DE102017205416A1

DE102017205416A1 - Verfahren und Steuergerät zur Steuerung eines Motorantriebs

Info

Publication number: DE102017205416A1
Application number: DE102017205416.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dittmer; Hans-Christian Haag; Sebastian Kaefer; Stefan Gering
Original assignee: Brake Force One GmbH
Current assignee: Brake Force One GmbH
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-04
Also published as: EP3601026A1; WO2018177920A1

Abstract

Verfahren (100) zur Steuerung eines Motorantriebs eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten:- Empfangen (120) mindestens eines Sensorsignals während der manuellen Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert;- Vergleichen (130) des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln;- Übertragen (150) eines Steuersignals an den Motorantrieb in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, wobei der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motorantriebs, ein Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit dem Steuergerät. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Bekannt sind Steuervorrichtungen beispielsweise für elektrisch unterstützte Tretroller. Hierbei wird der Tretroller durch eine mittels eines Fußes des Fahrers ausgeführte Abstoßbewegung angetrieben. Anschließend wird ein am Tretroller angeordneter Motorantrieb mittels der Steuervorrichtung automatisiert derart angesteuert, dass der Tretroller die Geschwindigkeit nach der Abstoßbewegung für eine gewisse Zeitdauer konstant hält beziehungsweise eine Abnahme der Geschwindigkeit beim Ausrollen des Tretrollers verlangsamt.
Aus der US 2014 0196968 A1 ist ein Tretroller mit einem Elektromotor bekannt, wobei der Elektromotor ausgebildet ist, mittels einer Antriebskraft eine Beschleunigung des Tretrollers während einer Abstoßbewegung mit einem Fuß eines Fahrers zu unterstützen.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Motorantriebs eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten:

- Empfangen mindestens eines Sensorsignals während der manuellen Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert;
- Vergleichen des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln;
- Übertragen eines Steuersignals an den Motorantrieb in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt,

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens, ein Fahrzeug mit dem Steuergerät, einem Motorantrieb und mindestens einem Sensorelement sowie ein Computerprogramm.
Unter einem Verfahren zur Steuerung eines Motorantriebs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren für einen Motorantrieb verstanden werden. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise mittels eines dafür eingerichteten Computerprogramms auf einem Steuergerät ausgeführt werden. Unter einem Motorantrieb kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein motorischer Antrieb verstanden werden, der ausgebildet ist, eine Motorkraft auf ein Fahrzeug zu übertragen beziehungsweise eine Motorkraft auf ein Fahrzeug aufzubringen. Unter einer Motorkraft kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Antriebskraft und/oder eine Bremskraft verstanden werden. Der Motorantrieb ist ausgebildet, mittels eines Antriebsmoments eine Antriebskraft auf das Fahrzeug und/oder mittels eines Bremsmoments eine Bremskraft auf das Fahrzeug zu übertragen. Beispielsweise ist der Motorantrieb ausgebildet, das Antriebsmoment und/oder das Bremsmoment auf mindestens ein Rad des Fahrzeugs zu übertragen. Der Motorantrieb kann zum Beispiel ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor sein. Der Motorantrieb ist ausgebildet, eine manuelle Antriebsbewegung, insbesondere eine manuelle Abstoßbewegung, mittels eines Antriebsmoments motorisch zu unterstützen und/oder eine manuelle Abstoßbewegung mittels eines Bremsmoments zu hemmen. Denkbar ist, dass der Motorantrieb beim Bremsen freiwerdende Bremsenergie rekuperiert beziehungsweise zurückgewinnt.
Unter einer manuellen Abstoßbewegung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine abstoßende oder abdrückende Bewegung einer Person mit ihrem Körper oder mit einem Körperteil an einer Fläche verstanden werden. Bei dem Körperteil kann es sich beispielsweise um einen Fuß oder eine Hand handeln. Bei der Fläche kann es sich um die Fläche handeln, auf welcher die Fortbewegung des Fahrzeugs erfolgt, beispielsweise ein Untergrund. Hierbei kann das Fahrzeug als Tretroller ausgebildet sein. Dabei wird die manuelle Abstoßbewegung bevorzugt mit dem Fuß, das heißt, mit anderen Worten, als peduelle Abstoßbewegung ausgeführt. Auch ist jedoch denkbar, dass das Abstoßen an einer Fläche wie beispielsweise einem Pedal oder einem Greifreifen erfolgt. Demnach kann es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise auch um ein Fahrrad oder einen Rollstuhl handeln. Denkbar ist auch, dass das Abstoßen beispielsweise an einer Wasseroberfläche beziehungsweise im Wasser erfolgt, so dass das Fahrzeug auch ein Tretboot oder ein Ruderboot sein kann.
Unter einem Sensorsignal kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein analoges oder digitales Signal verstanden werden, das ausgebildet ist, Informationen zu übertragen. Das Signal kann von einem Sensor aussendbar und von einem Steuergerät empfangbar sein. Das Sensorsignal kann aus den Signalen verschiedener Sensoren zusammengesetzt sein. Das Sensorsignal kann mittels Signalverarbeitung bearbeitbar sein.
Unter einer Endgeschwindigkeit einer manuellen Abstoßbewegung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei Beendigung der manuellen Abstoßbewegung verstanden werden. Die Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung kann die Maximalgeschwindigkeit bei der manuellen Abstoßbewegung sein.
Bei dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung kann es sich um einen definierten Wert der Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs handeln, der zum Beispiel in einer Speichereinheit eines Steuergeräts gespeichert ist. Denkbar ist, dass zu verschiedenen Werten einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung unterschiedliche Endgeschwindigkeiten gespeichert sind. Beispielsweise kann der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit der Wert der Endgeschwindigkeit sein, der bei einer analog ausgeführten charakteristischen manuellen Abstoßbewegung bei deaktiviertem Motorantrieb erzielt wird. Denkbar ist auch, dass der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit kleiner als der Wert der Endgeschwindigkeit ist, der bei einer analog ausgeführten charakteristischen manuellen Abstoßbewegung bei deaktiviertem Motorantrieb erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Steuergerät ermöglichen eine Ansteuerung des Motorantriebs derart, dass ein Fahrer des Fahrzeugs während der manuellen Abstoßbewegung mittels der Motorkraft unterstützt wird. Hierbei wird im Gegensatz zum Stand der Technik mittels einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ermittelt und der Motorantrieb derart angesteuert, dass der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist. Dadurch kann der Fahrer mittels einer charakteristischen manuellen Abstoßbewegung den Motorantrieb in einen definierten Betriebszustand versetzen, in welchem der Motorantrieb eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, und ohne Betätigung eines Steuerelements auf die mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielte Endgeschwindigkeit Einfluss nehmen. In Abhängigkeit von dem mittels der charakteristischen manuellen Abstoßbewegung erzielten Betriebszustand des Motorantriebs ist die mittels des Verfahrens erzielte Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer oder gleich oder kleiner als bei einer von dem Fahrer bei deaktiviertem Motorantrieb ausgeführten manuellen Abstoßbewegung. Folglich ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Steuergerät wahlweise eine körperlich weniger anstrengende, komfortable oder eine sportliche, die körperliche Fitness trainierende Fortbewegung mit dem Fahrzeug.
Es ist vorteilhaft, wenn der Motorantrieb in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Antriebskraft auf das Fahrzeug aufbringt, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs bei der manuellen Abstoßbewegung mittels der Antriebskraft zu unterstützen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es dem Fahrer, den ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufgrund der zusätzlichen Antriebskraft des Motorantriebs mit geringerem Kraftaufwand zu erreichen. Alternativ kann der Fahrer aufgrund der zusätzlichen Antriebskraft des Motorantriebs eine höhere Endgeschwindigkeit bei der manuellen Abstoßbewegung erreichen als bei einer manuellen Abstoßbewegung ohne Unterstützung mittels des Motorantriebs. Dadurch kann die zur Fortbewegung notwendige Muskelkraft reduziert und ein frühzeitiges Ermüden des Fahrers verhindert werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn eine von einem Fahrer des Fahrzeugs zum Erreichen des Zielwerts der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufzubringende Energie mittels der Antriebskraft des Motorantriebs reduziert wird. Denkbar ist hierbei, dass die manuellen Abstoßbewegungen des Fahrers charakteristische zeitliche Verläufe aufweisen und bereits aus einem zeitlichen Beginn der manuellen Abstoßbewegung eine typischerweise mit einer solchen manuellen Abstoßbewegung erzielbare Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelbar ist. Somit kann der Motorantrieb derart angesteuert werden, dass die zum Erreichen der Geschwindigkeitsänderung notwendige Energie zu einem ersten Anteil von dem Fahrer des Fahrzeugs und zu einem zweiten Anteil von dem Motorantrieb aufgebracht wird. Denkbar ist, dass das Steuergerät derart programmierbar ist, dass beispielsweise in einem Komfortmodus der vom Fahrer aufzubringende Anteil der Energie deutlich kleiner als die vom Motorantrieb aufzubringende Energie ist. Denkbar ist auch, dass das Steuergerät derart programmierbar ist, dass beispielsweise in einem Komfortmodus der vom Fahrer aufzubringende Anteil der Energie wesentlich größer ist als die vom Motorantrieb aufzubringende Energie. Dadurch kann der Fahrer in Abhängigkeit von seiner körperlichen Verfassung entlastet werden, sodass eine komfortable Fortbewegung mittels des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sensorsignal während eines zeitlichen Anfangsbereichs der manuellen Abstoßbewegung empfangen wird. Denkbar ist, dass unmittelbar nach einem Feststellen einer manuellen Abstoßbewegung beispielsweise mittels des Sensorsignals ein Steuersignal an den Motorantrieb übertragen wird, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt. Dadurch kann der Motorantrieb über einen möglichst langen Zeitraum während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringen, um den ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu erzielen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Sensorsignal zumindest ein Element und/oder zumindest einen zeitlichen Verlauf eines Elements repräsentiert aus einer Gruppe bestehend aus: Stärke einer bei der manuellen Abstoßbewegung auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft, Höhe einer mittels der manuellen Abstoßbewegung ausgeübten Beschleunigung, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs. Unter einer Raumachse kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Rotationsachse, insbesondere eine Wankachse, eine Nickachse oder eine Gierachse verstanden werden.
Durch das Abstoßen von einem Untergrund des Fahrzeugs wird das Fahrzeug beschleunigt und vergrößert seine Geschwindigkeit. Der Beginn der manuellen Abstoßbewegung kann zum Beispiel daran festgestellt werden, dass die Beschleunigung ihr mathematisches Vorzeichen wechselt und/oder die Geschwindigkeit anwächst. Denkbar ist auch, dass der Fahrer zumindest einen Teil des Fahrzeugs um eine Raumachse neigt und/oder der Fahrer sein Körpergewicht auf dem Fahrzeug verlagert, insbesondere weg von einer Verteilung des Körpergewichts während einer der manuellen Abstoßbewegung zeitlich vorgeordneten Ausrollphase des Fahrzeugs. Die manuelle Abstoßbewegung wird von dem Fahrer des Fahrzeugs beendet, indem er seinen Körper oder ein Körperteil in eine einer Position vor der manuellen Abstoßbewegung ähnliche Ausgangsposition zurückführt. Die Beendigung der manuellen Abstoßbewegung kann zum Beispiel daran festgestellt werden, dass die Beschleunigung ihr mathematisches Vorzeichen wechselt und/oder die Geschwindigkeit nicht weiter anwächst und/oder der Fahrer sein Körpergewicht auf dem Fahrzeug verlagert, insbesondere hin zu einer der Verteilung des Körpergewichts vor der manuellen Abstoßbewegung vergleichbaren Verteilung des Körpergewichts.
Der Fahrer kann durch eine von ihm gewählte Ausführung der manuellen Abstoßbewegung die physikalischen Größen Stärke der bei auf das Fahrzeug übertragenen Kraft, Beschleunigung des Fahrzeugs, Geschwindigkeit des Fahrzeugs und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine Raumachse des Fahrzeugs sowie den zeitlichen Verlauf aller genannten physikalischen Größen während der manuellen Abstoßbewegung beeinflussen. Folglich kann mittels eines Sensorsignals, das zumindest eine der genannten physikalischen Größen und/oder deren zeitlichen Verlauf repräsentiert, bei dem Verfahren eine manuelle Abstoßbewegung erkannt und verschiedene manuelle Abstoßbewegungen voneinander unterschieden werden. Dadurch ist es möglich, den zeitlichen Verlauf einer manuellen Abstoßbewegung beziehungsweise mindestens einen Wert einer erfassten Kenngröße einer manuellen Abstoßbewegung mit einer mittels einer Speichereinheit gespeicherten Menge von zeitlichen Verläufen von manuellen Abstoßbewegungen beziehungsweise mit gespeicherten Werten der Kenngröße von manuellen Abstoßbewegungen mittels einer Vergleichseinheit eines Steuergeräts zu vergleichen. Jedem gespeicherten zeitlichen Verlauf beziehungsweise jedem Wert der gespeicherten Kenngröße kann eine Endgeschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeitsänderung zugeordnet sein. Dadurch kann besonders präzise auf einen von dem Fahrer beabsichtigen Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung geschlossen werden.
Denkbar ist auch, dass jedem gespeicherten zeitlichen Verlauf beziehungsweise jedem Wert der gespeicherten Kenngröße eine vom Motorantrieb bei der manuellen Abstoßbewegung auf das Fahrzeug zu übertragende Gesamtenergie zugeordnet ist. Aus der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der zu übertragenden Gesamtenergie kann auf einen Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung geschlossen werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zur Ermittlung der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung die Gesamtmasse von Fahrzeug und mittels des Fahrzeugs beförderten Personen sowie die auftretende Fahrwiderstände wie beispielsweise die Hangabtriebskraft oder die Rollreibungskraft berücksichtigt werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung eines Motorantriebs mit zwei Sensorelementen und einem Motorantrieb;
2a-f ein schematisches Verlaufsdiagramm der Fortbewegung eines Fahrzeugs mit einem Motorantrieb, mehreren Sensorelementen und einem Steuergerät;
3 eine schematische Seitenansicht eines als Tretroller ausgebildeten Fahrzeugs mit einem Motorantrieb, mehreren Sensorelementen und einem Steuergerät zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung des Motorantriebs;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Motorantriebs.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Steuerung eines Motorantriebs 12 beziehungsweise eines Steuergeräts 10 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 10 zur Steuerung des Motorantriebs 12 beziehungsweise das Steuergerät 10 ist mit einem ersten Sensorelement 14, einem zweiten Sensorelement 16 und dem Motorantrieb 12 elektronisch gekoppelt. Hierzu weist das Steuergerät 10 eine nicht dargestellte Schnittstelle auf, mittels derer das erste Sensorelement 14 und das zweite Sensorelement 16 mit dem Steuergerät 10 drahtgebunden elektronisch koppelbar sind. Alternativ ist die Schnittstelle ausgebildet, das erste Sensorelement 14 und das zweite Sensorelement 16 mit dem Steuergerät 10 drahtlos elektronisch zu koppeln. Das Steuergerät 10 für den Motorantrieb 12 ist ausgebildet, das Sensorsignal S1 von dem ersten Sensorelement 14 und das Sensorsignal S2 von dem zweiten Sensorelement 16 zu empfangen sowie ein Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 zu übertragen. Das Steuergerät 10 weist eine Speichereinheit 18, eine Recheneinheit 19 und eine Vergleichseinheit 20 auf.
Das Sensorsignal S1 repräsentiert eine Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung. In diesem Ausführungsbeispiel repräsentiert das Sensorsignal S1 die von einem Fahrer eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs bei der manuellen Abstoßbewegung auf eine Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübte Kraft. Hierbei ist das Steuergerät 10 an dem Fahrzeug angeordnet. Denkbar ist auch, dass das Sensorsignal S1 eine Beschleunigung des Fahrzeugs oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs oder einen zeitlichen Verlauf der genannten Größen repräsentiert.
Das Sensorsignal S2 repräsentiert eine Kenngröße für eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Zum Beispiel repräsentiert das Sensorsignal S2 eine Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs. Denkbar ist, dass das Sensorsignal S1 und das Sensorsignal S2 identisch sind und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentieren.
Bei dem ersten Sensorelement 14 handelt es sich um einen Kraftsensor 14. Beispielsweise ist der Kraftsensor 14 ein Dehnungsmessstreifen 14. Der Kraftsensor 14 ist ausgebildet, Informationen über die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft mittels des Sensorsignals S1 an das Steuergerät 10 zu übertragen. Dazu kann der Kraftsensor 14 in der Trägerstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Alternativ kann das erste Sensorelement 14 auch als Beschleunigungssensor 14 oder als Geschwindigkeitssensor 14 oder als Drehratensensor 14 oder als eine Kombination der genannten Sensoren ausgebildet sein.
Bei dem zweiten Sensorelement 16 handelt es sich um einen Geschwindigkeitssensor 16. Beispielsweise ist der Geschwindigkeitssensor 16 ein Hallsensor 16. Der Geschwindigkeitssensor 16 ist ausgebildet, Informationen über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels des Sensorsignals S2 an das Steuergerät 10 zu übertragen.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Schnittstelle einen von dem Sensorsignal S1 repräsentierten Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft und einen von dem Sensorsignal S2 repräsentierten Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich zu empfangen. Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, den empfangenen Wert der von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragenen Kraft und den Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich zu speichern. Weiterhin ist das Steuergerät 10 ausgebildet, kontinuierlich den mittels der gespeicherten Sensorsignale S1 repräsentierten zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft mit einer in der Speichereinheit 18 gespeicherten Menge von charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft während der manuellen Abstoßbewegung mittels der Vergleichseinheit 20 kontinuierlich zu vergleichen. Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, durch diesen Vergleich eine charakteristische manuelle Abstoßbewegung zu erkennen.
Ist das Fahrzeug als Tretroller ausgebildet, ist die manuelle Abstoßbewegung mittels eines Fußes des Fahrers beispielsweise folgendermaßen charakteristisch: Zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung wird die von dem Fahrer auf den Tretrollerrahmen ausgeübte Kraft durch die Bewegung des Fußes des Fahrers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs zunächst erhöht. Anschließend nimmt die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft durch ein Aufsetzen des Fußes des Fahrers auf einem Untergrund des Tretrollers stark beziehungsweise impulsartig ab. Bei Beendigung der manuellen Abstoßbewegung positioniert der Fahrer seinen Körper, insbesondere seinen Fuß in eine vor der manuellen Abstoßbewegung eingenommene Ausgangsposition. Denkbar ist auch, dass während der manuellen Abstoßbewegung die von dem Fahrer auf den Tretrollerrahmen ausgeübte Kraft sich nicht oder nicht nur wie beschrieben entlang der Fahrtrichtung des Tretrollers ändert, sondern entlang einer Raumrichtung, die von der Fahrtrichtung des Tretrollers verschieden ist. Charakteristisch ist aufgrund des Aufsetzens eines Fußes auf dem Untergrund des Tretrollers die Veränderung der Kraft in einer Raumrichtung, die senkrecht zur Fahrtrichtung des Tretrollers ist.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Vergleichseinheit 20 aus der gespeicherten Menge der charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft einen zeitlichen Verlauf auszuwählen, welcher die geringste Abweichung von dem zeitlichen Verlauf der aktuellen manuellen Abstoßbewegung aufweist.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Speichereinheit 18 zu jedem der gespeicherten charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft während der manuellen Abstoßbewegung eine bei dieser manuellen Abstoßbewegung erzielten Geschwindigkeitsänderung abzuspeichern. Insbesondere ist das Steuergerät 10 ausgebildet, anhand des mittels der Vergleichseinheit 20 ermittelten charakteristischen zeitlichen Verlaufs der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft eine Geschwindigkeitsänderung für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung zu ermitteln.
Ferner ist das Steuergerät 10 ausgebildet, mittels der Recheneinheit 19 einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln. Zum Beispiel ist der Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung die Summe des Wertes der Geschwindigkeit zu einem Beginn der manuellen Abstoßbewegung und der mittels der Vergleichseinheit 20 ermittelten Geschwindigkeitsänderung.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 zu übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 wie unten beschrieben derart eine Motorkraft auf das Fahrzeug überträgt, dass der Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs an einem zeitlichen Ende der manuellen Abstoßbewegung dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht.
In 2a-h wird ein schematisches Verlaufsdiagramm der Fortbewegung eines Fahrzeugs mit einem Motorantrieb 12, einem in einer Trägerstruktur des Fahrzeugs angeordneten Kraftsensor, einem Geschwindigkeitssensor, einem Beschleunigungssensor und einem Steuergerät 10 zur Steuerung des Motorantriebs 12 gezeigt. Bei der in den Verlaufsdiagrammen in 2a-d gezeigten Fortbewegung wird der Motorantrieb 12 erst nach einer Beendigung einer manuellen Abstoßbewegung in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Im Gegensatz dazu wird bei der in den Verlaufsdiagrammen in 2e-h gezeigten Fortbewegung der Motorantrieb 12 bereits während der manuellen Abstoßbewegung in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt.
2a und 2e zeigen eine Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit t. 2b und 2f zeigen eine Beschleunigung a des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit t. 2c und 2g zeigen eine von einem Fahrer des Fahrzeugs bei einer manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F in Abhängigkeit von der Zeit t. 2d und 2h zeigen die von dem Motorantrieb 12 auf das Fahrzeug übertragene Motorkraft M beziehungsweise Antriebskraft M in Abhängigkeit von der Zeit t.
Der zeitliche Verlauf der Fortbewegung des Fahrzeugs ist in sechs verschiedene aufeinanderfolgende Phasen I, II, III, IV, V, VI in 2a-d bzw. I', II', III', IV', V', VI' in 2e-h unterteilt.
In Phase I beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs mittels einer ersten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dazu übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F ist in Phase I konstant und ergibt in diesem Ausführungsbeispiel eine konstante Beschleunigung a des Fahrzeugs. Hierbei ist die Kraft F kleiner als in einer Phase, in welcher der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung ausführt. Denkbar ist auch, dass die Kraft F während der manuellen Abstoßbewegung größer ist als in einer Phase, in welcher der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung ausführt.
Nach Beendigung der ersten manuellen Abstoßbewegung beginnt Phase II. Während Phase II führt der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung aus. Das heißt, mit anderen Worten, der Fahrer führt keine Bewegung aus, mittels derer eine Beschleunigung a beziehungsweise eine Kraft F auf das Fahrzeug übertragen wird. Denkbar ist, dass die Kraft auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs während Phasen, in denen keine manuelle Abstoßbewegung durchgeführt wird, einen konstanten Wert annimmt, der nicht null und von dem Wert der Kraft während der manuellen Abstoßbewegung verschieden ist.
Die Beendigung der ersten manuellen Abstoßbewegung kann beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors über einen Vorzeichenwechsel der Beschleunigung des Fahrzeugs detektiert werden. In Phase II wird der Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 mittels eines Drehmoments eine Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt, um den Wert der von dem Geschwindigkeitssensor empfangenen Geschwindigkeit zeitlich konstant zu halten und ein Ausrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Nach einer vordefinierten Zeit beziehungsweise einer vordefinierten zurückgelegten Wegstrecke wird der Motorantrieb 12 in Phase III automatisiert in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 keine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt, sodass das Fahrzeug aufgrund von Fahrwiderständen ausrollt.
In Phase IV beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs in Analogie zu Phase I mittels einer zweiten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dabei übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F beziehungsweise die Beschleunigung a des Fahrzeugs ist in Phase IV konstant und betragsmäßig größer als die Kraft F beziehungsweise Beschleunigung a in Phase I. Dadurch erzielt der Fahrer mittels der zweiten manuellen Abstoßbewegung eine größere absolute Geschwindigkeit und eine größere Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Anfangszeitpunkt der zweiten manuellen Abstoßbewegung und dem Endzeitpunkt der zweiten manuellen Abstoßbewegung als bei der ersten manuellen Abstoßbewegung.
Nach Beendigung der zweiten manuellen Abstoßbewegung beginnt Phase V. Während Phase V führt der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung aus. Das heißt, mit anderen Worten, der Fahrer führt keine Bewegung aus, mittels derer eine Beschleunigung a beziehungsweise eine Kraft F auf das Fahrzeug übertragen wird. In Phase V wird der Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 mittels eines Drehmoments eine Antriebskraft F auf das Fahrzeug aufbringt, um den Wert der Geschwindigkeit zeitlich konstant zu halten und ein Ausrollen des Fahrzeugs zu verhindern. Hierbei ist die von dem Motorantrieb 12 auf das Fahrzeug übertragene Antriebskraft M größer als in Phase II, sodass die im Vergleich zu Phase II größere Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant gehalten wird.
Nach der vordefinierten Zeit beziehungsweise der vordefinierten zurückgelegten Wegstrecke wird der Motorantrieb 12 in Phase VI automatisiert in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 keine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, sodass das Fahrzeug aufgrund von Fahrwiderständen ausrollt.
In Phase I' beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs mittels einer dritten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dazu übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F und die Beschleunigung a des Fahrzeugs ist in einer zeitlich ersten Teilphase I'i der Phase I' konstant.
Das Steuergerät 10 empfängt kontinuierlich einen aktuellen Wert einer Beschleunigung a des Fahrzeugs von dem an dem Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor und einen aktuellen Wert der von dem Fahrer auf dieTrägerstruktur übertragenen Kraft F von dem Kraftsensor. Der aktuelle Wert der Beschleunigung a des Fahrzeugs und der aktuelle Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F wird mittels einer Speichereinheit gespeichert. Erkennt das Steuergerät 10 mittels einer Recheneinheit den Beginn der dritten manuellen Abstoßbewegung beispielsweise anhand eines Vorzeichenwechsels der Beschleunigung, wird der gespeicherte zeitliche Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur ausgeübten Kraft F zu Beginn der dritten manuellen Abstoßbewegung mittels einer Vergleichseinheit mit gespeicherten zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während der manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft F verglichen.
Mittels der Speichereinheit ist zu jedem zeitlichen Verlauf der Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs eine Geschwindigkeitsdifferenz des Fahrzeugs gespeichert. Bei der einem zeitlichen Verlauf der Kraft F zugeordneten Geschwindigkeitsdifferenz des Fahrzeugs kann es sich beispielsweise um die Differenz der Geschwindigkeit handeln, die der Fahrer des Fahrzeugs mittels des zeitlichen Verlaufs der Kraft F ohne Unterstützung durch den Motorantrieb 12 zu einem der aktuellen manuellen Abstoßbewegung zeitlich vorgeordneten Zeitpunkt erzielt hat. Dadurch kann mittels der Vergleichseinheit ein Zielwert der Geschwindigkeitsdifferenz für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung ermittelt werden.
Mittels der Recheneinheit kann ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung berechnet werden, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung mit der ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz addiert wird.
In der zweiten der ersten Teilphase I'i zeitlich nachgeordneten Teilphase I'ii der Phase I' wird ein Steuersignal an den Motorantrieb 12 übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 die Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Der Motorantrieb 12 überträgt die Antriebskraft M wie nachfolgend beschrieben derart auf das Fahrzeug, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs nach Beendigung der Abstoßbewegung dem Zielwert der Endgeschwindigkeit der Abstoßbewegung entspricht.
Dazu empfängt das Steuergerät 12 von dem Geschwindigkeitssensor die aktuellen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs und von dem Kraftsensor die aktuelle von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübte Kraft F. Erhöht der Fahrer des Fahrzeugs in der Teilphase I'ii den Absolutwert der auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft im Vergleich zu dem ermittelten gespeicherten zeitlichen Verlauf der Kraft F, überträgt der Motorantrieb eine Antriebskraft auf das Fahrzeug. Verringert der Fahrer des Fahrzeugs in der Teilphase I'ii den Absolutwert der von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragenen Kraft im Vergleich zu dem ermittelten gespeicherten zeitlichen Verlauf der Kraft F, überträgt der Motorantrieb eine Bremskraft auf das Fahrzeug.
Die Phasen II' und III' verlaufen analog zu den Phasen II und III ab.
In Phase IV' beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs analog zu Phase I' mittels einer vierten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dabei übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F und die Beschleunigung a des Fahrzeugs ist in einer zeitlich ersten Teilphase IV'i der Phase IV' konstant und betragsmäßig größer als die Kraft F beziehungsweise Beschleunigung a in Phase I'.
Analog zu Phase I' wird mittels der Speichereinheit kontinuierlich der aktuelle Wert der Beschleunigung a und der aktuelle Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F gespeichert. Mittels der Recheneinheit erkennt das Steuergerät 10 wie oben beschrieben den Beginn der vierten manuellen Abstoßbewegung. Mittels der Vergleichseinheit wird der gespeicherte zeitliche Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur ausgeübten Kraft F zu Beginn der vierten manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während der manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F verglichen. Dadurch kann mittels der Vergleichseinheit ein Zielwert der Geschwindigkeitsdifferenz für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung ermittelt werden. Mittels der Recheneinheit kann ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung berechnet werden, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung mit der ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz addiert wird.
In der zweiten der ersten Teilphase IV'i zeitlich nachgeordneten Teilphase IV'ii der Phase IV' wird ein Steuersignal an den Motorantrieb 12 übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 die Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Hierbei wird der Motorantrieb 12 wie oben beschreiben derart angesteuert, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs nach Beendigung der Abstoßbewegung dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der Abstoßbewegung entspricht.
Die Phasen V' und VI' verlaufen analog zu den Phasen V und VI ab.
In 3 ist ein Fahrzeug beziehungsweise ein Tretroller dargestellt, wobei das Fahrzeug in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 22 versehen ist.
Das Fahrzeug 22 beziehungsweise der Tretroller 22 weist einen Motorantrieb 12, ein Steuergerät 10 für den Motorantrieb 12 und sieben Sensorelemente 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 auf. Ferner weist der Tretroller 22 eine Trägerstruktur 38, zwei Räder 40, 42 und einen Lenker 44 mit einer Lenkstange 46 zum Lenken des Tretrollers 22 auf.
Die Trägerstruktur 38 ist als Tretrollerträgerstruktur 38 beziehungsweise Tretrollerrahmen 38 ausgebildet. Die Trägerstruktur 38 weist einen Trittbereich 48 auf. Der Trittbereich 48 weist ein Trittbrett 50 auf. Der Trittbereich 48 dient zur Aufnahme einer zu befördernden Person, insbesondere eines Fahrers. Die Trägerstruktur 38 ist demnach ausgebildet, um eine mit dem Tretroller 22 zu befördernde Person aufzunehmen beziehungsweise zu tragen.
An einem in einer Fahrtrichtung 52 des Tretrollers 22 vorderen Bereich 54 der Trägerstruktur 38 sind das Steuergerät 10, ein Drehratensensor 34 und ein Beschleunigungssensor 32 angeordnet.
Der Drehratensensor 34 ist ausgebildet, eine Neigung des Tretrollers 22 relativ zu einer horizontalen Ebene beispielsweise bei Bergauf- oder Bergabfahren und/oder vom Fahrer bei der manuellen Abstoßbewegung auf den Tretroller 22 übertragene pendelartige Bewegungen zu detektieren. Der Beschleunigungssensor 32 ist ausgebildet, bei der Fortbewegung mittels des Fahrzeugs 22, insbesondere bei der manuellen Abstoßbewegung des Fahrers, auf den Tretroller 22 ausgeübte Beschleunigungen zu detektieren. Der Beschleunigungssensor 32 und der Drehratensensor 34 können in ihrer Gesamtheit als eine sechsachsige inertiale Messeinheit ausgebildet sein. Hierbei kann die sechsachsige inertiale Messeinheit Beschleunigungen entlang von drei verschiedenen, insbesondere von drei orthogonalen, Raumrichtungen und Drehungen um drei verschiedene, insbesondere drei orthogonale, Raumrichtungen detektieren. Somit kann mittels des Beschleunigungssensors 32 und/oder des Drehratensensors 34 beispielsweise eine manuelle Abstoßbewegung des Fahrers detektiert werden.
Um die manuelle Abstoßbewegung besonders präzise und zuverlässig zu erkennen, kann zusätzlich die Änderung der mittels des Beschleunigungssensors 32 detektierten Beschleunigung von dem Steuergerät 10 analysiert werden. Das heißt, mit anderen Worten, dass zu einer verbesserten Erkennung der manuellen Abstoßbewegung der zeitliche Verlauf des Gradienten der Beschleunigung ausgewertet und mittels der Vergleichseinheit 20 mit charakteristischen zeitlichen Verläufen des Gradienten der Beschleunigung verglichen wird.
Im Bereich des Trittbretts 50 sind zwei Kraftsensoren 24, 26 angeordnet. An einem in Fahrtrichtung 52 des Tretrollers 22 hinteren Bereich 56 der Trägerstruktur 38 ist ein dritter Kraftsensor 28 angeordnet. Die Kraftsensoren 24, 26, 28 sind ausgebildet, die in 2 beschriebene von dem Fahrer auf die Trägerstruktur 38 ausgeübte Kraft zu detektieren. Bei den Kraftsensoren 24, 26, 28 handelt es sich um Dehnungsmessstreifen 24, 26, 28. Die Kraftsensoren 24, 26, 28 sind ausgebildet, relative und/oder absolute Werte der Druckkräfte auf den Tretroller 22 zu detektieren. Denkbar ist, dass die Kraftsensoren 24, 26, 28 derart auf dem Tretroller 22 angeordnet sind, dass aus den Sensorsignalen der Kraftsensoren 24, 26, 28 bestimmbar ist, ob sich beide Füße des Fahrers des Tretrollers 22 auf dem Trittbrett 50 befinden. Durch diese Anordnung der Kraftsensoren 24, 26, 28 ist die manuelle Abstoßbewegung von anderen, vom Fahrer nicht als manuelle Abstoßbewegung ausgeführten Körperbewegungen unterscheidbar.
Am vorderen Bereich 54 der Trägerstruktur 38 sind der Lenker 44 und das vordere Rad 40 des Tretrollers 22 angeordnet. Der Lenker 44 ist stangenförmig ausgebildet und zu der Trägerstruktur 38 drehbar gelagert. Der Lenker 44 weist eine Lenkstange 46 und einen vierten Kraftsensor 30 auf. Der vierte Kraftsensor 30 ist ausgebildet, bei der manuellen Abstoßbewegung des Fahrers auf den Lenker 44 ausgeübte Druckkräfte und/oder Zugkräfte zu detektieren. Die Kraftsensoren 24, 26, 28, 30 sind ausgebildet, bei der manuellen Abstoßbewegung auftretende Gewichtsverlagerungen auf den Tretroller 22 zu detektieren. Demnach kann mittels Verwendung von mindestens einem der Kraftsensoren 24, 26, 28, 30 eine manuelle Abstoßbewegung des Fahrers detektiert werden.
Am hinteren Bereich 56 der Trägerstruktur 38 sind das hintere Rad 42 des Tretrollers 22 und der als Elektromotor 12 ausgebildete Motorantrieb 12 angeordnet. Im Bereich des hinteren Rades 42 ist ein Geschwindigkeitssensor 36 angeordnet. Der Geschwindigkeitssensor 36 detektiert die Drehzahl des hinteren Rades 42. Aus der Drehzahl des hinteren Rades 42 kann das Steuergerät 10 die Geschwindigkeit des Tretrollers 22 bestimmen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Geschwindigkeitssensor 36 um einen Hallsensor 36. Das hintere Rad 42 ist mit dem Elektromotor 12 gekoppelt. Der Elektromotor 12 ist ausgebildet, ein Drehmoment auf das hintere Rad 42 zu übertragen.
Die vier Kraftsensoren 24, 26, 28, 30, der Beschleunigungssensor 32, der Drehratensensor 34, der Geschwindigkeitssensor 36 und der Elektromotor 12 sind elektronisch mit dem Steuergerät 10 gekoppelt. Die Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 und der Elektromotor 12 sind mit dem Steuergerät 10 über eine Kabelverbindung elektronisch verbunden. Alternativ kann die elektronische Kopplung verbindungslos über ein Funksignal realisiert sein.
Das in 1 beschriebene Steuergerät 10 wird wie 2 und nachfolgend in 4 beschrieben zur Ansteuerung des Motorantriebs 12 verwendet.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Motorantriebs 12 mittels des Steuergeräts 10. Das Verfahren ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
In Schritt 110 beginnt das Verfahren. In Schritt 120 empfängt das Steuergerät 10 das Sensorsignal S1 von dem ersten Sensorelement 14, wobei das erste Sensorelement 14 ein Kraftsensor 14 ist und das Sensorsignal S1 den Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft repräsentiert. Das Steuergerät 10 speichert das Sensorsignal S1 mittels der Speichereinheit 18. Schritt 120 wird periodisch ausgeführt, sodass in der Speichereinheit 18 des Steuergeräts 10 ein zeitlicher Verlauf der von dem Fahrer auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft gespeichert ist.
In Schritt 130 vergleicht das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 den zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft mit in der Speichereinheit 18 hinterlegten charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während einer manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft. Durch den Vergleich kann das Steuergerät 10 zunächst eine manuelle Abstoßbewegung erkennen.
In Schritt 140 ermittelt das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 und/oder der Recheneinheit 19 einen Zielwert für die Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung. Denkbar ist, dass zu jedem gespeicherten zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragenen Kraft ein Zielwert für die Endgeschwindigkeit gespeichert ist.
In Schritt 150 überträgt das Steuergerät 10 das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft auf das Fahrzeug 22 überträgt.
Um den Motorantrieb 12 derart anzusteuern, dass mittels der Motorkraft und der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit erreicht wird, empfängt und speichert das Steuergerät 10 in Schritt 160 von einem Geschwindigkeitssensor 16 ein Sensorsignal S2, welches den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentiert. Zusätzlich empfängt und speichert das Steuergerät 10 in Schritt 160 von dem Kraftsensor 14 die von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragene Kraft.
In Schritt 170 vergleicht der Motorantrieb den aktuellen Wert der Geschwindigkeit mit dem Zielwert der Geschwindigkeit. Ist der aktuelle Wert der Geschwindigkeit kleiner oder größer als der Zielwert der Endgeschwindigkeit, wird das Verfahren mit Schritt 150 fortgesetzt. Dabei überträgt das Steuergerät 10 das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 derart, dass das Fahrzeug mittels einer Antriebskraft beschleunigt oder mittels einer Bremskraft zu gebremst wird. Zusätzlich vergleicht das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 den zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft mit in der Speichereinheit 16 hinterlegten charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während einer manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft, um ein zeitliches Ende der manuellen Abstoßbewegung zu detektieren. Wenn der Zielwert der Endgeschwindigkeit erreicht und die manuelle Abstoßbewegung von dem Fahrer beendet ist, endet das Verfahren in Schritt 180 und beginnt erneut in Schritt 110.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20140196968 A1 [0003]

Claims

Verfahren (100) zur Steuerung eines Motorantriebs (12) eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs (22) zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten: - Empfangen (120) mindestens eines Sensorsignals während der manuellen Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert; - Vergleichen (130) des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln; - Übertragen (150) eines Steuersignals an den Motorantrieb (12) in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, um den Motorantrieb (12) in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb (12) während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug (22) aufbringt, wobei der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorantrieb (12) in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem der Motorantrieb (12) während der manuellen Abstoßbewegung eine Antriebskraft auf das Fahrzeug (22) aufbringt, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs (22) bei der manuellen Abstoßbewegung mittels der Antriebskraft zu unterstützen.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (22) zum Erreichen des Zielwerts der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufzubringende Energie mittels der Antriebskraft des Motorantriebs (12) reduziert wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal während eines zeitlichen Anfangsbereichs der manuellen Abstoßbewegung empfangen wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal zumindest ein Element und/oder zumindest einen zeitlichen Verlauf eines Elements repräsentiert aus einer Gruppe bestehend aus: Stärke einer bei der manuellen Abstoßbewegung auf das Fahrzeug (22) ausgeübten Kraft, Höhe einer mittels der manuellen Abstoßbewegung ausgeübten Beschleunigung, Geschwindigkeit des Fahrzeugs (22), Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs (22).
Steuergerät (10), das eingerichtet ist, um das Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Fahrzeug (22) mit einem Steuergerät (10) nach Anspruch 6, einem Motorantrieb (12), und mindestens einem Sensorelement (14; 16; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36).
Fahrzeug (22) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (22) als elektrisch unterstützter Tretroller (22), als elektrisch unterstütztes Fahrrad oder als elektrisch unterstützter Rollstuhl ausgebildet ist.
Tretroller (22) mit einem Steuergerät (10) nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tretroller (22) mindestens einen Drehratensensor (34), mindestens einen Beschleunigungssensor (32), mindestens einen Geschwindigkeitssensor (36) und mindestens einen Kraftsensor (24) aufweist, wobei der Kraftsensor (24) an einem Trittbrett (50) des Tretrollers (22) angeordnet ist.