraftübertragung zwischen Tretkurbel und Rädern zu verzichten und ganz auf eine elektrische bzw. elektronische Lösung zu setzen, um die damit verbundenen Kostenvorteile nutzen zu können. Fahrzeuge definieren sich heute immer mehr über das durch sie vermittelte Fahrgefühl, also ganz wesentlich durch die Gestaltung der Schnittstelle zwischen Mensch und Fahrzeug. Nur eine Überwindung der oben genannten Schwierigkeiten kann zu einem überzeugenden Fahrgefühl führen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kostengünstiges, wartungsarmes und komfortables Elektrofahrzeug des Oberbegriffs zu entwickeln, das keine durchgehende mechanische Kraftübertragung zwischen Tretkurbel und Fahrzeugrad benötigt. Dabei soll die Motorleistung über die Tretkurbel des Fahrers auf elektronischem Weg und mit optimalem Feedback gesteuert werden können ohne ein unerwünschtes Pulsieren der Motorleistung und ohne eine zyklische Tretfrequenzänderung. Die Lösung dieser Aufgabe ist entscheidend für die Entstehung des angestrebten Siebenmeilenstiefel-Effektes: Der Fahrer erlebt dann, dass jede Änderung seiner Tretaktion unmittelbar zu einer entsprechenden Reaktion des Fahrzeuges führt, so als wäre seine Kraft vervielfacht und als hätte das Fahrzeug kaum Gewicht. Idealerweise nimmt er dabei nicht nur den Fahrwiderstand, sondern auch die Fahrzeuggeschwindigkeit, bzw. deren Ände rung unmittelbar über die Pedale wahr, ganz ähnlich wie beim konventionellen Fahrrad. Das damit verbundene frappierende Fahrerlebnis, nämlich die enorme Steigerung der eigenen Bewegungspotenz, ist für den Markterfolg ganz entscheidend, denn damit wird der Käufer auf einzigartige Weise emotional positiv angesprochen. Aufgabe der Erfindung ist es ferner Fahrspaß und Komfort maximal zu erhöhen, z. B. durch die Möglichkeit des automatischen Schattens von virtuellen Gängen, durch eine automatische Adaption des Systems an die Eigenheiten der individuellen Tretaktion und durch eine breite Wahl verschiedener Fahrprogramme. Darüber hinaus soll das Fahrzeug auch für gezieltes Training im Sport- und Rehabereich geeignet sein.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Fahrzeug des Oberbegriffs mit einer durch den Bordrechner (4) in ihrer Bremswirkung regelbaren Bremsvorrichtung (2) ausgestattet wird, die mit der Tretkurbel (1) direkt oder über ein Getriebe (16) verbunden ist und die die Aufgabe hat, die Drehzahl (f) der Tretkurbel unabhängig von ihrem Drehmoment (TM) auf eine Solldrehzahl (n) einzustellen. Dazu muss die Bremsvorrichtung (2) eine auf die menschliche Tretkraft und Tretleistung abgestimmte Bremskraft und Bremsleistung besitzen und in ihrer Bremskraft, z. B. servomotorisch oder elektrisch, verstellbar sein. Die Bremsvorrichtung (2) kann eine Reibungsbremse oder eine Wirbelstrombremse oder dergleichen sein, was den Vorteil der geringen Kosten und des geringen Gewichts hat, oder sie kann ein entsprechend dimensionierter Generator (3) sein, was den Vorteil der energetischen Nutzung der Muskelleistung des Fahrers hat.
  • Drehwinkel (ω) und Drehzahl (f) der Tretkurbel (1) werden durch geeignete Sensoren, z. B. einen Drehwinkelsensor (5) oder durch eine zur Erfassung dieser beiden Größen entsprechend ausgerüstete Bremsvorrichtung (2) oder einen Generator (3) erfasst, vorzugsweise mit einer Auflösung feiner als 10°, um eine Drehzahländerung rasch erkennen zu können. Die Sensordaten werden an den Bordrechner (4) übermittelt. Aus dem Vergleich der aktuellen Drehzahl (f) mit der Solldrehzahl (n) generiert der Bordrechner (4) in einem ersten Regler (R1) ein Steuersignal (BMS) für die Bremsvorrichtung (2) nach folgendem Prinzip: Bei einem Unterschreiten der Solldrehzahl (n) wird das Bremsmoment (BM) erniedrigt, bei einem Überschreiten der Solldrehzahl (n) wird das Bremsmoment (BM) erhöht, solange bis die Solldrehzahl (n) wenigstens annähernd erreicht ist, also f = n ist. Dies bedeutet andererseits, dass der erste Regler (R1) das vom Fahrer aufgebrachte momentane Drehmoment (TM) stets durch die Erzeugung des gleichwertigen Bremsmoments (BM) auszugleichen versucht. Wichtig ist hierbei, dass dieser Regler (R1) inklusive der Bremsmomentverstellung schnell genug arbeitet, um innerhalb von Sekundenbruchteilen auf kurzzeitige Drehzahl- und Drehmomentschwankungen reagieren zu können. Es wird daher auch vorgeschlagen eine Bremsvorrichtung (2) mit relativ kleinem Massenträgheitsmoment zu verwenden.
  • Wenn ein Generator (3) als Bremsvorrichtung (2) verwendet wird, muss sein Bremsmoment (BM) bzw. Drehmoment regelbar sein. Dies ist am größten, wenn der Generatorstromkreis kurzgeschlossen wird, am geringsten, wenn der Stromkreis offen ist. Es wird auch vorgeschlagen, den Bremsmomentregler (13) des Generators (3) über das Öffnungsverhältnis des Stromkreises nach dem Verfahren der Pulsweitenmodulation zu betreiben. Speist man den Generatorstrom ins Bordnetz, z. B indem man in den Generatorstromkreis ein DC-Ladegerät (14) für die Traktionsbatterie (7) einfügt oder den Fahrmotor (8) direkt damit versorgt, kann man energetischen Nutzen aus der Tretarbeit des Fahrers ziehen. Damit sinkt der Energieverbrauch ab Netz, umso mehr, je leichter und langsamer das Fahrzeug ist. Um den Generatorstrom nutzen zu können, muss die Generatorspannung bei der vorgesehenen Betriebsdrehzahl ausreichend hoch sein, ggf. muss ein Spannungswandler verwendet werden.
  • Da das Drehmoment (TM) einer durch den Fahrer betätigten Tretkurbel (1) aus ergonomischen Gründen während einer Tretkurbelhalbumdrehung stark schwankt (3) – in der Fachliteratur (Michael Gressing, Fahrradphysik und Biomechanik, Moby Dick Verlag, Kiel, 2003, 8. Auflage, S. 180) wird für den typisch unrunden Tritt der Faktor 5 angegeben-, findet ein ständiger Regelprozess während dieser Halbumdrehung statt, d. h. das erforderliche Bremsmoment (BM) variiert um den gleichen Faktor. Entsprechend schwankt das Steuersignal (BMS). Somit repräsentiert es auch den Verlauf und die Höhe der momentanen Fahrerleistung, bzw. des Drehmoments (TM) der Tretkurbel. Mit der einfachen Aufgabe für den ersten Regler (R1), die Tretkurbeldrehzahl (f) am Sollwert (n) zu halten um den Gummibandeffekt zu eliminieren, entsteht – ohne dass Kraftsensoren nötig wären und quasi als Nebenprodukt – die Information darüber, welche Drehmomentwerte an welcher Tretkurbelposition auftreten. Damit hat man die Schlüsselinformation für den zweiten Regler (R2), der daraus und anhand gespeicherter Daten über den winkelaufgelösten Drehmomentverlauf den Fahrerwillen ermittelt und unter Berücksichtigung des eingestellten Fahrprogramms (FP) ein entsprechendes Motorsignal (PM) generiert. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, das aktuelle Drehmoment (TM) der Tretkurbel (1) direkt durch Kraftsensoren an der Tretkurbel (1) oder im Zugtrum des Getriebes (16) oder an der Bremsvorrichtung (2) zu messen und an den zweiten Regler (R2) zu übermitteln.
  • Die Ermittlung des Fahrerwillens im zweiten Regler (R2) erfolgt nach folgender Methode: Der aktuelle Drehmomentwert (TM) wird mit einem zuvor in Testreihen an gleicher Tretkurbelposition ermittelten Referenz-Drehmomentwert (MR) verglichen, den ein Fahrer bei einer mittleren Tretleistung von z. B. 100 W erzeugt. Dieser mittleren Tretleistung wird eine bestimmte Antriebsleistung des Fahrmotors (8) zugeordnet, die im Allgemeinen für die Erreichung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit ausreicht. Dies können z. B. 2 kW sein. Liegt der aktuelle Drehmomentwert (TM) über dem Referenzmoment (RM), bedeutet dies, dass der Fahrer mehr Motorleistung (PM) anfordern will und es wird proportional zur Differenz (TM – RM) mehr Motorleistung angesteuert als die, die der Fahrmotor bei 100 W Tretleistung liefern soll. Entsprechendes gilt bei einem geringeren aktuellen Drehmomentwert (TM) als dem Referenzmoment (RM), dann wird weniger Motorleistung angesteuert. Der Regler (R2) erzeugt ein entsprechendes Motorleistungssignal (PMS), das die Motorleistungssteuerung (9) ansteuert. Das im Bordrechner (4) bzw. in diesem Regler (R2) gespeicherte Kennfeld für die Beziehung zwischen Drehmoment (TM) und Drehwinkel (ω) der Tretkurbel (1) und angeforderter Motorleistung (PM) besteht also aus einer Schar von Kurven, die das Drehmoment (TM) über den Drehwinkel (ω) abbilden und denen jeweils ein bestimmter Fahrerwille, z. B. ausgedrückt in Prozent angeforderter Motorleistung (PM) oder Motordrehmoment zugeordnet ist (4).
  • Dieses Kennfeld ist vom Fahrprogramm (FP) anhängig. So kann z. B. die Referenzkurve auf 150 W Tretleistung im Sportprogramm oder auf 50 W im Komfortprogramm bezogen sein. Auch kann der Abstand der Scharkurven variabel sein, also bezogen z. B. auf 5%-Schritte, in der Motorleistung enger oder weiter sein, womit der Verstärkungsfaktor progressiv oder degressiv gestaltet werden kann. Zudem kann die Form der Scharkurven in gewissen Grenzen unterschiedlich sein, um eine Anpassung an individuelle Eigenheiten der Tretbewegung bei unterschiedlichen Leistungen berücksichtigen zu können.
  • Zusätzlich können vom Fahrprogramm abhängige weitere Umrechnungen des Motorsignals vorgenommen werden, um z. B. einen Kick-Down-Effekt (KD) zu erzeugen, bei dem bei einem kräftigen Anstieg des Drehmoments (TM) der Tretkurbel in kurzer Zeitspanne überproportional mehr Motorleistung für kurze Zeit zur Verfügung gestellt wird, was hilfreich bei Start- und Überholvorgängen sein kann. Vorzugsweise wird erhöhte Fahrerleistung durch ein spritzigeres Fahrverhalten mit mehr Motorspitzenleistung, mit höherer Spitzengeschwindigkeit und mit einer kürzeren Reaktionszeit belohnt. Dadurch wird der Fahrer immer wieder zu körperlicher Leistung animiert. Das Ausmaß der körperlichen Belastung ist jedoch in weiten Grenzen frei bestimmbar, d. h. sowohl ein komfortables Fahren mit nur geringer körperlicher Belastung ist ebenso möglich wie ein sehr sportliches Fahren mit hohem körperlichen Einsatz aber auch mit hoher Fahrzeugagilität. So wird Leistung belohnt.
  • Die Bestimmung der jeweiligen Solldrehzahl (n) erfolgt im dritten Regler (R3) nach den Vorgaben des gewählten Fahrprogramms (FP). Die Solldrehzahl (n) ist vorzugsweise variabel und der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) direkt proportional, solange ein bestimmtes virtuelles Übersetzungsverhältnis (i) gilt. Da die meisten Menschen einen relativ engen Bereich komfortabler Tretfrequenz haben, sind erfindungsgemäß eine Mehrzahl von virtuellen Gängen vorgesehen. Sie werden nach Ober- (no) und Untergrenzen (nu) der Tretfrequenz geschaltet, wobei die Schaltkurve (S) eine Hysterese – so wie bei anderen automatischen Getriebe auch – aufweist, um ein ständiges Hin- und Herschalten zu vermeiden (2). Erfindungsgemäß wird auch ein Schalten nach einer Obergrenze des Drehmoments (TM) der Tretkurbel vorgesehen, um eine Überlastung der Tretkurbelkinematik und der Bremsvorrichtung (2) zu vermeiden. D. h., sobald ein bestimmtes Drehmoment überschritten wird, wird der nächst kleinere virtuelle Gang "eingelegt". Vorzugsweise erfolgt das Anfahren automatisch im kleinsten Gang. Dadurch können die Bremsvorrichtung (2) bzw. der Generator (3) und ein eventuelles Übersetzungsgetriebe (11) besonders leicht gebaut werden. Es ist auch möglich, eine manuelle Schaltung der Gänge statt der automatischen vorzunehmen, wobei es dann ratsam ist, beim Überschreiten der Drehmomentgrenze wieder selbsttätig in den nächstkleineren Gang zu schalten um die Bremsvorrichtung (2) nicht wesentlich stärker dimensionieren zu müssen.
  • Es ist sinnvoll, aber nicht zwingend alle drei oben beschriebenen Regler (R1, R2, R3) in den Bordrechner (4) zu integrieren. Es wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen im Bordrechner (4) eine Messroutine zu implementieren, die die persönliche Drehmomentkurve des Fahrers über den vollen Drehwinkel der Tretkurbel ermittelt und abspeichert und zwar in quasistationären Tretzuständen, also wenn weder das über eine volle Umdrehung gemittelte Drehmoment (MM) der Tretkurbel (1) noch ihre Drehzahl (f) wesentliche Änderungen erfährt. Eine Mehrzahl solcher Kurven wird dann zu einer persönlichen Kurve gemittelt und, ggf. gewichtet mit der in Reihentests ermittelten Kurve, als Referenzkurve (RK) für das persönliche Kennfeld herangezogen werden. Somit ist eine selbsttätige Adaption des Systems auf den individuellen Tretstil des jeweiligen Fahrers möglich, was es erlaubt ungleiche Beinkräfte und andere ergonomische Besonderheiten zu berücksichtigen und so die ungewollten Leistungsschwankungen des Fahrmotors (8) minimiert. Damit erhöht sich die Bindung der Fahrzeugreaktion an den Fahrerwillen.
  • Da das System ohnehin eine permanente Messung der Fahrerleistung und des Verlaufs des Drehmoments (TM) der Tretkurbel über eine volle Umdrehung vornimmt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem Fahrer diese wertvolle Information auf einem Display (12) anzuzeigen, um sein Training zu verbessern und seinen Leistungswillen anzuspornen. Durch die Einblendung der leistungsphysiologisch optimalen Drehmomentkurve (OK) des "runden Tritts" ist eine ideale Basis für eine gezielte Bewegungsschulung gegeben.
  • Bei zwei- und mehrsitzigen Fahrzeugen wird vorgeschlagen, dem Beifahrer oder den Beifahrern auf gleiche Weise sportliche Betätigung zu ermöglichen, indem ihnen jeweils eine weitere Tretkurbel mit entsprechender Bremsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Die Drehzahl der jeweiligen Tretkurbel wird nach dem gleichen Verfahren kontrolliert und die Tretleistung und der Drehmomentverlauf werden genauso erfasst und angezeigt. Ein Motorleistungssignal (BMS) wird aber normalerweise nicht ausge geben, da der Fahrer sonst nicht mehr die volle Kontrolle über das Fahrzeug hat.
  • Der auf oben beschriebene Weise angesteuerte Fahrmotor (8) bezieht seine Energie zumindest überwiegend aus einer Stromquelle, also einer Traktionsbatterie (7) oder einer Brennstoffzelle, die am Stromnetz, bzw. an speziellen Tankstellen aufgeladen bzw. betankt werden können. Wenn die Tretarbeit des Fahrers durch die Verwendung des von ihm im Generator (2) erzeugten Stroms zur Deckung des Energiebedarfs des Fahrzeugs mit genutzt wird, kann man von einem Human and Electric Powered Hybrid sprechen. Naturgemäß ist der Anteil der Muskelkraft dabei relativ klein, und zwar umso kleiner, je höher das Fahrzeuggewicht und die Fahrgeschwindigkeit ist. D. h., der überwiegende Anteil der Energie entstammt externen Quellen, wie z. B. dem öffentlichen Stromnetz. Trotzdem kann man solche Fahrzeuge ultraeffizient bauen, da sie extrem leicht sein können und auch als Leichtfahrzeug akzeptiert werden, da es sich eben nicht um Automobile im konventionellen Sinn handelt. 4–6 kWh/100 km sind ohne weiteres auch bei zweisitzigen Fahrzeugen zu erreichen. Vielfältige Fahrzeugtypen können nach diesem Prinzip gebaut werden, vom offenen einsitzigen Zweirad bis hin zum mehrsitzigen, mehrspurigen und vollverkleideten Fahrzeug. Für die energetische und klimatische Wirksamkeit ist entscheidend, welches Einsatzpotential der gewählte Fahrzeugtyp hat.
  • Vorteil der Erfindung ist, dass dieses Potential maximal ausgeschöpft werden kann, weil das mit einer solchen elektronischen Motorsteuerung ausgestattete Fahrzeug komfortabel, wartungsarm, kostengünstig und auf intuitive Weise einfach zu bedienen ist und ein einzigartiges, überzeugendes Fahrgefühl bietet. All dies ist notwendig um einen neuen, an urbane Bedingungen optimal angepassten und hocheffizienten Fahrzeugtyp am Markt erfolgreich einführen zu können. Zusätzlich gewinnt man erhebliche Gestaltungsfreiheit im Package des Fahrzeugs, da kein Bauraum für die mechanische Transmission vorgesehen werden muss. Gerade bei Kompaktfahrzeugen ist dies ein entscheidender Vorteil. Ferner ist das System besonders leise, da keine rasselnde Kette notwendig ist. Mit dieser Technologie sind Fahrzeuge möglich, die wesentliche Anteile des urbanen Mobilitätsbedarfs auf energieeffiziente Weise decken können und die aufgrund des aktiven Fahrgefühls das Zeug zu einem Life-Style-Produkt haben. Sie können einer auf Elektrizität basierenden Mobilität Bahn brechen, da sie gegenüber konventionellen schweren Elektroautos enorme Kostenvorteile sowohl in Anschaffung als auch im Betrieb besitzen. Sobald große Stückzahlen dieser Fahrzeuge in Betrieb sind, entsteht auch ein erhebliches Speicherpotenzial für elektrische Energie durch die Batterien der Fahrzeuge, das eingesetzt werden kann um Stromschwankungen auszugleichen (vehicle to grid). Dieses bestechende Konzept hängt aber davon ab, ob die Menschen bereit und finanziell in der Lage sind, Elektrofahrzeuge zu kaufen. Dies ist bei Fahrzeugen des in der Erfindung beschriebenen Typs am ehesten der Fall. Ferner sind solche Fahrzeuge auch zu Trainingszwecken im Bereich des Sports und der Rehabilitation vorteilhaft einsetzbar. Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels und aus den Zeichnungen hervor.
  • 1 zeigt das Fahrzeug 1 mit seinen im Hinblick auf die vorliegende Erfindung wichtigsten Komponenten in schematischer Weise. Der Fahrer betätigt die Tretkurbel 1 nach dem vom Fahrrad her bekannten Prinzip: Will er schneller fahren, tritt er kräftiger in die Pedale und umgekehrt. Die Tretkurbel 1 ist über ein ins Schnelle übersetzendes Getriebe 16 in Riemenbauart mit der Bremseinrichtung 2 verbunden, die hier ein Generator 3 von 300 W Nennleistung ist. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16 ist so bestimmt, dass das bei 300 W Tretleistung und bei einer Drehzahl f von 90 rpm entstehende mittlere Drehmoment TM der Tretkurbel 1 von etwa 32 Nm dividiert durch das Übersetzungsverhältnis dem Nennmoment des Generators entspricht. Beträgt sein Nennmoment 3,2 Nm, so ist eine Übersetzung von 1:10 erforderlich. Kurzzeitig höhere Tretleistungen und Drehmomentspitzen kann der Generator 3 durch sein Überlastmoment, das häufig beim Doppelten oder Dreifachen liegt, ausgleichen. Die hier genannten Zahlen sind nicht verbindlich und dienen nur als Beispiel. Neben der Riemenscheibe der Tretkurbel 1 ist ein Drehwinkelsensor 5 angebracht, der den auf der Riemenscheibe angebrachten Winkelcode als Absolutwert abliest und an den Regler R1 übermittelt. Dieser hat die Aufgabe das Bremsmoment BM des Generators 3 so einzustellen, dass die Drehzahl ω der Tretkurbel 1 möglichst der Solldrehzahl n entspricht. Dazu erzeugt der in Echtzeit arbeitende Regler R1 ein Bremsmomentsignal BMS, womit er den Bremsmomentregler 13 ansteuert, der nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation arbeitet und der sich zusammen mit dem DC-Ladegerät 14 für die Traktionsbatterie 7 im Generatorstromkreis befindet. Für besonders hohe Bremsmo mentspitzen wird der Generatorstromkreis vom Bremsmomentregler 13 kurz geschlossen, wodurch der Generator 3 als Wirbelstrombremse arbeitet und das höchste Bremsmoment BM erzielt. Das Bremsmomentsignal BMS wird auch an den Regler R2 übermittelt und zur Fahrerinformation an das Display 12, wo es grafisch angezeigt wird. Der Regler R2 vergleicht das Bremsmomentsignal BMS mit in Testreihen ermittelten und drehwinkelbezogen abgespeicherten Signalwerten und generiert daraus nach dem oben beschriebenen Verfahren ein Motorleistungssignal PMS für das Motorleistungsteil 9, das den Stromfluss zwischen Traktionsbatterie 7 und Fahrmotoren 8 nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation regelt. Die beiden Fahrmotoren 8 sind über Getriebe mit je einem Fahrzeugrad 10 verbunden. Am Fahrzeugrad 10 misst ein Geschwindigkeitssensor 11 die Fahrzeuggeschwindigkeit v und übermittelt sie an den Regler R3. Dieser berechnet anhand des eingestellten Fahrprogramms FP die Solldrehzahl n der Tretkurbel 1 indem er eine entsprechende Schaltkurve S anwendet. Die Solldrehzahl n wird anschließend an den Regler R1 übermittelt. Das Fahrprogramm FP wird vom Fahrer über einen zweiachsigen Schieberegler 15 eingestellt, der in der horizontalen Achse die Vorwahl der Solldrehzahl n der Tretkurbel 1 erlaubt und in der vertikalen Achse den Leistungswert der Referenzkurve RK. Ein hoher Leistungswert erfordert mehr Fahrerleistung für die gleiche Motorleistung und umgekehrt. Eine hohe Drehzahl n der Tretkurbel und ein hoher Leistungswert erzeugen ein sehr sportliches Fahrprogramm, eine niedrige Drehzahl n und ein geringer Leistungswert erlauben ein sehr komfortables Fahren ohne größere Anstrengung. Im Display 12 wird zusätzlich zum Drehmoment TM eine leistungsphysiologisch optimale Drehmomentkurve OK eingeblendet, die es erlaubt, den persönlichen Tretstil durch gezielte Anpassung zu optimieren. Weitere Werte wie die Fahrerleistung und die verbrauchte Körperenergie werden vom Bordrechner 4 berechnet und ebenfalls angezeigt. Die Traktionsbatterie 7 wird am Stromnetz mittels eines Netzladegeräts 6 aufgeladen. Liegt das momentane Drehmoment TM unter dem Schwellenwert SW oder wird die Tretkurbel 1 zurück bewegt, wird keine Motorleistung PM angesteuert. Der Bordrechner 4 integriert nicht nur die hier beschriebenen Regler, sondern er übernimmt auch weitere für den Betrieb des Elektrofahrzeugs wichtige Überwachungs- und Regelfunktionen, die aber nicht Gegenstand der Erfindung sind. Das hier gezeichnete Fahrzeug ist vierrädrig und vollverkleidet. Andere Ausführungen bezüglich Karosserie, Fahrwerk und Motoranordnung sind selbstverständlich möglich.
  • In 2 ist die Schaltkurve S für ein Fahrprogramm FP mit 10 virtuellen Gängen dargestellt. Das Verhältnis von Drehzahl des Fahrzeugrades 10 zur Solldrehzahl n der Tretkurbel 1 wird hier das "virtuelle Übersetzungsverhältnis" i genannt, da kein mechanisches Getriebe existiert. Beginnend mit dem ersten Gang, der bei Fahrzeugstillstand eingelegt wird, werden die einzelnen Gänge bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v der Reihe nach geschaltet, jeweils bei Erreichen der Obergrenze no der Tretkurbeldrehzahl. Sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit v und damit die Solldrehzahl n der Tretkurbel, wird erst beim Erreichen der Untergrenze nu in den nächst kleineren Gang geschaltet. Die Grenzen no und nu hängen vom jeweiligen Fahrprogramm FP ab und werden über den Schieberegler 15 entsprechend verschoben. Die dargestellte Hysteresebreite von zwei Gangstufen ist sinnvoll, aber nicht zwingend.
  • 3 zeigt eine Referenzkurve RK1 wie sie typischerweise auftritt bei ungeübten Fahrern, die den runden Tritt nicht beherrschen. Die Werte des Drehmoments TM der Tretkurbel 1 schwanken etwa mit dem Faktor 5. Die Referenzkurve RK wird in Tests unter quasistationären Tretzuständen ermittelt. Eingezeichnet ist auch das über eine volle Tretkurbelumdrehung gemittelte Drehmoment MM1, das zur Beurteilung darüber herangezogen wird, ob ein quasistationärer Tretzustand vorliegt. Die Tretkurven solcher Zustände werden gespeichert und gemittelt um eine optimale Individualisierung der Referenzkurve RK vornehmen zu können. Nimmt man für die Mittelung z. B. immer die letzten 5 oder 10 der nach diesem Kriterium gespeicherten Tretkurven, kann man eine permanente Anpassung an den persönlichen Tretstil erreichen. Dieser kann sich durchaus in relativ kurzer Zeit ändern, dann etwa, wenn ein deutlich anderes Leistungsniveau gefahren wird oder wenn eine vorzeitige Ermüdung einzelner Muskelgruppen eintritt. Es ist auch eine Klassifizierung der gespeicherten Tretkurven nach mittlerem Drehmoment MM und nach der Drehzahl f sinnvoll, da sich die Form der Kurven abhängig von diesen Parametern ändern kann. Es werden dann jeweils diejenigen Referenzkurven RK fürs Kennfeld herangezogen, die dem der aktuellen Tretaktion in diesen beiden Kriterien am besten entsprechen. RK2 ist eine Referenzkurve eines Radsportlers, der den runden Tritt beherrscht. Das mittlere Drehmoment MM2 liegt wesentlich höher, doch treten immer noch Schwankungen mit dem Faktor 2 auf.
  • In 4 ist ein Kennfeld für den Regler 2 beispielhaft dargestellt, das das Drehmoment TM der Tretkurbel 1, den Drehwinkel ω der Tretkurbel 1 und die angeforderte Motorleistung PM grafisch verbindet. Dem Drehmoment TM entspricht in der Regel das Bremsmoment BM der Bremsvorrichtung. Als durchgezogene Linie ist diejenige Kurve herausgehoben, die als Referenzkurve RK1 verwendet wird und bei der gerade 50% der Nennleistung des Fahrmotors 8 angefordert werden sollen. Dargestellt sind in den Punkten A–F aktuelle Drehmomentwerte TM. Dabei liegt Punkt A unterhalb des Schwellenwerts, es wird keine Motorleistung angefordert. Punkt B liegt auf der Kurve für 30% Motorleistung, Punkt C bei etwa 55% und Punkt D bei 70%, obwohl er einen geringeren Absolutwert hat als Punkt C. Da die Punkte A–D innerhalb von 90° Drehwinkel durchlaufen werden, was etwa in einer Viertelsekunde entspricht, wird dieser rasche Anstieg als Kick-Down KD erkannt, womit zu schließen ist, dass der Fahrer einen Blitzstart will. Dementsprechend wird die volle Leistung des Motors angefordert, obwohl Punkt D unterhalb der 100%-Kurve liegt. Punkt F liegt auf der 40% Kurve, obwohl er im Absolutwert größer ist als Punkt E, der bei 100% liegt. Der Fahrer wollte innerhalb einer halben Tretkurbelumdrehung schnell starten und sofort wieder mit der Motorleistung zurückgehen. Die Motorregelung kann aufgrund dieses Kennfeldes extrem schnell auf den Fahrer reagieren. Kein anderes bekanntes System ist dazu in der Lage.
  • In 5 ist dargestellt, wie sich das vom Regler R2 erzeugte Motorleistungssignal PMS während einer Tretkurbelumdrehung im quasistationären Tretzustand verhält. Idealerweise entspricht es einer horizontalen Gerade IK, die zeigt, dass ohne Änderung der Tretaktion auch keine Leistungsänderung stattfindet. Im Beispiel beträgt die angeforderte Motorleistung PM wiederum 50% der Nennleistung. Demgegenüber ist eine Kurve PK dargestellt, wie sie bei einem dem Drehmoment TM der Tretkurbel proportionalen Regelverfahren auftreten würde. Die Motorleistung pulsiert stark. In der Praxis treten leichte Abweichungen von der horizontalen Geraden IK auf, da der Mensch im Straßenverkehr nicht die Wiederholgenauigkeit einer Maschine besitzt, sondern mehr oder minder große Abweichungen von einer gemittelten Referenzkurve RK. Dies ist in Kurve NK dargestellt. Die angeforderte Motorleistung PM schwankt dabei geringfügig. Beim Vergleich der Kurven NK und PK sieht man dennoch den enormen Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren bringt.
  • Der Begriff "Regler" wird in der Beschreibung umgangssprachlich benutzt. Nur R1 ist ein Regler im engeren Sinn, R2 und R3 sind Steuerungen. "Bordrechner" bedeutet hier: elektronisches Steuer- und Regelgerät.
  • 1
    Tretkurbel
    2
    Bremsvorrichtung
    3
    Generator
    4
    Bordrechner
    5
    Drehwinkelsensor
    6
    Netzladegerät
    7
    Traktionsbatterie
    8
    Fahrmotor
    9
    Motorleistungssteuerung
    10
    Fahrzeugrad
    11
    Geschwindigkeitssensor
    12
    Display
    13
    Bremsmomentregler
    14
    DC-Ladegerät
    15
    Schieberegler
    16
    Getriebe
    TM
    Drehmoment der Tretkurbel
    BM
    Bremsmoment
    BMS
    Bremsmomentsignal
    PM
    angeforderte Motorleistung
    PMS
    Motorleistungssignal
    FP
    Fahrprogramm
    R1
    Regler der Tretkurbeldrehzahl
    R2
    Regler der Motorleistung
    R3
    Regler der virtuellen Gangschaltung
    RK
    Referenzkurve
    RK1
    Referenzkurve "normal"
    RK2
    Referenzkurve "runder Tritt"
    RM
    Referenzmoment
    MM
    gemitteltes Drehmoment
    KD
    Kick Down
    OK
    optimale Drehmomentkurve
    n
    Solldrehzahl der Tretkurbel
    f
    Drehzahl der Tretkurbel
    ω
    Drehwinkel der Tretkurbel
    v
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    i
    virtuelles Übersetzungsverhältnis
    S
    Schaltkurve
    no
    Drehzahlobergrenze
    nu
    Drehzahluntergrenze

Claims (9)

  1. Fahrzeug mit elektromotorischem Antrieb und einem Bordrechner, bei dem der Fahrer die Motorleistung über eine Tretkurbel (1) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (f) der Tretkurbel (1) auf eine vom Bordrechner (4) berechnete Solldrehzahl (n) eingestellt wird, indem bei einem Unterschreiten der Solldrehzahl (n) das Bremsmoment (BM) einer auf die Tretkurbel (1) direkt oder über ein Getriebe (16) wirkenden und durch den Bordrechner (4) regelbaren Bremsvorrichtung (2) erniedrigt wird,und bei einem Überschreiten der Solldrehzahl (n) das Bremsmoment (BM) erhöht wird, und dass das Drehmoment (TM), der Drehwinkel (ω) und die Drehzahl (f) der Tretkurbel (1) durch geeignete Sensoren oder/und durch die für die Erfassung dieser Größen entsprechend ausgerüstete Bremsvorrichtung (2) quantitativ erfasst werden und dass deren Messsignale im Bordrechner (4) zu einem Steuersignal für einen oder mehrere Fahrmotoren (8) umgewandelt werden.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solldrehzahl (n) gleich ist der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) multipliziert mit einem virtuellen Übersetzungsverhältnis (i) zwischen einem Fahrzeugrad (10) und der Tretkurbel (1), wobei dieses Übersetzungsverhältnis (i) bevorzugt variabel und von einem gewählten Fahrprogramm (FP) abhängig ist.
  3. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordrechner (4) aus den Informationen über das momentane Drehmoment (TM) und über den momentanen Drehwinkel (ω) der Tretkurbel (1) den Fahrerwillen anhand gespeicherter Daten über den Verlauf des ergonomisch bedingt stark schwankenden Drehmoments (TM) während einer Tretkurbelumdrehung ermittelt und daraus ein dem jeweiligen Fahrprogramm (FP) entsprechendes Signal für eine Motorleistungssteuerung (9) generiert, wobei vorzugsweise ein die drei Größen "Drehmoment (TM) der Tretkurbel", "Drehwinkel (ω) der Tretkurbel" und "angeforderte Motorleistung (PM)" verbindendes Kennfeld angewendet wird, und wobei vorzugsweise das Steuersignal (BMS) für einen Bremsmomentregler (13) zur Bestimmung des momentanen Drehmoments (TM) der Tretkurbel (1) benutzt wird.
  4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwinkelsensor (5) eine auf die Tretkurbel (1) bezogene Winkelauflösung feiner als 10° besitzt und dass die Regelung des Bremsmoments (BM) und die Berechnung und Ausgabe eines Motorleistungssignals (PMS) für den oder die Fahrmotoren (8) innerhalb weniger Zehntelsekunden erfolgt.
  5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment (BM) durch einen Generator (3) erzeugt wird und durch den Bordrechner (4) mittels eines Bremsmomentreglers (13) veränderlich ist, vorzugsweise nach dem Verfahren der Pulsweitenmodulation, und dass vorzugsweise der dabei erzeugte Strom zum Laden der Traktionsbatterie (7) oder/und zur Versorgung des oder der Fahrmotoren (8) verwendet wird.
  6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Beifahrertretkurbeln nach dem gleichen Prinzip auf Solldrehzahlen (n) eingestellt werden.
  7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordrechner (4) über eine Messroutine verfügt, die den individuellen Drehmomentverlauf des Fahrers über den vollen Drehwinkel (ω) der Tretkurbel in quasistationären Tretzuständen, also in Zeitspannen ohne eine wesentliche Änderung des über den vollen Drehwinkel gemittelten Drehmoments (MM) der Tretkurbel (1) und ihrer Drehzahl (f), ermittelt und zur Definition der Referenzkurve (RK) benutzt oder mitbenutzt.
  8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Übersetzungsverhältnis (i) nach vom Fahrprogramm (FP) bestimmten Ober- (no) bzw. Untergrenzen (nu) der Drehzahl der Tretkurbel (1) automatisch geändert wird, wobei die Schaltkurve (S) eine Hysterese aufweist, und dass vorzugsweise beim Überschreiten einer im Fahrprogramm (FP) festgelegten Obergrenze des Drehmoments (TM) in den nächst kleineren virtuellen Gang geschaltet wird.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer seine Tretleistung und der Verlauf des Drehmoments (TM) der Tretkurbel (1) über die volle Kurbelumdrehung auf einem Display (12) angezeigt wird, vorzugsweise unter Einblendung einer leistungsphysiologisch optimalen Kurve (OK).
DE102007050552A 2007-10-23 2007-10-23 Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel Expired - Fee Related DE102007050552B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007050552A DE102007050552B3 (de) 2007-10-23 2007-10-23 Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007050552A DE102007050552B3 (de) 2007-10-23 2007-10-23 Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007050552B3 true DE102007050552B3 (de) 2008-09-04

Family

ID=39670388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007050552A Expired - Fee Related DE102007050552B3 (de) 2007-10-23 2007-10-23 Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007050552B3 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008036595A1 (de) 2008-08-06 2010-02-11 Carbike Gmbh Nachhaltiges Verkehrssystem
CN101676142A (zh) * 2008-09-18 2010-03-24 胡改清 自发电电动汽车
EP2218635A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-18 Nexxtdrive Limited Fahrrad-Übertragungssystem
DE102009046949A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Zf Friedrichshafen Ag Kraftfahrzeug mit Energieerzeugungsmitteln, sowie Verfahren zum Betrieb desselbigen
EP2353659A1 (de) * 2010-02-02 2011-08-10 Martin F. Hägele Kraftfahrzeug mit einer Trainingsvorrichtung
EP2384924A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-09 Tai-Her Yang Asynchrones, von Menschenkraft angetriebenes elektrisches Pedalfahrzeug mit Kabelübertragung zur Stromerzeugung
EP2384923A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-09 Tai-Her Yang Asynchrones, von Menschenkraft angetriebenes elektrisches Pedalfahrzeug mit Kabelübertragung zur Stromerzeugung
WO2013057294A1 (de) * 2011-10-20 2013-04-25 Continental Automotive Gmbh Betriebsverfahren für ein elektrisch betriebenes fahrrad
ITMI20120260A1 (it) * 2012-02-22 2013-08-23 Milano Politecnico Bicicletta a pedalata assistita e metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistita
DE102013005918A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Robert Schulze Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb, mit vier Rädern für zwei Personen
DE102013105649A1 (de) * 2013-05-31 2014-12-04 Wemag Ag Energiespeichersystem
WO2015007261A1 (de) * 2013-07-17 2015-01-22 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches antriebssystem für ein mit muskelkraft betriebenes fahrzeug
DE102016108797A1 (de) 2015-11-11 2017-05-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gesundheitsförderndes Kraftfahrzeug
NL2019691B1 (en) * 2017-10-09 2019-04-17 Rassmal Invest Llc Control device, transport apparatus, and method
DE102020131674B3 (de) 2020-11-30 2022-02-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisches Antriebssystem
DE102022100508A1 (de) 2022-01-11 2023-07-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebssystem zum Betrieb eines Fahrzeugs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19855585A1 (de) * 1998-12-02 2000-06-08 Carbike Leichtfahrzeuge Gmbh & Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro-Muskelkraftantrieb
WO2000059773A2 (de) * 1999-04-03 2000-10-12 Swissmove Ag Mit muskelkraft betreibbares elektrisches antriebssystem
CA2319848A1 (fr) * 2000-09-21 2002-03-21 Jean-Yves Dube Systeme de propulsion a assistance proportionnelle
CA2514903A1 (en) * 2005-07-26 2007-01-26 Donald P.H. Wu Auxiliary power unit starting apparatus for an electric bicycle
DE69931625T2 (de) * 1998-05-04 2007-05-10 Ecole D'ingenieurs Du Canton De Neuchatel-Ets Steuerungsvorrichtung für elektrofahrzeuge
DE69935750T2 (de) * 1998-03-11 2007-08-16 Honda Giken Kogyo K.K. Pedalkraftdetektor für Fahrrad und Verfahren

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69935750T2 (de) * 1998-03-11 2007-08-16 Honda Giken Kogyo K.K. Pedalkraftdetektor für Fahrrad und Verfahren
DE69931625T2 (de) * 1998-05-04 2007-05-10 Ecole D'ingenieurs Du Canton De Neuchatel-Ets Steuerungsvorrichtung für elektrofahrzeuge
DE19855585A1 (de) * 1998-12-02 2000-06-08 Carbike Leichtfahrzeuge Gmbh & Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro-Muskelkraftantrieb
WO2000059773A2 (de) * 1999-04-03 2000-10-12 Swissmove Ag Mit muskelkraft betreibbares elektrisches antriebssystem
CA2319848A1 (fr) * 2000-09-21 2002-03-21 Jean-Yves Dube Systeme de propulsion a assistance proportionnelle
CA2514903A1 (en) * 2005-07-26 2007-01-26 Donald P.H. Wu Auxiliary power unit starting apparatus for an electric bicycle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Michael Gressing, Fahrradphysik und Biomechanik Moby Dick Verlag, Kiel, 2003, 8.Auflage, S.180 *

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008036595A1 (de) 2008-08-06 2010-02-11 Carbike Gmbh Nachhaltiges Verkehrssystem
CN101676142A (zh) * 2008-09-18 2010-03-24 胡改清 自发电电动汽车
CN101676142B (zh) * 2008-09-18 2013-04-10 胡改清 自发电电动汽车
US8550199B2 (en) 2009-02-12 2013-10-08 Nexxtdrive Limited Bicycle transmission system
EP2218635A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-18 Nexxtdrive Limited Fahrrad-Übertragungssystem
WO2010092345A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-19 Nexxtdrive Limited Bicycle transmission system
CN102348597B (zh) * 2009-02-12 2014-03-19 耐可斯特驱动有限公司 自行车传动系统
CN102348597A (zh) * 2009-02-12 2012-02-08 耐可斯特驱动有限公司 自行车传动系统
DE102009046949A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Zf Friedrichshafen Ag Kraftfahrzeug mit Energieerzeugungsmitteln, sowie Verfahren zum Betrieb desselbigen
EP2353659A1 (de) * 2010-02-02 2011-08-10 Martin F. Hägele Kraftfahrzeug mit einer Trainingsvorrichtung
EP2384923A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-09 Tai-Her Yang Asynchrones, von Menschenkraft angetriebenes elektrisches Pedalfahrzeug mit Kabelübertragung zur Stromerzeugung
EP2384924A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-09 Tai-Her Yang Asynchrones, von Menschenkraft angetriebenes elektrisches Pedalfahrzeug mit Kabelübertragung zur Stromerzeugung
WO2013057294A1 (de) * 2011-10-20 2013-04-25 Continental Automotive Gmbh Betriebsverfahren für ein elektrisch betriebenes fahrrad
WO2013124764A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Universita' Degli Studi Di Bergamo Pedal assisted bicycle and method of controlling the pedal assisted bicycle
US9346515B2 (en) 2012-02-22 2016-05-24 Politecnico Di Milano Pedal assisted bicycle and method of controlling the pedal assisted bicycle
ITMI20120260A1 (it) * 2012-02-22 2013-08-23 Milano Politecnico Bicicletta a pedalata assistita e metodo per il controllo di una bicicletta a pedalata assistita
DE102013005918A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Robert Schulze Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb, mit vier Rädern für zwei Personen
DE102013005918B4 (de) 2013-03-28 2018-03-29 Robert Schulze Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb, mit vier Rädern für zwei Personen
DE102013105649A1 (de) * 2013-05-31 2014-12-04 Wemag Ag Energiespeichersystem
DE102013012208C5 (de) * 2013-07-17 2019-07-04 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug
WO2015007261A1 (de) * 2013-07-17 2015-01-22 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches antriebssystem für ein mit muskelkraft betriebenes fahrzeug
DE102016108797A1 (de) 2015-11-11 2017-05-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gesundheitsförderndes Kraftfahrzeug
NL2019691B1 (en) * 2017-10-09 2019-04-17 Rassmal Invest Llc Control device, transport apparatus, and method
EP3694614A4 (de) * 2017-10-09 2021-08-04 Rassmal Investments LLC Steuervorrichtung, transportvorrichtung und verfahren
US11623514B2 (en) 2017-10-09 2023-04-11 Rassmal Investments Llc Control device, transport apparatus, and method
DE102020131674B3 (de) 2020-11-30 2022-02-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisches Antriebssystem
WO2022111754A1 (de) 2020-11-30 2022-06-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisches antriebssystem
DE102022100508A1 (de) 2022-01-11 2023-07-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebssystem zum Betrieb eines Fahrzeugs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007050552B3 (de) Elektrofahrzeug mit einer Motorsteuerung über eine Tretkurbel
EP1879790B1 (de) Fahrzeug
DE102013012208C5 (de) Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug
DE19517567B4 (de) Antriebssteuersystem und Verfahren zum Steuern eines Akkumulatorenfahrzeugs
DE102019113348B4 (de) Verfahren zum Regeln eines Leistungsunterstützungssystems eines manuell angetriebenen Fahrzeugs
DE19855585B4 (de) Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro-Muskelkraftantrieb
WO2015086274A1 (de) Fortbewegungsmittel und verfahren zum betreiben eines fortbewegungsmittels
DE102010017742A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfsmotors eines Fahrrads und Ansteuereinheit
DE102014000925A1 (de) Elektrofahrrad
DE102020134355A1 (de) Steuervorrichtung für ein mit menschenkraft angetriebenes fahrzeug
EP2621795A1 (de) Verfahren zum ansteuern eines elektrischen hilfsantriebs eines muskelkraftbetätigten fahrzeugs und dessen muskelkraftbetätigtes fahrzeug
EP3950485A1 (de) Antriebsvorrichtung für ein fahrrad und verfahren zur steuerung der antriebsvorrichtung
DE102021211294A1 (de) Steuervorrichtung für ein menschlich angetriebenes fahrzeug
DE102020114705A1 (de) Steuervorrichtung für vom menschen angetriebenes fahrzeug
DE19949225A1 (de) Fahrzeug mit Hybridantrieb aus Motor- und Muskelkraft
DE102019124944A1 (de) Steuervorrichtung und getriebesystem
DE102019204021A1 (de) Vorrichtung zum Anpassen einer Ausgangsleistung eines Elektroantriebs eines Elektrofahrrads, Betriebsverfahren und Elektrofahrrad
DE102017107205A1 (de) Muskelkraftunterstütztes Fahrzeug mit einem abstandsadaptiven Geschwindigkeitsregler, Abstandsadaptiver Geschwindigkeitsregler und Verfahren zum Regeln eines Abstandes und einer Geschwindigkeit
DE102008031438A1 (de) Fahrzeug mit automatischem Getriebe
EP3663181B1 (de) Pedelec
WO2013057294A1 (de) Betriebsverfahren für ein elektrisch betriebenes fahrrad
DE69931625T2 (de) Steuerungsvorrichtung für elektrofahrzeuge
DE102021214696A1 (de) Steuervorrichtung für ein menschlich angetriebenes fahrzeug
DE102017205416A1 (de) Verfahren und Steuergerät zur Steuerung eines Motorantriebs
DE102021113176A1 (de) Steuervorrichtung und getriebesystem

Legal Events

Date Code Title Description
8322 Nonbinding interest in granting licences declared
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LOEHR, VALENTIN, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARBIKE GMBH, 88131 LINDAU, DE

Owner name: LOEHR, EDGAR, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARBIKE GMBH, 88131 LINDAU, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee