DE102016215626A1 - Elektronische Steuervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung berifft eine elektronische Steuervorrichtung für ein Elektroleichtfahrzeug, umfassend: eine Motorantriebsteuereinheit (201) zum Antreiben des Elektroleichtfahrzeugs, eine Batterieverwaltungseinheit (202), die mit der Motorantriebsteuereinheit (201) verbunden ist und zum Versorgen des Elektroleichfahrzeugs mit elektrischer Energie dient, eine Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit (203), die mit der Batterieverwaltungseinheit (202) verbunden ist und zum Rückgewinnen von Energie während eines Bremsprozesses des Elektroleichtfahrzeugs dient, ein Antiblockiersteuergerät (212), das mit der Motorantriebsteuereinheit (201) verbunden ist und zum Beurteilen des Bremszustands des Elektroleichtfahrzeugs und zum Steuern eines Aktivierens einer Antiblockiervorrichtung (208) dient.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuervorrichtung, insbesondere eine elektronische Steuervorrichtung für ein Elektroleichtfahrzeug.
  • Stand der Technik
  • Zu Elektroleichtfahrzeugen gehören Elektro-Scooters, Elektro-Fahrräder, Elektro-Mopeds, Elektro-Motorräder, Elektro-Dreiräder usw. In den letzten Jahren haben Elektro-Leichtfahrzeuge (in den die Batterien und Motoren als Antriebsenergie einsetzen), deren Gewicht üblicherweise weniger als 100 Kg sind und die zwei oder drei Räder aufweisen, beträchtliche Entwicklungen erfahren. Elektroleichtfahrzeuge haben relativ schnelle Fahrgeschwindigkeit und relativ komplexes Fahrumfeld und werden beim Fahren durch Gelände- und Verkehrssituation beeinflusst. Fahrer müssen aufgrund des Straßenverkehrs bremsen, zum das Farzeug zu verlangsamen oder zu anzuhalten.
  • Bei Elektroleichtfahrzeuge mit zwei Rädern kann bei herkömmlichen Bremsverfahren das Bremsen des vorderrades und hinterrades nur getrennt gesteuert werden, indem das Fahrzeug durch Verbindung von zwei Bremsseilen jeweils mit der vorderen und hinteren Bremsnaben gebremst wird. Beim Notbremsen erhöht sich die Bremskraft schlagartig. Wenn die Bremskraft größer als die Reibung zwischen dem Reifen und dem Boden ist, hören die Räder völlig auf zu drehen, d.h., es entsteht ein sogenanntes „Blockierung-Phänomen“. Dabei führt eine ungleichmäßige Blockierung der Räder zu einer kompletten Verschwindung der Haftung der Räder auf dem Boden. Dadurch werden die Räder entlang des Bodens gleiten und gleichzeitig ihre Balance verlieren, was zu Phänomenen wie Rutschen, Drifting usw. führt, wodurch das Elektroleichtfahrzeug außer Kontrolle kommt und dadurch Unfall entstehen kann, was die Fahrsicherheit des Elektroleichtfahrzeugs verschlechtert. Beim Design oder Einsetzen der Radbremse von Elektroleichtfahrzeugen sollte eine Blockierung der Räder so gut wie möglich vermieden werden.
  • Zur Lösung des Problems einer Radblockierung wird an Elektroleichtfahrzeugen in der Regel eine Rad-Antiblockiervorrichtung angeordnet. Beim Notbremsen befinden sich die Räder an einem kritischen Punkt zwischen Blockieren und Nicht-Blockieren, um ein Weichesbremsen zu erreichen und somit eine komplette Radblockierung vorzubeugen. Im Stand der Technik ist das Antiblockiersystem jedoch in der Regel unabhängig von dem Fahrsteuersystem der Elektroleichtfahrzeuge und die elektronische Steuervorrichtung (ECU) sowie das Software des Antiblockiersystems sind auch nicht in die elektronische Steuervorrichtung des Fahrsteuersystems der Elektroleichtfahrzeuge integriert. Dies führt beim Design von Elektroleichtfahrzeugen zu relativ hoher Komplexität und beim Verwenden zu relativ niedriger Zuverlässigkeit und beim Herstellen zu hohen Herstellungskosten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Zur Beseitigung der Mängel des Stands der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die elektronische Steuervorrichtung eines Fahrsteuersystems von herkömmlichen Elektroleichtfahrzeugen mit einer elektronischen Steuervorrichtung eines Antiblockiersystems zu vereinigen. Gemäß einem Aspekt der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Steuervorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    eine Motorantriebsteuereinheit zum Antreiben des Elektroleichtfahrzeugs,
    eine Batterieverwaltungseinheit, die mit der Motorantriebsteuereinheit verbunden ist und zum Versorgen des Elektroleichfahrzeugs mit elektrischer Energie dient,
    ein Antiblockiersteuergerät, das mit der Motorantriebsteuereinheit verbunden ist und zum Beurteilen des Bremszustands des Elektroleichtfahrzeugs und zum Steuern eines Aktivierens einer Antiblockiervorrichtung dient.
  • Vorzugsweise umfasst die elektronische Steuervorrichtung weiter eine Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit, die mit der Batterieverwaltungseinheit verbunden ist und zum Rückgewinnen von Energie während eines Bremsprozesses des Elektroleichtfahrzeugs dient.
  • Vorzugsweise umfasst das Antiblockiersteuergerät weiter: eine Datenverarbeitungseinheit, die mit der Antiblockiersteuereinheit verbunden ist und zum Empfangen dern von Raddrehzahlsensoren gemessenen Raddrehzahlinformationen und zum Senden verarbeiteter Raddrehzahlinformationen an die Antiblockiersteuereinheit dient, eine Antiblockiersteuereinheit zum Steuern eines Aktivierens der Antiblockiervorrichtung während des Bremsprozesses des Elektroleichtfahrzeugs aufgrund der von der Datenverarbeitungseinheit übertragenen Informationen.
  • Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinheit darüber hinaus mit der Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit verbunden und empfängt die von Raddrehzahlsensoren gemessenen Raddrehzahlinformationen und sendet die verarbeiteten Raddrehzahlinformationen an die Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit, die aufgrund der Raddrehzahlinformationen die Bremsenergierückgewinnung steuert.
  • Vorzugsweise ist die Motorantriebsteuereinheit darüber hinaus mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden, um die Raddrehzahlinformationen ergänzenden bzw. kompensierend zu berechnen.
  • Vorzugsweise umfasst die Datenverarbeitungseinheit weiter: ein Abtriebsrad-Raddrehzahlverabeitungsmodul zum Empfangen und Verarbeiten der von Raddrehzahlsensoren gemessenen Abtriebsrad-Raddrehzahlinformationen, ein Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul zum Empfangen und Verarbeiten der von Raddrehzahlsensoren gemessenen Antriebsrad-Raddrehzahlinformationen.
  • Vorzugsweise dienen die Motorantriebsteuereinheit mit dem Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul verbunden ist zum ergänzenden bzw. kompensierend Berechnen der Antriebsrad-Raddrehzahlinformationen.
  • Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinheit mit der Antiblockiervorrichtung verbunden, die den Bremszustand an die Datenverarbeitungseinheit liefert.
  • Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinheit mit einer Bremslichtsteuereinheit verbunden, wobei die Datenverarbeitungseinheit die von Raddrehzahlsensoren gemessenen Raddrehzahlinformationen empfängt und verarbeitet, wenn die Bremslichtsteuereinheit ein Beleuchten eines Bremslichts steuert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird ein Elektroleichtfahrzeug mit einer obengenannten elektronischen Steuervorrichtung bereitgestellt.
  • Die elektronische Steuervorrichtung für ein Elektroleichtfahrzeug gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verinigt eine elektronische Steuervorrichtung eines Fahrsteuersystems von herkömmlichen Elektroleichtfahrzeugen mit einer elektronischen Steuervorrichtung eines Antiblockiersystems, erhöht die Kompatibilität des Steuersystems der Elektroleichtfahrzeugen, verbessert die Systemzuverlässigkeit der Elektroleichtfahrzeugen beim Bremsen und zugleich senkt die Herstellungskosten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigt:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Fahrsystems eines Elektroleichtfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrsystems eines Elektroleichtfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Obwohl in den Figuren die exemplarischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Weisen verwirklicht werden kann und nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen beschränkt werden soll. Vielmehr dient die Bereitstellung der Ausführungsbeispiele zu einem gründlicheren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum vollständigen Vermitteln der vorliegenden Erfindung an den Fachmann dieses Fachgebiets.
  • 1 stellt ein Blockdiagramm eines Fahrsystems eines Elektroleichtfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das Elektroleichtfahrzeug ist vorzugsweise mit zwei Rädern versehen. Das Fahrsystem dient vor allem zum Verwalten elektrischer Energie des Elektroleichtfahrzeugs, zum Antreiben des Elektroleichtfahrzeugs, zum Rückgewinnen einer Bremsenergie und zum Steuern eines Antiblockiersystems. Das Fahrsystem des Elektroleichtfahrzeugs in 1 umfasst: eine elektronische Steuervorrichtung 101 des Fahrsystems, ein Fahrbefehlsteuerhardware 102, Räder 103, ein Bremssystem 104, ein Antiblockiersystem 105 und eine Batterieeinheit 106. Dabei ist die elektronische Steuervorrichtung 101 des Fahrsystems mit dem Fahrbefehlsteuerhardware 102 verbunden und empfängt Befehle von dem verbundenen Fahrbefehlsteuerhardware 102 und steuert den Betrieb des Elektroleichtfahrzeugs in verschiedenen Betriebszuständen. Die elektronische Steuervorrichtung 101 des Fahrsystems ist darüber hinaus mit den Rädern 103, dem Bremssystem 104, dem Antiblockiersystem 105 und der Batterieeinheit 106 verbunden, jeweils um die Räder zum normalen Fahren des Elektroleichtfahrzeugs anzutrieben, um das Bremssystem zum Bremsen des Elektroleichtfahrzeugs zu aktivieren, um die Rad-Antiblockierfunktion aufgrund des Bremszustandes des Elektroleichtfahrzeugs zu aktivieren und um die Batterieeinheit zu verwalten.
  • Ein Systemblockdiagramm einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrsteuersystems eines Elektroleichtfahrzeugs gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt, wobei die elektronische Steuervorrichtung 101 des Elektroleichtfahrzeugs eine Motorantriebsteuereinheit 201, eine Bremsenergierückgewinnungseinheit 203, eine Batterieverwaltungseinheit 202 und ein Antiblockiersteuergerät 212 umfasst.
  • Dabei umfasst das Antiblockiersteuergerät 212 weiter: eine Antiblockiersteuereinheit 204 und eine Datenverarbeitungseinheit 211 mit einem Abtriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 206 und einem Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207, wobei das Abtriebsrad ein vorderrad und das Antriebsrad ein Hinterrad ist. Das Abtriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 206 dient zum Empfangen und Verarbeiten der vom an dem Vorderrad des Elektroleichtfahrzeugs angeordneten Raddrehzahlsensor 205 gemessenen Vorderraddrehzahlinformationen und das Antriebsrad-Raddrehzahlverabeitungsmodul 207 zum Empfangen und Verarbeiten der vom an dem Hinterrad des Elektroleichtfahrzeugs angeordneten Raddrehzahlsensor 205 gemessenen Hinterraddrehzahlinformationen. Das Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207 ist vorzugsweise ferner mit der Motorantriebsteuereinheit 201 verbunden, die die Raddrehzahl ergängzend bzw. Kompensierend berechnet.
  • Das Batterieverwaltungsmodul 202 dient zum Verwalten der Batterie des Elektroleichtfahrzeugs, um das Elektroleichtfahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Motorantriebsteuereinheit 201 ist mit der Batterieverwaltungseinheit 202 und einem Fahrsteuerharware wie Beschleunigungspedal 209 verbunden. Die Motorantriebsteuereinheit 201 empfängt von dem Beschleunigungspedal 209 Beschleunigungsinformationen und leitet sie an das Batterieverwaltungsmodul weiter. Das Batterieverwaltungsmodul gibt elektrische Energie aus und die Motorantriebsteuereinheit 201 treibt das hinterrad an, damit das Elektroleichtfahrzeug fährt.
  • Die Bremsenergierückgewinnungseinheit 203 ist mit dem Hinterraddrehzahlverarbeitungsmodul 207 und der Batterieverwaltungseinheit 202 verbunden. Beim Bremsen des hinterrades des Elektroleichtfahrzeugs wird die Bremsenergie vor allem in der Form von Reibung in Wärme umgewandelt. Der Raddrehzahlsensor 205, der an dem hinterrad angeordnet ist, misst die Raddrehzahlinformationen des hinterrades. Nachdem das Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207 des hinterrades diese Informationen empfängt, werden diese Information durch das Raddrehzahlverarbeitungsmodul verarbeitet und an die Bremsenergierückgewinnungseinheit 203 weitergeleitet. Gemäß den vom Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207 des hinterrades gelieferten Raddrehzahlinformationen gewinnt die Bremsenergierückgewinnungseinheit 203 steuernd die während des Bremsprozesses entstandene Wärme zurück und wandelt unter Zusammenwirkung mit der Batterieverwaltungseinheit 202 die Wärme in elektrische Energie, die dann in der Batterie gespeichert wird. Durch die Rückgewinnung und Wiederverwertung der Bremsenergie kann die Reichweite des Elektroleichtfahrzeugs entsprechend erhöht, ein frühzeitiger Verschleiß des Bremssystems der Fahrzeuge vermieden und die Gebrauchskosten des Elektroleichtfahrzeugs verringert werden.
  • Das Antiblockiersystem umfasst an dem vorderrad und hinterrad des Elektroleichtfahrzeugs angeordnete Raddrehzahlsensoren 205, eine elektronische Antiblockier-Steuervorrichtung 204 und eine Antiblockiervorrichtung 208. Die elektronische Antiblockier-Steuervorrichtung 204 ist mit dem Abtriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 206 und dem Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207 verbunden. Die elektronische Antiblockier-Steuervorrichtung 204 steuert die Antiblockiervorrichtung 208 und empfängt von Raddrehzahlsensoren 205 gemessene und gesendete Raddrehzahlinformationen. Zum Beispiel, wenn die Raddrehzahlsensoren 205 misst, dass sich die Drehzahl des hinterrades einem gestoppten Zustand nähert, empfängt das Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207 diese Information und sendet die verarbeitete Raddrehzahlinformation an die elektronische Antiblockier-Steuervorrichtung 204, die dann einen Befehl aussendet zum Aktivieren der Antiblockiervorrichtung 208, die die Größe der Bremskraft der Bremse steuert, eine Blockierung des Rades vermeidet und sich in einem Zustand „rollend-rutschend“ (Rutschrate etwa 10%) befindet zum Gewährleisten einer maximalen Haftung des Rades auf dem Boden. Gleichzeitig liefert die Antiblockiervorrichtung 208 nach dem Aktivierungsprozess den Bremszustand an das Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul 207.
  • Um exakt zu beurteilen, wenn die Raddrehzahlsensoren 205 eine Verringerung der Raddrehzahl des vorderrades und hinterrades erfassen, ob die Verringerung der Raddrehzahl durch Bremsbetätigung des Elektroleichtfahrzeugs bewirkt wird, ist die Datenverarbeitungseinheit 211 vorzugsweise mit einer Bremslichtsteuereinheit 210 verbunden. Wenn die Bremslichtsteuereinheit 210 ein Beleuchten des Bremslichts steuert, wird beurteilt, dass das Elektroleichtfahrzeug eine aktive Bremsbetätigung vorgenommen hat, dabei die Datenverarbeitungseinheit 211 die von den an dem vorderrad und hinterrad angeordneten Raddrehzahlsensoren 205 gemessenen Raddrehzahlinformationen empfängt und verarbeitet.
  • Durch die elektronische Steuervorrichtung der Erfindung werden eine elektronische Steuervorrichtung eines Antiblockiersystems mit einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrsteuersystems von herkömmlichen Elektroleichtfahrzeugen vereinigt. Dies erhöht die Kompaktheit des Systems und verringert die Produktions- bzw. Herstellungskosten der elektronischen Steuervorrichtung des Fahrsteuersystems von Elektroleichtfahrzeugen. Außerdem wird die Stabilität des Fahrens und des Bremsens von Elektroleichtfahrzeugen verbessert, weil das Antiblockiersteuergerät mit dem Fahrsteuersystem von herkömmlichen Elektroleichtfahrzeugen vereinigt und zugleich verschiedene konkrete Bremssituationen berücksichtigt werden.
  • Es versteht sich, dass der Fachmann verschiedene Änderungen und Varianten der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne die Gedanken und den Sinn der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Sollten die Änderungen und Varianten sich im Bereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung und deren äquivalenten Technik befinden, ist die vorliegende Erfindung somit auch beabsichtigt, diese Änderungen und Varianten zu enthalten.

Claims (10)

  1. Elektronische Steuervorrichtung (101) für ein Elektroleichtfahrzeug, umfassend: eine Motorantriebsteuereinheit (201) zum Antreiben des Elektroleichtfahrzeugs, eine Batterieverwaltungseinheit (202), die mit der Motorantriebsteuereinheit (201) verbunden ist und zum Versorgen des Elektroleichfahrzeugs mit elektrischer Energie dient, ein Antiblockiersteuergerät (212), das mit der Motorantriebsteuereinheit (201) verbunden ist und zum Beurteilen des Bremszustands des Elektroleichtfahrzeugs und zum Steuern eines Aktivierens einer Antiblockiervorrichtung (208) dient.
  2. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit (203), die mit der Batterieverwaltungseinheit (202) verbunden ist und zum Rückgewinnen von Energie während eines Bremsprozesses des Elektroleichtfahrzeugs dient.
  3. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antiblockiersteuergerät (212) weiter umfasst: eine Datenverarbeitungseinheit (211), die mit der Antiblockiersteuereinheit (204) verbunden ist und zum Empfangen der von Raddrehzahlsensoren (205) gemessenen Raddrehzahlinformationen und zum Senden verarbeiteter Raddrehzahlinformationen an die Antiblockiersteuereinheit (204) dient, eine Antiblockiersteuereinheit (204) zum Steuern eines Aktivierens der Antiblockiervorrichtung (208) während des Bremsprozesses des Elektroleichtfahrzeugs aufgrund der von der Datenverarbeitungseinheit (211) übertragenen Informationen.
  4. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (211) darüber hinaus mit der Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit (203) verbunden ist und die von dem Raddrehzahlsensor (205) gemessenen Raddrehzahlinformationen empfängt und die verarbeiteten Raddrehzahlinformationen an die Bremsenergierückgewinnungssteuereinheit (203) sendet, die aufgrund der Raddrehzahlinformationen die Bremsenergierückgewinnung steuert.
  5. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsteuereinheit (201) darüber hinaus mit der Datenverarbeitungseinheit (211) verbunden ist, um die Raddrehzahlinformationen kompensierend zu berechnen.
  6. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (211) umfasst: ein Abtriebsrad-Raddrehzahlverabeitungsmodul (207) zum Empfangen und Verarbeiten der von den Raddrehzahlsensoren (205) gemessenen Abtriebsrad-Raddrehzahlinformationen, ein Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul (206) zum Empfangen und Verarbeiten der von den Raddrehzahlsensoren (205) gemessenen Antriebsrad-Raddrehzahlinformationen.
  7. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsteuereinheit (201) mit dem Antriebsrad-Raddrehzahlverarbeitungsmodul (207) verbunden ist, um die Antriebsrad-Raddrehzahlinformationen kompensierenden zu berechnen.
  8. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (211) mit der Antiblockiervorrichtung (208) verbunden ist, die den Bremszustand an die Datenverarbeitungseinheit (211) liefert.
  9. Elektronische Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (211) mit einer Bremslichtsteuereinheit (210) verbunden ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (211) die von Raddrehzahlsensoren (205) gemessenen Raddrehzahlinformationen empfängt und verarbeitet, wenn die Bremslichtsteuereinheit (210) ein Beleuchten eines Bremslichts steuert.
  10. Elektroleichtfahrzeug mit einer elektronischen Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE102016215626.8A 2015-08-31 2016-08-19 Elektronische Steuervorrichtung Withdrawn DE102016215626A1 (de)

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