DE102012205522A1

DE102012205522A1 - Fahrzeug mit einem Elektromotor und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102012205522A1
Application number: DE201210205522
Authority: DE
Inventors: Friedrich Graf
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: DE102012205522B4

Abstract

Ein Gegenstand der Anmeldung betrifft ein Fahrzeug (1), das einen Elektromotor (2) aufweist, wobei der Elektromotor (2) einen Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bildet. Zudem weist das Fahrzeug (1) eine erste Ermittlungsvorrichtung (3) auf, die zum Ermitteln eines von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments ausgebildet ist. Weiterhin weist das Fahrzeug (1) eine erste Eingabevorrichtung (4) auf, wobei die erste Eingabevorrichtung (4) von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) betätigbar ist und wobei mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) eine Drehmomentenänderung des Elektromotors (2) anforderbar ist. Das Fahrzeug (1) besitzt ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment des Elektromotors (2). Die erste Ermittlungsvorrichtung (3) ist derart ausgebildet, dass bei einer während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs (1) mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angeforderten Drehmomentenänderung das von dem Elektromotor (2) abzugebende Solldrehmoment stufenhaft änderbar ist.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor.
Aus der DE 11 2009 000 679 T5 ist ein Steuergerät für ein Fahrzeug bekannt, das Schaltmodi hat, die einen kontinuierlich variablen Schaltmodus, bei dem ein Verhältnis aus einer Drehzahl einer Antriebsquelle zu einer Drehzahl einer Antriebswelle kontinuierlich eingestellt wird, und einen gestuften Schaltmodus aufweisen, bei dem das Verhältnis aus der Drehzahl der Antriebquelle zu der Drehzahl der Antriebswelle fixiert ist. Eine Steuereinheit steuert ein Moment, das von der Antriebsquelle abgegeben wird, um eine Zeitspanne, die erforderlich ist, um das Antriebsmoment der Antriebswelle von einem vorbestimmten Wert zu einem Sollwert in dem gestuften Schaltmodus zu bringen, gleich einer Zeitspanne zu gestalten, die erforderlich ist, um das Antriebsmoment der Antriebwelle von dem vorbestimmten Wert zu dem Sollwert in dem kontinuierlich variablen Schaltmodus zu bringen.
Aufgabe der Anmeldung ist es, ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor anzugeben, welche einen verbesserten Fahrbetrieb sowie einen erhöhten Bedienkomfort für einen Nutzer des Fahrzeugs ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Fahrzeug weist gemäß einem Aspekt der Anmeldung einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor einen Antriebsmotor des Fahrzeugs bildet. Zudem weist das Fahrzeug eine erste Ermittlungsvorrichtung auf, die zum Ermitteln eines von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments ausgebildet ist. Weiterhin weist das Fahrzeug eine erste Eingabevorrichtung auf, wobei die erste Eingabevorrichtung von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist und wobei mittels der ersten Eingabevorrichtung eine Drehmomentenänderung des Elektromotors anforderbar ist. Das Fahrzeug besitzt ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment des Elektromotors. Die erste Ermittlungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass bei einer während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mittels der ersten Eingabevorrichtung angeforderten Drehmomentenänderung das von dem Elektromotor abzugebende Solldrehmoment stufenhaft änderbar ist.
Dabei wird hier und im Folgenden unter dem Übersetzungsverhältnis der Quotient aus dem abtriebsseitigen Drehmoment und dem antriebsseitigen Drehmoment verstanden. Unter dem festen Übersetzungsverhältnis wird verstanden, dass das Fahrzeug kein variables Übersetzungsverhältnis zwischen dem abtriebsseitigen Drehmoment und dem antriebsseitigen Drehmoment zumindest des Elektromotors besitzt. In einer Ausgestaltung, in der das Fahrzeug zusätzlich zu dem Elektromotor zumindest einen weiteren Antriebsmotor aufweist, kann das Fahrzeug für jeden Antriebsmotor ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment besitzen. Weiterhin wird hier und im Folgenden unter einem stufenhaft änderbaren Solldrehmoment verstanden, dass der Wert des Solldrehmoments sprunghaft bzw. diskontinuierlich und damit unstetig änderbar ist. Beispielsweise ist der Wert des Solldrehmoments um 20% veränderbar.
Das Fahrzeug gemäß der genannten Ausführungsform ermöglicht einen verbesserten Fahrbetrieb sowie einen erhöhten Bedienkomfort für einen Nutzer des Fahrzeugs. Dies erfolgt insbesondere durch das Vorsehen der ersten Eingabevorrichtung, mittels derer eine Drehmomentenänderung des Elektromotors durch den Fahrer anforderbar ist. Mittels der ersten Eingabevorrichtung werden somit in vorteilhafter Weise manuelle Eingriffsmöglichkeiten für den Fahrer des Fahrzeugs zur Änderung des Solldrehmoments bereitgestellt. Diese können bei dem Fahrzeug gemäß der genannten Ausführungsform, das ein festes Übersetzungsverhältnis besitzt, die Fahrbarkeit insbesondere dadurch verbessern, dass bei einer angeforderten Drehmomentenänderung das abzugebende Solldrehmoment stufenhaft änderbar ist. Dies erfolgt durch das Vorsehen der ersten Ermittlungsvorrichtung, die zu einem stufenhaften Ändern des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments bei einer mittels der ersten Eingabevorrichtung angeforderten Drehmomentenänderung ausgebildet ist. Beispielsweise kann bei Beginn eines Überholvorgangs eine sprunghafte Erhöhung des Drehmoments nötig sein. Das Fahrzeug gemäß der Anmeldung ermöglicht eine derartige sprunghafte bzw. stufenhafte Änderung, womit insbesondere eine erhöhte Fahrsicherheit ermöglicht wird.
Die erste Eingabevorrichtung weist bevorzugt zumindest ein Bedienelement auf, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Bedientaste, einem Bedienhebel und einem Bedienknopf. Mittels der genannten Bedienelemente kann in einfacher Weise eine Drehmomentenänderung des Elektromotors durch den Fahrer des Fahrzeugs angefordert werden.
Weiterhin kann das Fahrzeug eine zweite Ermittlungsvorrichtung aufweisen, die zum Ermitteln eines momentan maximal von dem Elektromotor abgebbaren Drehmoments ausgebildet ist. Ferner kann das Fahrzeug eine Ausgabevorrichtung aufweisen, die zum Ausgeben einer Warnmeldung ausgebildet ist, falls das momentanmaximal von dem Elektromotor abgebbare Drehmoment geringer ist als das von dem Elektromotor abzugebende Solldrehmoment. Dadurch kann insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs darüber informiert werden, dass ein höheres Drehmoment in dem von dem Fahrer gewünschten Umfang nicht durch den Elektromotor bereitgestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug zudem eine zweite Eingabevorrichtung auf, wobei die zweite Eingabevorrichtung von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist und wobei mittels der zweiten Eingabevorrichtung eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs anforderbar ist. Dadurch kann für das Fahrzeug mit Elektromotor als Antriebsmotor in bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise im Falle des Anfahrens aus dem Stillstand, eine möglichst hohe Beschleunigung bereitgestellt werden, falls dies von dem Fahrer gewünscht wird.
Der Elektromotor ist beispielsweise als Synchronmotor ausgebildet, insbesondere als umrichtergeführter permanenterregter Synchronmotor oder als fremderregter Synchronmotor. Dabei weist das Fahrzeug typischerweise eine Steuereinheit auf, die zum Anpassen zumindest eines Betriebsparameters des Elektromotors in Abhängigkeit des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments ausgebildet ist, beispielsweise zum Anpassen der Stator- oder Rotorströme.
Die Anmeldung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug einen Elektromotor aufweist, wobei der Elektromotor einen Antriebsmotor des Fahrzeugs bildet. Das Fahrzeug besitzt ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment des Elektromotors. Darüber hinaus weist das Fahrzeug eine erste Eingabevorrichtung auf, wobei die erste Eingabevorrichtung von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist und wobei mittels der ersten Eingabevorrichtung eine Drehmomentenänderung des Elektromotors anforderbar ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf. Es erfolgt ein Ermitteln eines momentan von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments. Zudem erfolgt ein Ermitteln, ob während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung angefordert wird. Falls eine erste Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung angefordert wird, erfolgt ein stufenhaftes Ändern des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments.
Das Verfahren gemäß der Anmeldung weist die bereits im Zusammenhang mit dem Fahrzeug gemäß der Anmeldung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet das stufenhafte Ändern des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments eine Multiplikation des momentan von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments mit einem vorbestimmten Faktor. Beispielweise erfolgt eine Multiplikation des Werts des Solldrehmoments mit einem Faktor von 1, 2, falls ein erhöhtes Drehmoment angefordert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird zudem ein momentan maximal von dem Elektromotor abgebbares Drehmoment ermittelt. Falls eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung angefordert wird, wird in dieser Ausgestaltung ermittelt, ob das momentan maximal von dem Elektromotor abgebbare Drehmoment geringer ist als der Wert des Solldrehmoments, auf den das Solldrehmoment zu ändern ist.
Dabei erfolgt bevorzugt ein Ausgeben einer Warnmeldung, falls ermittelt wird, dass das momentan maximal von dem Elektromotor abgebbare Drehmoment geringer ist als der Wert des Solldrehmoments, auf den das Solldrehmoment zu ändern ist.
Falls ermittelt wird, dass das momentan maximal von dem Elektromotor abgebbare Drehmoment nicht geringer ist als der Wert des Solldrehmoments, auf den das Solldrehmoment zu ändern ist, erfolgt in einer weiteren Ausgestaltung ein Anpassen zumindest eines Betriebsparameters des Elektromotors in Abhängigkeit des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens, in der das Fahrzeug eine Speichervorrichtung mit einer Mehrzahl an drehmomentenbasierten Fahrpedalkennlinien aufweist, beinhaltet das stufenhafte Ändern des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments ein Wechseln von einer momentan gewählten ersten Fahrpedalkennlinie zu einer zweiten Fahrpedalkennlinie. Dadurch kann das stufenhafte Ändern des Solldrehmoments in einfacher Weise erfolgen.
Ein Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie erfolgt dabei in einer Ausführungsform, falls ein Leerlauf des Fahrzeugs eingestellt wird. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt ein Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie, falls eine der ersten Drehmomentenänderung entgegengesetzte zweite Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung angefordert wird.
Das Fahrzeug kann zudem eine zweite Eingabevorrichtung aufweisen, wobei die zweite Eingabevorrichtung von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist und wobei mittels der zweiten Eingabevorrichtung eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs anforderbar ist. Bei einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung erfolgt in dieser Ausgestaltung des Verfahrens bevorzugt ein Wechsel zu einer dritten Fahrpedalkennlinie.
Dabei kann zudem eine momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden. Der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie erfolgt in dieser Ausführungsform, falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie unterbeleibt, falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert. In dieser Ausführungsform kann damit eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs bei einem Anfahrvorgang bzw. einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit bereitgestellt werden.
Das Fahrzeug weist in einer weiteren Ausführungsform zudem ein Akustiksystem auf. In dieser Ausführungsform erfolgt bei einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung und/oder falls eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung angefordert wird zudem ein Anpassen eines mittels des Akustiksystems erzeugten künstlichen Fahrgeräusches. Dabei kann das künstliche Fahrgeräusch insbesondere ein künstlich erzeugtes Geräusch beinhalten, das einem Betriebsgeräusch eines Verbrennungsmotors entspricht.
Zudem kann ein Fahrstil des Fahrers mittels eines Fahrerklassifikators ermittelt werden und das Anpassen des künstlichen Fahrgeräusches in Abhängigkeit des ermittelten Fahrstils des Fahrers erfolgen.
Das Fahrzeug ist in den genannten Ausführungsformen beispielsweise ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, das ausschließlich durch den Elektromotor angetrieben wird und keinen Verbrennungsmotor aufweist. Weiterhin kann das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug, insbesondere ein Hybridelektrokraftfahrzeug, sein, bei welchem ein Verbrennungsmotor einen elektrischen Generator antreibt, der den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Verbrennungsmotor keine mechanische Verbindung zu einer Antriebsachse des Fahrzeugs aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug, insbesondere ein Hybridelektrokraftfahrzeug, sein, bei welchem ein Verbrennungsmotor einen weiteren Antriebsmotor des Fahrzeugs bildet.
Ausführungsformen der Anmeldung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Elektromotor gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung;
2 zeigt Komponenten des in 1 dargestellten Fahrzeugs;
3 zeigt Fahrpedalkennlinien, die bei einem Fahrzeug und einem Verfahren gemäß der Anmeldung eingesetzt werden können.
1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Elektromotor 2 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
Der Elektromotor 2 bildet einen alleinigen Antriebsmotor des Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, das ausschließlich durch den Elektromotor 2 angetrieben wird und keinen Verbrennungsmotor aufweist. Weiterhin kann das Fahrzeug 1 ein Hybridelektrofahrzeug, insbesondere ein Hybridelektrokraftfahrzeug, sein, bei welchem ein nicht näher dargestellter Verbrennungsmotor einen ebenfalls nicht näher dargestellten elektrischen Generator antreibt, der den Elektromotor 2 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei weist der Verbrennungsmotor keine mechanische Verbindung zu einer Antriebsachse des Fahrzeugs 1 auf. Das Fahrzeug 1 bildet damit in der letztgenannten Ausgestaltung einen so genannten seriellen Hybrid. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Fahrzeug 1 ein Hybridelektrofahrzeug, insbesondere ein Hybridelektrokraftfahrzeug, sein, bei welchem ein Verbrennungsmotor einen weiteren Antriebsmotor des Fahrzeugs bildet. Beispielsweise kann das Fahrzeug 1 als so genanntes plug-in-hybrid-elektrisches Fahrzeug, das auch als Plug-in-Hybrid bezeichnet wird, ausgebildet sein, bei welchem der Elektromotor 2 auf eine Hinterachse und der Verbrennungsmotor auf eine Vorderachse des Fahrzeugs 1 wirkt. Auch in dieser Ausgestaltung ist ein rein elektromotorischer Betrieb des Fahrzeugs 1 möglich.
Das Fahrzeug 1 besitzt ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment, das heißt einem Drehmoment, das an zumindest einem Rad 13 des Fahrzeugs 1 bereitgestellt wird, und antriebsseitigem Drehmoment, das heißt dem von dem Elektromotor 2 abgegebenen Drehmoment.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb erlangen dabei eine wachsende Bedeutung, wobei entsprechende Anstrengungen sowohl von Herstellern als auch teilweise aufgrund staatlicher Initiativen unternommen werden. Dabei ergeben sich Anforderungen an Reichweite und Fahrleistung, aber auch an Geräusch und Fahrbarkeit. Letztere ist gekennzeichnet durch die Reaktion des Fahrzeugs 1 bei einer Fahreranforderung. Zudem stellt sich insbesondere die Akustik verglichen mit Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor als Antriebsaggregat aufweisen, anders dar. Die Motorengeräusche des Verbrennungsmotors existieren dabei typischerweise nicht. Es verbleiben lediglich Geräusche durch Fahrtwind, Reifen, gegebenenfalls den Elektromotor sowie Wechselrichter, wobei die letztgenannten typischerweise auf ein Minimum reduziert werden.
Weitere Einzelheiten des Fahrzeugs 1 werden im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert.
Dazu zeigt 2 Komponenten des in 1 dargestellten Fahrzeugs.
Das Fahrzeug weist eine erste Ermittlungsvorrichtung 3 auf, die zum Ermitteln eines von dem in 2 nicht näher dargestellten Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments ausgebildet ist. Dazu wird insbesondere der Niederdrückungsgrad eines Fahrpedals 17 des Fahrzeugs, der eine Drehmomentenanforderung durch einen Fahrer des Fahrzeugs kennzeichnet, ermittelt und über eine Signalleitung 32 an die erste Ermittlungsvorrichtung 3 übermittelt. Die erste Ermittlungsvorrichtung 3 weist zudem eine Speichervorrichtung 9 mit einer Mehrzahl an drehmomentenbasierten Fahrpedalkennlinien auf, wie im Folgenden weiter erläutert wird. Über eine Signalleitung 33 kann das von dem Elektromotor abzugebende Solldrehmoment an eine Steuereinheit 16 des Elektromotors übermittelt werden, wobei die Steuereinheit 16 zum Anpassen zumindest eines Betriebsparameters des Elektromotors in Abhängigkeit des abzugebenden Solldrehmoments ausgebildet ist.
Zudem weist das Fahrzeug eine erste Eingabevorrichtung 4 auf, wobei die erste Eingabevorrichtung 4 von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist. Mittels der ersten Eingabevorrichtung 4 ist eine Drehmomentenänderung des Elektromotors durch den Fahrer des Fahrzeugs anforderbar. In der gezeigten Ausführungsform weist die erste Eingabevorrichtung 4 Bedienelemente in Form einer ersten und einer zweiten Bedientaste 5 sowie einem Bedienhebel 6 auf.
Die Bedientasten 5 sind an einem Lenkrad 14 des Fahrzeugs angeordnet. Der Bedienhebel 6 ist beispielsweise in einer Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet. Dabei ist der Bedienhebel 6 verschiebbar in einer Gasse angeordnet und bildet zudem einen Fahrtrichtungshebel des Fahrzeugs. Durch Verschieben des Bedienhebels 6 in eine zweite Gasse kann eine Drehmomentenänderung sowohl in Form einer Drehmomentenerhöhung als auch in Form einer Drehmomentenverringerung angefordert werden. Mittels der Bedientasten 5 ist ebenfalls eine Drehmomentenänderung anforderbar, wobei bei einer Betätigung der ersten Bedientaste 5, die eine Plus-Taste bildet, eine Drehmomentenverringerung anforderbar ist und wobei bei einer Betätigung der zweiten Bedientaste 5, die eine Minus-Taste bildet, eine Drehmomentenerhöhung anforderbar ist.
Die entsprechenden Anforderungen werden über eine Signalleitung 28 von den Bedientasten 5 bzw. eine Signalleitung 29 von dem Bedienhebel 6 an eine Umschaltlogik 15 übermittelt. Mittels der Umschaltlogik 15 wird ein Wechsel von einer momentan gewählten ersten Fahrpedalkennlinie zu einer zweiten Fahrpedalkennlinie angefordert, womit ein stufenhaftes Ändern des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments bei einer mittels der ersten Eingabevorrichtung 4 angeforderten Drehmomentenänderung erfolgt. Die Umschaltlogik 15 ist dazu über eine Signalleitung 30 mit der ersten Ermittlungsvorrichtung 3 verbunden. Die erste Ermittlungsvorrichtung 3 ist damit derart ausgebildet, dass bei einer während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mittels der ersten Eingabevorrichtung 4 angeforderten Drehmomentenänderung der Wert des von dem Elektromotor abzugebenden Solldrehmoments stufenhaft änderbar ist.
Zusätzlich oder alternativ zu den gezeigten Bedienelementen kann beispielsweise ein Hebel links oder rechts hinter dem Lenkrad 14 angebracht sein.
Das Fahrzeug weist ferner eine Ausgabevorrichtung 7 auf, die über eine Signalleitung 31 mit der ersten Ermittlungsvorrichtung 3 verbunden ist. Mittels der Ausgabevorrichtung 7 kann eine Warnmeldung ausgegeben werden, falls das momentan maximal von dem Elektromotor abgebbare Drehmoment geringer ist als das von dem Elektromotor abzugebende Solldrehmoment.
Wird mittels der ersten Eingabevorrichtung 4 eine Drehmomentenänderung angefordert, wird das aktuelle Antriebsmoment in der gezeigten Ausführungsform mit einem Faktor, beispielsweise 1, 2 multipliziert, wenn eine Art Rückschaltung angefordert wird. Dies entspricht im Wesentlichen dem Gangsprung eines Stufengetriebes. Kann ein höheres Moment in diesem Umfang nicht an das Rad geliefert werden, da der Elektromotor dieses Moment nicht liefern kann, wird dies dem Fahrer mittels der Ausgabevorrichtung 7 signalisiert. Kann dem Fahrerwunsch entsprochen werden, erfolgt die Drehmomentenerhöhung des Elektromotors entsprechend und damit am Rad. Für das radmomentskalierte Fahrpedal 17 bedeutet dies, dass der Stellbereich beeinflusst wird in dem Sinne, dass der Stellbereich verkleinert wird, da dabei auf eine leistungsorientierte Kennlinie umgeschaltet wird. Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit der folgenden Figur näher erläutert.
Bei einem Tippen der zweiten Bedientaste 5, das heißt bei einer Drehmomentenerhöhung und damit einem Wechsel in den Leistungsmodus, wird in der gezeigten Ausführungsform zudem die Akustik über eine vorhandene Lautsprecheranlage in Form einer akustischen Ausgabevorrichtung 24, die über eine Signalleitung 41 mit einem Akustiksystem 20 des Fahrzeugs verbunden ist, verändert. Damit kann ein hochdrehender Motor mit ansprechendem Charakter wiedergegeben werden, das heißt ein entsprechendes künstliches Fahrgeräusch erzeugt werden. Ebenso können insbesondere in den Fahrersitz eingebaute Vibratoren den Fahreindruck beleben. Dies wird verändert, wenn der Fahrer in die verbrauchsorientierte Strategie wieder zurückwechselt.
Die Akustik kann ebenso über einen Fahrerklassifikator 18 angepasst werden. Fährt der Fahrer sportlich oder fordert hohe Momente, beispielsweise über die Fahrpedalkennlinie, an, passt sich das künstlich erzeugte Motorengeräusch entsprechend an. Der Fahrerklassifikator 18 hat den Vorteil, dass nur dann die Geräuschkulisse wechselt, wenn dies tatsächlich zutrifft, also bei entsprechender Fahrermentalität, nicht jedoch, wenn beispielsweise bergauf gefahren wird mit hohem Fahrpedal 17. Herangezogen werden zur Klassifikation beispielsweise Fahreraktivität an dem Fahrpedal 17, insbesondere wie viele Hübe mit welcher Amplitude in einem Zeitabschnitt ausgeübt werden, auftretende Quer- und Längsbeschleunigungen, die mittels Sensoren 19, welche über eine Signalleitung 37 mit dem Fahrerklassifikator 18 verbunden sind, ermittelt werden können, sowie die Absolutposition des Fahrpedals 17.
Mittels Signalen, die eine virtuelle Motordrehzahl, den Fahrercharakter sowie ein Fahrmanöver kennzeichnen, werden dem Akustiksystem 20 sämtliche zur Klangerzeugung benötigten Informationen übergeben, wobei das Akustiksystem 20 über eine Signalleitung 42 Daten des Fahrpedals 17 empfangen kann. Die virtuelle Motordrehzahl berechnet sich in der gezeigten Ausführungsform gemäß der Beziehung N_mot,v = v_fzg·k₁·k₂. Dabei stellt k₁ die feste Achsübersetzung und k₂ eine virtuelle, der Fahrpedalkennlinie zugewiesene Übersetzung dar. In einer Speichervorrichtung 23, die über eine Signalleitung 39 mit dem Akustiksystem 20 verbunden ist, sind Akustikprofile abgelegt, welche dann entsprechend abgerufen werden können. Mit einem Wählschalter 21, der über eine Signalleitung 43 mit dem Akustiksystem 20 verbunden ist, kann der Fahrer die Auswahl beeinflussen, um sie seinem Geschmack anzupassen. Eine Schnittstelle 22, die in der gezeigten Ausführungsform eine USB-Schnittstelle ist, erlaubt es, Akustikprofile über die Fahrzeuglebensdauer nachzurüsten oder zu ändern. Dazu ist die Schnittstelle 22 über eine Signalleitung 40 mit der Speichervorrichtung 23 verbunden.
Ferner ist das Akustiksystem 20 über eine Signalleitung 35 mit der ersten Ermittlungsvorrichtung 3 sowie über eine Signalleitung 36 mit dem Fahrerklassifikator 18 verbunden. Der Fahrerklassifikator 18 ist weiterhin über eine Signalleitung 34 mit der ersten Ermittlungsvorrichtung 3 verbunden. Über eine Signalleitung 38 werden dem Fahrerklassifikator 18 Daten des Fahrpedals 17 bereitgestellt.
Mittels der genannten Anpassung des künstlich erzeugten Fahrgeräusches kann in vorteilhafter Weise maßgeblich zu Fahrerlebnis und Fahrzeugcharakter beigetragen werden.
Das Fahrzeug weist zudem eine zweite Eingabevorrichtung 8 auf, wobei die zweite Eingabevorrichtung 8 ebenfalls von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigbar ist. Mittels der zweiten Eingabevorrichtung 8 ist eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs anforderbar. Die zweite Eingabevorrichtung 8 ist in der gezeigten Ausführungsform als Taste ausgebildet und mit einer Ermittlungsvorrichtung 25 verbunden, die zum Erkennen einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung 8 ausgebildet ist. Dabei kann bei einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung 8 ein Wechsel zu einer dritten Fahrpedalkennlinie erfolgen. Die Ermittlungsvorrichtung 25 ist dazu über eine Signalleitung 46 mit der Umschaltlogik 15 verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform wird dabei ferner eine momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines Sensors 26, der über eine Signalleitung 44 mit der Ermittlungsvorrichtung 25 verbunden ist, ermittelt. Der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie erfolgt in der gezeigten Ausführungsform, falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs hingegen nicht geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert unterbleibt der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie.
Wird die zweite Eingabevorrichtung 8 aktiviert, wird somit eine gesonderte Fahrpedalkennlinie selektiert, die auf maximale Beschleunigung ausgelegt ist. Die Umschaltlogik 15 legt dabei die Prioritätsauswahl zwischen den verschiedenen Kennlinien fest, so beispielsweise für den Fall, ob eine manuelle Hochsetz-Anforderung Vorrang vor der Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung 8 hat oder nicht. Im Falle der Aktivierung durch Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung 8 und entsprechend hoher Fahrpedalstellung sind dabei hohe Drehmomentensprünge durch Kennlinienumschaltung zu vermeiden, wenn das Fahrzeug noch fährt. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass die Funktion mit maximaler Beschleunigung beispielsweise nur im Fahrzeugstillstand und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Fahrpedalwertes oder bei geringen Geschwindigkeiten aktiviert werden kann, das heißt falls v_Fahrzeug kleiner dem vorbestimmten Schwellenwert ist, was mittels der Ermittlungsvorrichtung 25 bestimmt wird.
Zudem ist die Ermittlungsvorrichtung 25 über eine Signalleitung 45 mit zumindest einem Fahrerassistenzsystem 27 verbunden, beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, die auch als ASR oder Traktionskontrolle bezeichnet wird, oder einer Fahrdynamikregelung, die auch als ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) bezeichnet wird. Damit können im Falle einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung 8 zur Aktivierung des genannten Betriebsmodus mit maximaler Beschleunigung höhere Radschlupfwerte der angetriebenen Räder des Fahrzeugs zugelassen werden.
Im Falle einer Aktivierung dieses auf maximale Beschleunigung ausgerichteten Fahrmodus kann sich ebenfalls die Akustik, das heißt das künstlich erzeugte Motorgeräusch, ändern.
3 zeigt Fahrpedalkennlinien 10, 11 und 12, die bei einem Fahrzeug und einem Verfahren gemäß der Anmeldung eingesetzt werden können.
Dabei geben die Fahrpedalkennlinien 10, 11 und 12 den Zusammenhang zwischen einem Niederdrückungsgrad des Fahrpedals des Fahrzeugs und dem an die Antriebsräder des Fahrzeugs abzugebenden Drehmoment an. In 3 ist dazu auf der Abszisse der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals in Prozent und auf der Ordinate das an die Antriebsräder abzugebende Drehmoment M dargestellt. Das an die Antriebsräder abzugebende Drehmoment M, das heißt das abtriebsseitige Drehmoment, ist über das feste Übersetzungsverhältnis mit dem antriebsseitigen Drehmoment, das heißt mit dem von dem Elektromotor abzugebenden Drehmoment, verknüpft.
Die erste Fahrpedalkennlinie 10 gibt eine Kennlinie wieder, die einen ökonomischen bzw. verbrauchsorientierten Fahrbetrieb kennzeichnet, wohingegen die zweite Fahrpedalkennlinie 11 einen leistungsorientierten bzw. drehmomentenorientierten Fahrbetrieb kennzeichnet. Die Steigung der zweiten Fahrpedalkennlinie 11 ist dabei größer als die Steigung der ersten Fahrpedalkennlinie 10, das heißt bei gleichem Niederdrückungsgrad des Fahrpedals ist das an die Antriebsräder abzugebende Drehmoment bei der zweiten Fahrpedalkennlinie 11 größer als bei der ersten Fahrpedalkennlinie 10.
Die dritte Fahrpedalkennlinie 12 stelle eine gesonderte Kennlinie dar, die auf maximale Beschleunigung ausgelegt ist. Die Steigung der dritten Fahrpedalkennlinie 12 ist dabei größer als die der Fahrpedalkennlinien 10 und 11 und geht ab einem bestimmten Niederdrückungsgrad des Fahrpedals auf einen Wert über, der dem maximal an die Antriebsräder abzugebenden Drehmoment M_max entspricht.
Wird eine Drehmomentenänderung mittels der in 2 dargestellten ersten Eingabevorrichtung angefordert, erfolgt ein stufenhaftes Ändern des von dem Elektromotor des Fahrzeugs abzugebenden Solldrehmoments.
Wird dabei ein erhöhtes Drehmoment angefordert, wird in der gezeigten Ausführungsform von der ersten Fahrpedalkennlinie 10 zu der zweiten Fahrpedalkennlinie 11 gewechselt, wie dies in 3 schematisch mittels eines Übergangs 50 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass das aktuelle Antriebsmoment mit einem Faktor, beispielsweise 1, 2 multipliziert wird. Diese Art der Rückschaltung entspricht im Wesentlichen dem Gangsprung eines Stufengetriebes. Kann ein höheres Moment in diesem Umfang an die Antriebsräder nicht geliefert werden, wird dies signalisiert, wie bereits im Zusammenhang mit 2 erläutert wurde. Kann dem Fahrerwunsch entsprochen werden, erfolgt die Drehmomentenerhöhung des Elektromotors entsprechend und damit über das feste Übersetzungsverhältnis an den Antriebsrädern. Für ein radmomentenskaliertes Fahrpedal bedeutet dies, dass der Stellbereich beeinflusst wird in dem Sinne, dass der Stellbereich verkleinert wird, da auf die leistungsorientierte zweite Fahrpedalkennlinie 11 umgeschaltet wird.
Da die Fahreranforderung typischerweise lediglich als kurzfristig zu betrachten ist, wird sie unter bestimmten Umständen zurückgenommen, was einem Übergang zu der zuvor gewählten verbrauchsorientierten ersten Fahrpedalkennlinie 10 entspricht. Der Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie 11 zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie 10 erfolgt dabei beispielsweise, wenn der Fahrer einen Leerlauf entsprechend einem Niederdrückungsgrad von Null Prozent einstellt, das heißt in der Darstellung in 3 über den Ursprung des Koordinatensystems geht, wie dies schematisch mittels eines Übergangs 47 dargestellt ist. Weiterhin erfolgt ein Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie 11 zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie 10, falls der Fahrer eine Drehmomentenverkleinerung durch Tippen der Plus-Taste und damit eine Art Hochschaltung anfordert, womit man wiederum auf die verbrauchsorientierte erste Fahrpedalkennlinie 10 zurückkommt. Dies ist in 3 schematisch mittels eines Übergangs 52 gezeigt.
Weiterhin kann die zweite Fahrpedalkennlinie 11 abgesenkt werden und dabei auf die verbrauchsorientierte erste Fahrpedalkennlinie 10 fallen. Dabei hat der Fahrer den Drehmomentverlust gegebenenfalls selbst auszugleichen durch einen stärkeren Fahrpedalausschlag. Es wird damit in dieser Ausgestaltung von lediglich einer Kennlinie ausgegangen, die entsprechend verschoben wird, wie dies in 3 schematisch mittels eines Übergangs 48 dargestellt ist.
Bei einer Fahrpedalrücknahme kann zudem auf der drehmomentenorientierten zweiten Fahrpedalkennlinie 11 zunächst zu kleineres Werten verschoben werden und anschließend flacher auf die verbrauchsorientierte erste Fahrpedalkennlinie 10 gewechselt werden, das heißt bei "Gasgeben" hat der Fahrer einen größeren Sprung durchzuführen, wie dies in 3 schematisch mittels eines Übergangs 49 dargestellt ist.
Wird die in 2 gezeigte zweite Eingabevorrichtung aktiviert, wird die gesonderte dritte Fahrpedalkennlinie 12 selektiert, die auf maximale Beschleunigung ausgelegt ist. Bei einer Deaktivierung aus diesem Fahrbetrieb heraus auf eine Kennlinie mit weniger Solldrehmoment erfolgt die Zulassung durch die in 2 gezeigte Umschaltlogik, beispielsweise durch eine angeforderte Quasi-Hochschaltung. Dies in 3 schematisch mittels eines Übergangs 51 gezeigt.
Der Elektromotor 2 des Fahrzeugs 1 ist vorteilhafterweise als Synchronmotor ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Elektromotor
3: Ermittlungsvorrichtung
4: Eingabevorrichtung
5: Bedientaste
6: Bedienhebel
7: Ausgabevorrichtung
8: Eingabevorrichtung
9: Speichervorrichtung
10: Fahrpedalkennlinie
11: Fahrpedalkennlinie
12: Fahrpedalkennlinie
13: Rad
14: Lenkrad
15: Umschaltlogik
16: Steuereinheit
17: Fahrpedal
18: Fahrerklassifikator
19: Sensor
20: Akustiksystem
21: Wählschalter
22: Schnittstelle
23: Speichervorrichtung
24: Ausgabevorrichtung
25: Ermittlungsvorrichtung
26: Sensor
27: Fahrerassistenzsystem
28: Signalleitung
29: Signalleitung
30: Signalleitung
31: Signalleitung
32: Signalleitung
33: Signalleitung
34: Signalleitung
35: Signalleitung
36: Signalleitung
37: Signalleitung
38: Signalleitung
39: Signalleitung
40: Signalleitung
41: Signalleitung
42: Signalleitung
43: Signalleitung
44: Signalleitung
45: Signalleitung
46: Signalleitung
47: Übergang
48: Übergang
49: Übergang
50: Übergang
51: Übergang
52: Übergang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112009000679 T5 [0002]

Claims

Fahrzeug, aufweisend – einen Elektromotor (2), wobei der Elektromotor (2) einen Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bildet, – eine erste Ermittlungsvorrichtung (3) ausgebildet zum Ermitteln eines von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments, – eine erste Eingabevorrichtung (4), wobei die erste Eingabevorrichtung (4) von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) betätigbar ist und wobei mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) eine Drehmomentenänderung des Elektromotors (2) anforderbar ist, wobei das Fahrzeug (1) ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment des Elektromotors (2) besitzt und wobei die erste Ermittlungsvorrichtung (3) derart ausgebildet ist, dass bei einer während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs (1) mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angeforderten Drehmomentenänderung das von dem Elektromotor (2) abzugebende Solldrehmoment stufenhaft änderbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Eingabevorrichtung (4) zumindest ein Bedienelement, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Bedientaste (5), einem Bedienhebel (6) und einem Bedienknopf, aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine zweite Ermittlungsvorrichtung ausgebildet zum Ermitteln eines momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbaren Drehmoments und eine Ausgabevorrichtung (7) ausgebildet zum Ausgeben einer Warnmeldung, falls das momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbare Drehmoment geringer ist als das von dem Elektromotor (2) abzugebende Solldrehmoment.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) zudem eine zweite Eingabevorrichtung (8) aufweist, wobei die zweite Eingabevorrichtung (8) von dem Fahrer des Fahrzeugs (1) betätigbar ist und wobei mittels der zweiten Eingabevorrichtung (8) eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs(1) anforderbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) einen Elektromotor (2) aufweist, wobei der Elektromotor (2) einen Antriebsmotor des Fahrzeugs (1) bildet, wobei das Fahrzeug (1) ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen abtriebsseitigem Drehmoment und antriebsseitigem Drehmoment des Elektromotors (2) besitzt und wobei das Fahrzeug (1) eine erste Eingabevorrichtung (4) aufweist, wobei die erste Eingabevorrichtung (4) von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) betätigbar ist und wobei mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) eine Drehmomentenänderung des Elektromotors (2) anforderbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Ermitteln eines momentan von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments, – Ermitteln, ob während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs (1) eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angefordert wird, – falls eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angefordert wird, stufenhaftes Ändern des von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das stufenhafte Ändern des von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments eine Multiplikation des momentan von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments mit einem vorbestimmten Faktor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei zudem ein momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbares Drehmoment ermittelt wird und wobei, falls eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angefordert wird, ermittelt wird, ob das momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbare Drehmoment geringer ist als der Wert des Solldrehmoments, auf den das Solldrehmoment zu ändern ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Ausgeben einer Warnmeldung erfolgt, falls ermittelt wird, dass das momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbare Drehmoment geringer ist als der Wert des Solldrehmoments.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei ein Anpassen zumindest eines Betriebsparameters des Elektromotors (2) erfolgt, falls ermittelt wird, dass das momentan maximal von dem Elektromotor (2) abgebbare Drehmoment nicht geringer ist als der Wert des Solldrehmoments.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Fahrzeug (1) eine Speichervorrichtung (9) mit einer Mehrzahl an drehmomentenbasierten Fahrpedalkennlinien aufweist und wobei das stufenhafte Ändern des von dem Elektromotor (2) abzugebenden Solldrehmoments ein Wechseln von einer momentan gewählten ersten Fahrpedalkennlinie (10) zu einer zweiten Fahrpedalkennlinie (11) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie (11) zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie (10) erfolgt, falls ein Leerlauf des Fahrzeugs (1) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei ein Wechsel von der zweiten Fahrpedalkennlinie (11) zurück zu der ersten Fahrpedalkennlinie (10) erfolgt, falls eine der ersten Drehmomentenänderung entgegengesetzte zweite Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angefordert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Fahrzeug (1) zudem eine zweite Eingabevorrichtung (8) aufweist, wobei die zweite Eingabevorrichtung (8) von dem Fahrer des Fahrzeugs (1) betätigbar ist und wobei mittels der zweiten Eingabevorrichtung (8) eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs (1) anforderbar ist, wobei bei einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung (8) ein Wechsel zu einer dritten Fahrpedalkennlinie (12) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei zudem eine momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und wobei der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie (12) erfolgt, falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und wobei der Wechsel zu der dritten Fahrpedalkennlinie (12) unterbleibt, falls die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) nicht geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei das Fahrzeug (1) zudem ein Akustiksystem (20) aufweist und wobei bei einer Betätigung der zweiten Eingabevorrichtung (8) und/oder falls eine Drehmomentenänderung mittels der ersten Eingabevorrichtung (4) angefordert wird zudem ein Anpassen eines mittels des Akustiksystems (20) erzeugten künstlichen Fahrgeräusches erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zudem ein Fahrstil des Fahrers mittels eines Fahrerklassifikators (18) ermittelt wird und wobei das Anpassen des künstlichen Fahrgeräusches in Abhängigkeit des ermittelten Fahrstils des Fahrers erfolgt.