DE102016212873A1

DE102016212873A1 - Anordnung, Fortbewegungsmittel und Verfahren zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung

Info

Publication number: DE102016212873A1
Application number: DE102016212873.6A
Authority: DE
Inventors: Armand Csordas; Hubert Scholz; Stefan Schubert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2018-01-18

Abstract

Es werden ein Fortbewegungsmittel, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Unterstützung eines Anwenders (26) bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels (10) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Ermitteln eines Erreichens eines vordefinierten Fülldruckes und im Ansprechen darauf, – Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors (1) des Fortbewegungsmittels (10) mittels eines elektrischen Wechselsignals, welches kein Drehmoment eines Rotors des Elektromotors (1) zur Folge hat, zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender (26) mittels einer Schwingung des Elektromotors (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fortbewegungsmittel, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine im Wesentlichen hardware-neutrale und dennoch zuverlässige Möglichkeit, den Anwender über das Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes zu informieren.
Im Stand der Technik sind Lenksysteme bekannt, welche als eine elektrische Hilfskraftlenkung arbeiten. Das bedeutet, dass sie lediglich dann ein Lenkunterstützungsmoment erzeugen, wenn eine Lenkbewegung vom Anwender eingeleitet wird. Im Falle einer elektrisch unterstützten Lenkung überlagert ein programmgesteuerter Elektrostellmotor an der Mechanik der Lenkung die Lenkbewegung des Fahrers.
Für alle seit November 2014 neu zugelassenen Fahrzeuge ist eine elektronische Reifendruckkontrolle gesetzlich vorgeschrieben. Bekannt sind dabei indirekt und direkt messende Systeme mit der gemeinsamen Aufgabe, den Reifendruck der Kraftfahrzeugbereifung automatisch und kontinuierlich zu überwachen.
DE 10 2009 058 881 A1 beschreibt eine Vorrichtung, die dem Benutzer eine Assistenzinformation des Füllstandsanpassungsassistenten anzeigt. Hierzu wird beispielsweise eine Fahrgastzellenbeleuchtung und/oder eine Soundanlage in entsprechender Weise angesteuert.
DE 10307296 A1 offenbart ein Verfahren, mittels dessen bei Erreichen eines Soll-Reifendruckes eine Fahrzeugbeleuchtung und/oder eine Fahrzeughupe angesteuert werden.
Bei indirekt messenden Reifendruckkontrollsystemen kann der Füllstand der Reifen nur während der Fahrt (z.B. durch Verwendung der Fahrdynamikregelsensorik) gemessen werden. Daher ist eine Erfassung des Drucks im Stand und damit beim Befüllen der Reifen auf diese Weise nicht möglich.
Bekannt sind jedoch direkt messende Reifendruckkontroll(RDC)-Systeme, die eine Fahrzeugbeleuchtung, die Fahrzeughupe, das Audiosystem oder auch extra vorgesehene Lautsprecher nutzen, um den Fahrer beim Befüllen der Fahrzeugreifen über deren Füllstand zu informieren.
Dabei kann vor allem eine Verwendung der Fahrzeugbeleuchtung sowie der Fahrzeughupe zu Irritationen anderer Verkehrsteilnehmer führen. Ebenfalls ist ein wesentlicher Einsatzumfang der Systeme bereits während der Fahrt (Beleuchten und Warnen) und im Stand (beispielsweise Ausleuchten und Tür verschließen) erfüllt. Zudem sind die vorgenannten Systeme in manchen Ländern hinsichtlich ihrer Funktion gesetzlich beschränkt und daher nicht für eine Signalisierung im Zuge einer Befüllung bzw. Entlüftung von Reifen zugelassen.
Beim Nutzen der Innenraumausstattung (z.B. Innenraumbeleuchtung oder Audiosystem) kann die Information durch die akustisch weitgehend isolierte Fahrgastzelle nicht immer eindeutig vom Fahrer wahrgenommen werden. Zudem stören die Signale ggf. in der Fahrgastzelle verbleibende Fahrzeuginsassen.
Das Anbringen zusätzlicher Signalgeber (z.B. Summer oder Lautsprecher) im Außenbereich des Fahrzeugs verursacht jedoch zusätzliche Kosten hinsichtlich Hardware und Montageaufwand. Zudem sind derartige Signalgeber vergleichsweise anfällig für eine Beschädigung durch mechanische Einflüsse und Fremdkörper sowie Flüssigkeitseintrag.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu lindern bzw. auszuräumen.
Erfindungsgemäß soll der Betrieb einer elektrischen Servolenkung (electric power steering, EPS) derart genutzt werden, um bei einem manuellen Befüllen oder Entlüften der Reifen eine Auskunft über den aktuellen Füllstand zu geben. Hierzu können über eine entsprechende Betriebsstrategie des elektrischen Motors der Servolenkung durch deren Aktuatoren verschiedene Töne oder auch ganze Melodien erzeugt werden. Dies kann zur Informationsabgabe an die Umgebung genutzt werden. Dabei können die Töne durch den Betrieb der EPS an der Vorderachse, an der Hinterachse oder durch einen Betrieb einer Kombination der gelenkten Achsen erzeugt werden. Hierdurch kann in Kombination mit dem Steuergerät zur Kontrolle des Reifenfülldrucks der Fahrer beim Überprüfen und Einstellen des optimalen Reifendrucks unterstützt werden. Beispielsweise kann ein Reifendrucksensor einen abrupten Druckanstieg und damit einen vermutlich stattfindenden Befüllungsvorgang der Fahrzeugbereifung registrieren. Daraufhin wird über ein Steuergerät der systemseitig hinterlegte oder errechnete Reifendruck-Sollwert mit dem durch den Reifendrucksensor gelieferten Ist-Wert verglichen.
Gleichzeitig wird der Fahrer durch die EPS akustisch über den aktuellen Füllstand des Reifens informiert. So kann beispielsweise die Tonhöhe bis zu einem optimalen Füllstand ansteigen. Auch ein immer schneller pulsierender Ton, wie bereits bei der akustischen Signalisierung eines Umfelderkennungssystems (z.B. Park Distance Control, PDC) umgesetzt, ist möglich. Zudem sind weitere Kombinationen von Tönen, Rhythmen und Melodien zum Informieren des Fahrers möglich. Beim Erreichen des optimalen Drucks wird ein finaler Signalton ausgegeben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das System mit einer Beladungserkennung im Fahrzeug kombiniert werden. Erkennt das Fahrzeug einen erhöhten Beladungszustand, beispielsweise über Reifendrucksensoren mit Beladungsmessung, Höhenstandssensoren oder eine veränderte Fahrdynamik, kann ein entsprechender Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben werden. Der Optimalwert des Reifendrucks kann dabei vom Bordnetz errechnet und voreingestellt werden. Der Fahrer kann diesen Druck dann (unterstützt durch die akustischen Ausgaben des Elektromotors zur Bereitstellung des Lenkunterstützungsmomentes) entsprechend anpassen.
Gleichzeitig können auslösende Ereignisse (z.B. Sensorschwellenwert) vorgesehen werden, wann der Fahrer über den zu verändernden Reifendruck informiert werden soll. So kann eine Anzeige direkt bei einem neuen Fahrzeuggewicht bzw. Reifendruck erfolgen oder aber auch erst beim nächsten Tankvorgang.
Allgemein gesprochen wird die vorstehend identifizierte Aufgabe durch ein Verfahren zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels gelöst. Die Anpassung kann eine Druckerhöhung oder eine Druckminderung des Fluides bedeuten. In einem ersten Schritt wird ein Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines direkt messenden Reifendrucksensors erfolgen. Im Ansprechen darauf wird ein mehrphasiger Elektromotor des Fortbewegungsmittels mittels eines elektrischen Wechselsignals angesteuert, welches kein Drehmoment eines Rotors des Elektromotors zur Folge hat. Vielmehr erzeugt die derartige Ansteuerung des Elektromotors Schwingungen, wodurch eine geeignete Struktur (z.B. des Elektromotors und/oder des Fortbewegungsmittels) ein Luftschallsignal erzeugt, durch welches der Anwender über das Erreichen des vordefinierten Fülldruckes informiert wird. Die Schwingung des Elektromotors kann auch als Vibration verstanden werden, welche im Wesentlichen unabhängig von einer etwaigen Unwucht des Rotors (während des Betriebes) des Elektromotors ist. Auf diese Weise ist zur Erzeugung der Rückmeldung an den Anwender kein zusätzlicher Schallwandler erforderlich. Insbesondere kann auf einen elektroakustischen Wandler nach Art eines herkömmlichen Lautsprechers zur Signalgebung über das Erreichen des vordefinierten Fülldruckes verzichtet werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Das elektrische Wechselsignal kann bspw. elektrische Phasen des Elektromotors gleichphasig ansteuern. Bspw. können sämtliche elektrische Phasen des Elektromotors ohne einen erheblichen Phasenversatz zueinander angesteuert werden. Auf diese Weise wird kein Drehmoment erzeugt, sondern die Struktur des Elektromotors (z. B. in radialer Richtung) zu Schwingungen angeregt.
Der Elektromotor kann bspw. als Antriebsmaschine (auch "Traktionsmaschine") und/oder als elektromechanischer Starter eines Verbrennungsmotors und/oder als elektromechanischer Generator zum Laden eines elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie ausgestaltet sein. Alternativ kann der Elektromotor zur Lenkunterstützung oder als elektromechanischer Kältemittelverdichter (z. B. einer Klimaanlage oder einer Kühlanlage) oder als Hinterachs-Schräglaufregelmotor (Fahrwerksfunktion) oder als Bremsunterstützungsmotor zur Verstärkung eines vom Anwender ausgeübten Bremskraftsignals des Fortbewegungsmittels vorgesehen sein. Insbesondere 3-phasige Elektromotoren kommen für Anwendungen mit einem Erfordernis an hoher mechanischer Leistung infrage. Diese Maschinen sind mitunter für vergleichsweise hohe Ströme ausgelegt und weisen mitunter eine erhebliche thermische Kapazität auf. Aufgrund dessen sind diese Elektromotoren besonders geeignet zur Erzeugung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungen zur Beeinflussung des Außengeräusches.
Dem elektrischen Wechselsignal zur Erzeugung der Schwingung kann ein zweites Signal überlagert sein, welches zur Erzeugung eines Drehmomentes mittels des Elektromotors vorgesehen ist. Auf diese Weise kann unabhängig von einer Drehmomenterzeugung ein Signal erzeugt werden, welches von einer Umdrehungsfrequenz des Elektromotors im Wesentlichen unabhängig ist.
Bevor das Erreichen des vordefinierten Reifenfülldrucks durch eine erfindungsgemäße Ansteuerung des Elektromotors quittiert wird, kann sichergestellt werden, dass diese Quittierung tatsächlich erforderlich bzw. hilfreich ist. Dazu kann zunächst ein sensorisches Ermitteln eines manuellen Reifenfüllvorgangs erfolgen. Insbesondere kann aufgrund einer vordefinierten Charakteristik eines kurzfristigen Fülldruckanstieges erkannt werden, dass ein Anwender eine Anpassung des Reifenfülldruckes vornimmt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Unterschreiten eines Mindestreifenfülldruckes in erfindungsgemäßer Weise quittiert werden. Mit anderen Worten kann bei Erreichen bzw. Erkennen eines besonders niedrigen (z.B. den Fahrbetrieb und/oder die Haltbarkeit des Materials beeinträchtigenden) Reifenfülldruckes eine Alarmierung des Anwenders erfolgen. Dies kann insbesondere vor einem Einsteigen des Anwenders in das Fortbewegungsmittel erfolgen, so dass der Anwender einerseits unverzüglich den Missstand beheben kann und sein Einsteigen in das Fortbewegungsmittel die Bereifung nicht zusätzlich belastet.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Nähe des Anwenders zum Fortbewegungsmittel sensorisch ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Tankvorgang anhand einer Tankfüllstandsänderung mit positivem Gradienten vom Bordcomputer ermittelt werden und daraus erkannt werden, dass der Anwender vermutlich außerhalb des Fortbewegungsmittels in dessen räumlicher Nähe weilt. Sofern zusätzlich ein Bedarf zur Anpassung des Fülldruckes der Fahrzeugbereifung besteht, kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Signalisierung an den Anwender mittels des Elektromotors erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann geprüft werden, ob sich das erfindungsgemäß ausgestaltete Fortbewegungsmittel im Stillstand befindet, da dies eine sinnvolle Voraussetzung dafür darstellt, dass der Anwender sich außerhalb des Fortbewegungsmittels befindet. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass sich das Fortbewegungsmittel seit einer vordefinierten Dauer (größer 0s) und/oder zumindest seit einem vordefinierten Ereignis (z.B. Öffnen einer Tür, insbesondere der Fahrertür) im Stillstand befindet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine Signalisierung vor allem dann erfolgt, wenn der Anwender die Möglichkeit hat, das erfindungsgemäße Außengeräuschsignal wahrzunehmen und einen Einfluss auf den Reifenfülldruck zu nehmen.
Bevorzugt können unterschiedliche vordefinierte Fülldrücke mit unterschiedlichen erfindungsgemäßen Hörschalleindrücken quittiert werden. Beispielsweise kann bei Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes die Schwingung des Elektromotors in einer ersten vordefinierten Weise moduliert werden oder mit einer ersten vordefinierten Frequenz angeregt werden. Im Ansprechen auf das Ermitteln eines Erreichens eines zweiten vordefinierten Fülldruckes kann die Schwingung des Elektromotors mit einer zweiten Frequenz angeregt und/oder in einer zweiten Weise moduliert werden, so dass der Anwender die zwei voneinander unterschiedlichen vordefinierten Fülldrücke auch hinsichtlich der erfindungsgemäßen akustischen Signalisierung voneinander unterscheiden kann. Beispielsweise kann sich ein Mindestfülldruck akustisch gegenüber einem optimalen Fülldruck oder gar einem maximalen Fülldruck abheben.
Um dem Anwender eine akustische Orientierung darüber zu geben, wie weit der aktuelle Reifenfülldruck von einem angestrebten (vordefinierten) Fülldruck abweicht und in welcher Weise sich die Abweichung über der Zeit aktuell ändert, kann ein aktueller Fülldruck zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt und mit einem dem aktuellen Fülldruck zugeordneten akustischen Ereignis mittels der Schwingung des Elektromotors dem Anwender auralisiert werden. Beispielsweise kann eine Grundfrequenz der Schwingung des Elektromotors in Abhängigkeit, insbesondere proportional, zu der Fülldruckerhöhung angehoben werden. Auf diese Weise kann zu einem zweiten Zeitpunkt, an welchem ein höherer aktueller Fülldruck in dem fraglichen Reifen herrscht, eine dem aktuellen Fülldruck zugeordnete akustische Rückmeldung an den Anwender mittels der Schwingung des Elektromotors ausgegeben werden. Mit anderen Worten wird der aktuelle Fülldruck bevorzugt durch eine Frequenz und/oder ein Modulationsmuster der Schwingung des Elektromotors abgebildet/auralisiert. Als besonders geeignet hat sich ein abwechseln intermittierendes Ausgeben einer dem aktuellen Fülldruck und einer dem vordefinierten (Soll-)Fülldruck zugeordneten akustischen Rückmeldung an den Anwender mittels der Schwingung des Elektromotors herausgestellt. Entsprechend den obigen Ausführungen wird also abwechselnd ein dem vordefinierten Fülldruck entsprechendes Schwingungsmuster des Elektromotors von einem den jeweils aktuellen Fülldruck repräsentierenden Schwingungsmuster des Elektromotors unterbrochen. Nähert sich der aktuelle Fülldruck dem vordefinierten Soll-Fülldruck an, gleichen sich auch die Modulationsmuster bzw. akustischen Erscheinungen der Rückmeldung mittels des Elektromotors einander an. Sobald ein Unterschied in der akustischen Erscheinung der jeweils aufeinanderfolgenden Rückmeldungen nicht mehr besteht, ist der Soll-Fülldruck erreicht.
Ein anderes intuitiv verständliches Modulationsverfahren lässt sich vereinfacht als „akustisches PDC-Analogon“ bezeichnen. Mit anderen Worten wird entsprechend einer physikalischen Abstandsverringerung zwischen zwei Fahrzeugen bei einem Parkvorgang, welche durch stufenweise oder kontinuierlich verringerte Puls-Pausenverhältnisse eines Tongebers auralisiert wird, eine Modulationsfrequenz und/oder ein Puls-Pause-Verhältnis der Schwingung des Elektromotors mit ansteigendem bzw. sich einem Soll-Fülldruck annähernden Fülldruck quittiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes an der Bereifung eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Anordnung umfasst einen Signaleingang, einen Signalausgang und eine Auswerteeinheit (z.B. einen programmierbaren Prozessor eines elektronischen Steuergerätes (ECU)). Der Signaleingang und der Signalausgang können in der Auswerteeinheit bzw. der ECU enthalten sein. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, mittels des Signaleingangs ein Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes zu ermitteln. Hierzu kann der Signaleingang mit einem Reifenfülldrucksensor (z.B. mittels Drahtloskommunikationssignale) informationstechnisch verbunden werden. Mittels des Signalausgangs ist die Auswerteeinheit eingerichtet, ein elektrisches Wechselsignal auszugeben, welches einen Stator eines mehrphasigen Elektromotors des Fortbewegungsmittels zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender mittels einer Schwingung veranlasst, jedoch kein Drehmoment des Rotors zur Folge hat. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Anordnung eingerichtet, die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend dem erstgenannten Erfindungsaspekt zu verwirklichen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eine Anordnung gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt umfasst. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise als PKW, Transporter, LKW, Motorrad und/oder als Luftfahrzeug ausgestaltet sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
1 eine schematische Übersicht über Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung in einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels;
2 eine schematische Prinzipskizze zur Veranschaulichung eines im Stand der Technik bekannten Ansteuerverfahrens eines 3-phasigen Elektromotors;
3 eine Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Ansteuerverfahrens zur Schwingungserzeugung mittels eines 3-phasigen Elektromotors;
4 eine Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Schwingungen und Drehmoment mittels eines 3-phasigen Elektromotors;
5 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer Reglerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Anwendung auf ein elektrisch-unterstütztes Lenksystem;
6 eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen elektrischen Lenksystems;
7 eine Prinzipskizze zur Maßnahmenbeschreibung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung am Beispiel eines elektrischen Lenksystems;
8 ein Flussdiagramm veranschaulichend ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 eine perspektivische Darstellung eines Reifenbefüllvorgangs eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels;
10 ein Frequenz-Zeitdiagramm einer ersten möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückmeldung; und
11 ein Frequenz-Zeitdiagramm einer zweiten möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückmeldung.
1 zeigt einen Pkw 10 als Fortbewegungsmittel, in welchem ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung vorgesehen ist. Über eine Traktionsbatterie 5 und ein elektronisches Steuergerät 3 als Auswerteeinheit wird ein 3-phasiger Elektromotor 1 als Traktionsmaschine mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß kann ein Anwender über einen Touchscreen 4 als Anwenderschnittstelle einen gewünschten Reifendruck vordefinieren bzw. in Abhängigkeit sensorisch ermittelter Parameter festlegen. Zusätzlich kann der Anwender über den Touchscreen 4 die Parameter der akustischen Rückmeldung bzw. der Schwingung des Elektromotors in Form eines Modulationsmusters, einer Grundfrequenzabhängigkeit vom Fülldruck und einer Lautstärke festlegen. Ein Signaleingang 6 des elektronischen Steuergerätes 3 empfängt die mittels des Touchscreens 4 empfangene Anwendereingabe. Zudem ist der Signaleingang 6 eingerichtet, die Drahtlossignale 27 der Reifendrucksensoren 25 zu empfangen und an das elektronische Steuergerät 3 weiterzuleiten. Nach Verarbeitung der Drahtlossignale werden erfindungsgemäß angepasste elektrische Wechselsignale zur Erzeugung von Schwingungen über den Signalausgang 7 des elektronischen Steuergerätes 3 an den Elektromotor 1 ausgegeben. Das Gehäuse des Elektromotors 1 dient hierbei als Luftschallwandler, welcher zur Abstrahlung erfindungsgemäßer akustischer Rückmeldungen eingesetzt wird.
2 zeigt einen 3-phasigen Elektromotor 1, welcher einen Rotor 2 und drei Statorwicklungen U, V, W aufweist. Ein Pfeil P zeigt die Drehung des Rotors 2 an, welche mittels einer geeigneten Ansteuerung über einen Signalausgang 7 des elektronischen Steuergerätes 3 erfolgt. Ein Regler 8 für den rotatorischen Betrieb wandelt entsprechend einer Tabelle 9 die über den Signaleingang 6 empfangenen Betriebszustandssignale derart um, dass die Drehmomenterzeugung optimal verläuft. In der Tabelle 9 bedeuten t die Zeit, U, V, W die jeweilige Wicklung des Elektromotors 1, 1 „Ansteuerung“ und 0 „keine Ansteuerung“. 1. bis 6. bezeichnen über der Zeit hintereinander angeordnete Ansteuerphasen des Elektromotors 1.
3 zeigt eine zu 2 korrespondierende Darstellung, welche jedoch nicht nur zur im Stand der Technik bekannten Drehmomenterzeugung, sondern zur erfindungsgemäßen akustischen Rückmeldung an den Anwender mittels einer Schwingungserzeugung eingerichtet ist. Anstatt eine Drehung des Rotors 2 zu bewirken, sind die in der Tabelle 9 gezeigten Ansteuerschritte 1. bis 6. über der Zeit gleichphasig, sodass radiale konphase Kräfte auf den Stator des Elektromotors 1 wirken. Hierzu werden die Wicklungen U, V, W in jedem ungeraden Ansteuerschritt zeitgleich mit einer Spannung beaufschlagt (1) und in jedem geraden Ansteuerschritt spannungslos (0) geschaltet. Der Regler 11 innerhalb des elektronischen Steuergerätes 3 ist für den schwingungstechnischen Betrieb vorgesehen. Die übrigen Elemente entsprechen denjenigen aus 2.
4 zeigt eine Kombination der in den 2 und 3 dargestellten Anordnung. Entsprechend enthält das elektronische Steuergerät 3 sowohl einen Regler für den rotatorischen Betrieb 8 als auch einen Regler für den schwingungstechnischen Betrieb 11. Die Tabelle 9 enthält für jede Wicklung U, V, W eine Komponente zur Drehmoment- bzw. Schwingungserzeugung U_Dreh/U_Schwing bzw. V_Dreh/V_Schwing bzw. W_Dreh/W_Schwing. Die resultierenden, tatsächlich an die Wicklungen U, V, W angelegten Signale ergeben sich durch eine mathematische Addition der Signale in den Feldern der Tabelle 9. Im Ergebnis dreht sich der Rotor 2 und der Stator des Elektromotors 1 „pumpt“ in radialer Richtung zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung.
5 zeigt Elemente eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung anhand eines elektrischen Lenksystems. Der Elektromotor 1 zur Erzeugung eines Lenkunterstützungsmomentes wird über ein elektronisches Steuergerät 8 mit vier Reglern angesteuert. Ein erster Regler 8 ist zur Erzeugung eines Drehmomentes vorgesehen. Ein zweiter Regler 11 ist für den schwingungstechnischen Betrieb vorgesehen. Ein dritter Regler 12 ist als Akustikregler, also zur Beeinflussung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens des Elektromotors gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Ein vierter Regler 13 ist als Lenkungsregler ausgestaltet und eingerichtet, im Ansprechen auf einen Fahrerwunsch und in Abhängigkeit einer Fahrsituation eine bestmögliche Lenkunterstützung mittels des Elektromotors 1 bereitzustellen.
6 zeigt eine Draufsicht einer elektromechanischen Lenkkraftunterstützung mit achsparallelem Antrieb in einer Anordnung, deren Hardware gemäß dem Stand der Technik ausgestaltet ist. Ein Elektromotor 1 mit einem elektronischen Steuergerät 3 ist an ein Energiebordnetz 14 und ein logisches Bordnetz 15 angeschlossen. Ein Kugelgewindetrieb 16 überträgt die mechanische Leistung des Elektromotors 1 an eine Zahnstange in einem Zahnstangengehäuse 17, welche über eine mechanische Verbindung 18 mit dem Radträger verbunden ist. Eine mechanische Verbindung 20 zur Lenkspindel/zur Lenksäule dient der Aufbringung eines Handmomentes, welches der Fahrer des Fahrzeugs bspw. über das Lenkrad erzeugt. Die mechanische Verbindung zur Fahrzeugstruktur/Vorderachse ist durch vier Anbindungspunkte 19 schematisch veranschaulicht. Diese Anbindung ist wichtig für die Übertragungsfunktion, welche vom Akustikregler (Bezugszeichen 12 in 5) bei der Gestaltung der akustischen Rückmeldung verwendet wird. Mit anderen Worten wird vom Akustikregler die Übertragungsfunktion zwischen dem Elektromotor und der den Luftschall abstrahlenden Fahrzeugstruktur berücksichtigt, wenn eine erfindungsgemäße Rückmeldung mittels des Akustikreglers erfolgen soll.
7 zeigt eine alternative Ausgestaltung der in 5 vorgestellten Anordnung. Anstatt sämtliche Regler 8, 11, 12, 13 in einem elektronischen Steuergerät 3 zusammenzufassen, ist ein weiteres Steuergerät 21 über das logische Bordnetz 15 informationstechnisch mit dem elektronischen Steuergerät 3 verbunden. Der Akustikregler 12 ist im weiteren Steuergerät 21 angeordnet und überträgt eine Amplitude, eine Frequenz sowie eine Phase eines zur akustischen Rückmeldung vorgesehenen Signals zur Erzeugung eines elektrischen Wechselsignals, mittels dessen der Anwender über das Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes der Fahrzeugbereifung informiert wird. Die übrigen Komponenten entsprechen der Anordnung gemäß 5 und werden daher nicht erneut behandelt.
8 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines Anwenders bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels. In Schritt 100 wird zunächst überprüft, ob das Fortbewegungsmittel sich im Stillstand befindet und eine Fahrzeugtür zwischenzeitlich geöffnet worden ist. Auf diese Weise wird festgestellt, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass sich ein Anwender des Fortbewegungsmittels in der Nähe, jedoch außerhalb der Fahrgastzelle befindet. In Schritt 200 wird sensorisch ermittelt, dass ein manueller Reifenfüllvorgang stattfindet. Hierzu wird eine vordefinierte Charakteristik (z.B. ein rascher, jedoch nicht stoßartiger Druckanstieg eines Fahrzeugreifens) erkannt. In Schritt 300 wird ein aktueller Fülldruck zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt, im Ansprechen worauf in Schritt 400 eine dem aktuellen Fülldruck zum ersten Zeitpunkt zugeordnete akustische Rückmeldung an den Anwender mittels einer Schwingung des Elektromotors ausgegeben wird. Die zugeordnete akustische Rückmeldung kann beispielsweise eine vordefinierte Grundfrequenz aufweisen, welche insbesondere ausschließlich dem derzeitig herrschenden Fülldruck zugeordnet ist. Zu einem zweiten Zeitpunkt wird in Schritt 500 ein geänderter, höherer aktueller Fülldruck ermittelt und zur Rückmeldung an den Anwender in Schritt 600 eine dem aktuellen Fülldruck zugeordnete akustische Ausgabe mittels einer Schwingung des Elektromotors erzeugt. Diese unterscheidet sich hinsichtlich Grundfrequenz, Rhythmus, Modulationsmuster von der Rückmeldung zum ersten Zeitpunkt. In Schritt 700 wird das Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes ermittelt. Der vordefinierte Fülldruck ist ein Soll-Fülldruck, im Ansprechen auf dessen Erreichen in Schritt 800 ein mehrphasiger Elektromotor des Fortbewegungsmittels mittels eines elektrischen Wechselsignals angesteuert wird, welches kein Drehmoment eines Rotors des Elektromotors bewirkt, sondern ausschließlich zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender mittels einer Schwingung des Elektromotors vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine hardware-neutrale Implementierung einer schwingungstechnischen Rückmeldung an einen Anwender über das Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes erzielt werden.
9 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Reifenfüllvorgangs, bei welcher eine Anwenderin 26 einen vorderen linken Reifen ihres PKWs 10 mit Druckluft befüllt. Im Ansprechen auf das Erreichen eines Soll-Fülldruckes wird ein Elektromotor 1 eines elektrischen Lenkkraft-Unterstützungssystems in erfindungsgemäßer Weise mittels eines Wechselsignals angesteuert, im Ansprechen worauf die an den Elektromotor 1 angekoppelte Struktur eine akustische Rückmeldung 28 an die Anwenderin 26 ausgibt. Auf diese Weise weiß die Anwenderin 26 unmittelbar und frühestmöglich über das Erreichen des Soll-Fülldruckes Bescheid.
10 zeigt ein Frequenz-Zeitdiagramm, in welchem abwechselnd intermittierende akustische Rückmeldungen 21, 22 beim Befüllen einer Fahrzeugbereifung über den Ist-Reifenfülldruck und den Soll-Reifenfülldruck informieren. Proportional zu einem aktuellen Reifenfülldruck wird die Grundfrequenz f der akustischen Rückmeldung 22 über der Zeit t solange angehoben, bis diese mit der Grundfrequenz f der akustischen Ausgaben 21 repräsentierend den Soll-Reifenfülldruck übereinstimmen und ein Dauerton 23 das Erreichen des Soll-Reifenfülldruckes verkündet.
11 zeigt eine alternative Modulation einer Schwingung des Elektromotors zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender nach dem akustischen „Echolot-“ oder „Park Distance Control“-Prinzip. Hierbei wird das Puls-Pause-Verhältnis akustischer Rückmeldungen 24 einer im Wesentlichen konstanten Grundfrequenz mit ansteigendem Reifenfülldruck über der Zeit solange erhöht, bis ein Dauerton 23 das Erreichen des Soll-Reifenfülldrucks quittiert. Die akustischen Ausgaben 24 weisen bis dahin im Wesentlichen eine jeweilige identische Länge auf.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: Rotor
3: elektronisches Steuergerät
4: Touchscreen
5: Traktionsbatterie
6: Signaleingang
7: Signalausgang
8: Regler für rotatorischen Betrieb
9: Ansteuertabelle
10: Pkw
11: Regler für schwingungstechnischen Betrieb
12: Akustikregler
13: Lenkungsregler
14: Energiebordnetz
15: logisches Bordnetz/Dateninfrastruktur
16: Kugelgewindetrieb
17: Zahnstangengehäuse
18: mechanische Verbindung zum Radträger
19: mechanische Verbindung zur Fahrzeugstruktur/Vorderachse
20: mechanische Verbindung zur Lenkspindel/Lenksäule
21–24: akustische Rückmeldung
25: Reifendrucksensor
26: Anwenderin
27: Drahtlossignale
28: akustische Rückmeldung
100–800: Verfahrensschritte
f: Frequenz
t: Zeit
U, V, W: Phasen des Elektromotors 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009058881 A1 [0004]
DE 10307296 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Anwenders (26) bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels (10) umfassend die Schritte: – Ermitteln (700) eines Erreichens eines vordefinierten Fülldruckes und im Ansprechen darauf, – Ansteuern (800) eines mehrphasigen Elektromotors (1) des Fortbewegungsmittels (10) mittels eines elektrischen Wechselsignals (U_Schwing, V_Schwing, W_Schwing), welches kein Drehmoment eines Rotors (2) des Elektromotors (1) zur Folge hat, zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender mittels einer Schwingung des Elektromotors (1).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Wechselsignal (U_Schwing, V_Schwing, W_Schwing) elektrische Phasen des Elektromotors (1) gleichphasig ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektromotor (1) – als Antriebsmaschine und/oder – als elektromechanischer Starter eines Verbrennungsmotors und/oder – als elektromechanischer Generator oder – zur Lenkunterstützung oder – als elektromechanischer Kältemittelverdichter oder – als Hinterachsschräglaufregelmotor oder – als Bremsunterstützungsmotor des Fortbewegungsmittels (10) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend – sensorisches Ermitteln (200) eines manuellen Reifenfüllvorgangs, insbesondere aufgrund einer vordefinierten Charakteristik eines kurzfristigen Fülldruckanstieges und/oder – sensorisches Ermitteln eines Anwenders in der Nähe des Fortbewegungsmittels (10), insbesondere aufgrund eines Tankvorgangs.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend – Prüfen (100), ob das Fortbewegungsmittel (10) sich, insbesondere seit einer vordefinierten Dauer, im Stillstand befindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend – Ermitteln eines Erreichens des vordefinierten Fülldruckes und im Ansprechen darauf – Modulieren der Schwingung des Elektromotors (1) in einer ersten vordefinierten Weise und – Ermitteln eines Erreichens eines zweiten vordefinierten Fülldruckes und im Ansprechen darauf – Modulieren der Schwingung des Elektromotors (1) in einer zweiten, von der ersten Weise unterschiedlichen, vordefinierten Weise.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend – Ermitteln (300) eines aktuellen Fülldruckes, zu einem ersten Zeitpunkt, – Ausgeben (400) einer dem aktuellen Fülldruck zugeordneten akustischen Rückmeldung (22) an den Anwender (26) mittels der Schwingung des Elektromotors (1), – Ermitteln (500) eines geänderten, insbesondere höheren, aktuellen Fülldruckes zu einem zweiten Zeitpunkt, und – Ausgeben (600) einer dem aktuellen Fülldruck zugeordneten akustischen Rückmeldung (22) an den Anwender (26) mittels der Schwingung des Elektromotors (1),
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend – abwechselnd intermittierendes Ausgeben einer dem aktuellen Fülldruck und einer dem vordefinierten Fülldruck zugeordneten akustischen Rückmeldung (21, 22) an den Anwender (26) mittels der Schwingung des Elektromotors (1) und/oder – Erhöhen einer Modulationsfrequenz und/oder eines Puls-Pausenverhältnisses der Schwingung des Elektromotors (1) mit ansteigendem bzw. sich einem Soll-Fülldruck annähernden Fülldruck.
Anordnung zur Unterstützung eines Anwenders (26) bei der Anpassung eines Fülldruckes einer Bereifung eines Fortbewegungsmittels (10) umfassend – einen Signaleingang (6), – einen Signalausgang (7) und – eine Auswerteeinheit (3), wobei – die Auswerteeinheit eingerichtet ist, – mittels des Signaleingangs ein Erreichen eines vordefinierten Fülldruckes zu ermitteln und im Ansprechen darauf – mittels des Signalausgangs ein elektrisches Wechselsignal auszugeben, welches einen Rotor (2) eines mehrphasigen Elektromotors (1) des Fortbewegungsmittels (10) zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung an den Anwender (26) mittels einer Schwingung veranlasst, jedoch kein Drehmoment des Rotors (2) zur Folge hat.
Anordnung nach Anspruch 9, welche eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Fortbewegungsmittel umfassend eine Anordnung nach Anspruch 9 oder 10.
Fortbewegungsmittel nach Anspruch 11, wobei der Elektromotor (1) insbesondere – als Antriebsmaschine und/oder – als elektromechanischer Starter eines Verbrennungsmotors und/oder – als elektromechanischer Generator oder – zur Lenkunterstützung oder – als elektromechanischer Kältemittelverdichter oder – als Hinterachsschräglaufregelmotor oder – als Bremsunterstützungsmotor des Fortbewegungsmittels (10) eingerichtet ist.