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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei diesen Fahrzeugen handelt es sich um solche, welche mit einem Elektroantrieb versehen sind. Insbesondere handelt es sich dabei um motorunterstützte Fahrzeuge, die zusätzlich muskelkraftbetrieben werden, wie Pedelecs, E-Bikes, LEV(Light Electric Vehicles)s oder dergleichen.
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Ein derartiges Fahrzeug besitzt einen Rahmen. Am Rahmen sind Räder angeordnet. Des Weiteren weist das Fahrzeug Antriebsmotoren auf. Ein Antriebsmotor dient zum Antrieb von jeweils einem Rad. Gegebenenfalls kann das Fahrzeug zusätzlich mit einem muskelkraftbetriebenen Tretkurbelantrieb für das Rad versehen sein, wobei der Tretkurbelantrieb mittels eines Antriebsmotors unterstützend antreibbar sein kann. Zum Betrieb des Fahrzeugs werden die Antriebsmotoren entsprechend angesteuert, wozu für jeden Antriebsmotor ein Steuergerät in der Art einer Motorsteuerung vorgesehen ist. Nachteilig sind hierbei die Baugröße sowie die Kosten für die Steuergeräte. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass dabei auch Instabilitäten im Betrieb des Fahrzeugs auftreten können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass die Baugröße sowie die Kosten für die Motorsteuerung verringert sind. Insbesondere sollen Instabilitäten während des Betriebes des Fahrzeugs weitgehend vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Fahrzeug ist das Steuergerät zur Ansteuerung von mindestens zwei Antriebsmotoren ausgebildet. Dadurch sind die zumindest zwei Antriebsmotoren von dem einen Steuergerät für deren Betrieb gleichzeitig ansteuerbar. In vorteilhafter Weise wird somit der benötigte Bauraum im und/oder am Fahrzeug reduziert. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Lösung auch kostengünstiger. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung können zwei Antriebsmotoren zum Antrieb von jeweils einem Rad vorgesehen sein. In betriebssicherer Art und Weise können die beiden Antriebsmotoren von dem einen einzigen Steuergerät in der Art eines Allradantriebs angesteuert werden.
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In weiterer einfacher Ausgestaltung kann das Steuergerät einen Prozessor und zwei Endstufen umfassen. Weiterhin kann jeweils eine Endstufe für den Betrieb eines Antriebsmotors vorgesehen sein. In betriebssicherer Art und Weise kann die Endstufe einen Leistungshalbleiter, wie einen Transistor, einen MosFET o. dgl., aufweisen. Dabei kann der Leistungshalbleiter zum Schalten der elektrischen Spannung für den Antriebsmotor dienen. Die Endstufen können von dem einen Prozessor angesteuert werden. In kostengünstiger sowie auch betriebssicherer Art und Weise kann für beide Endstufen ein einziger, gemeinsamer Kühlkörper vorgesehen sein, wobei der Kühlkörper insbesondere in der Art einer Kühlfläche ausgestaltet sein kann.
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Besitzt das Fahrzeug lediglich einen Antriebsmotor, so kann vorteilhafterweise dennoch das erfindungsgemäße Steuergerät verwendet werden. Das Steuergerät kann dann bei dessen Verwendung zur Ansteuerung eines einzigen Antriebsmotors lediglich mit einer einzigen Endstufe bestückt sein. Somit lässt sich die Lagerhaltung auch für diesen Fall vereinfachen, da kein weiterer Steuergeräte-Typ vorzuhalten ist.
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Schließlich kann es sich bei dem Antriebsmotor in vorteilhafter Weise um einen von einem Akku mit Energie versorgten Elektromotor handeln. Bei dem Elektromotor kann es sich wiederum um einen elektronisch kommutierten (EC-)Motor handeln, welcher in besonders effizienter Weise arbeitet. Jeweils ein Antriebsmotor kann auf jeweils ein Rad, insbesondere auf das Vorderrad sowie das Hinterrad, einwirken, womit in vorteilhafter Weise ein Allrad-Antrieb für das Fahrzeug geschaffen ist.
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Die Erfindung stellt weiterhin ein betriebs- sowie funktionssicheres Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines muskelkraftbetriebenen und/oder motorunterstützten Fahrzeugs, wie ein Pedelec, ein E-Bike, ein LEV(Light Electric Vehicle) o. dgl., bereit. Das Fahrzeug besitzt zwei Räder, wobei gegebenenfalls ein Rad von einem muskelkraftbetriebenen Tretkurbelantrieb angetrieben werden kann. Des Weiteren werden ein Rad und/oder der Tretkurbelantrieb von einem Antriebsmotor angetrieben. Der Antriebsmotor wird von einem Steuergerät in der Art einer Motorsteuerung betrieben. Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Antriebsmotoren von dem einen Steuergerät gleichzeitig angesteuert.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können das Vorderrad von einem Antriebsmotor sowie das Hinterrad von einem weiteren Antriebsmotor angetrieben werden. Die beiden Antriebsmotoren können von dem einen Steuergerät in der Art eines Allradantriebs angesteuert werden.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist nachfolgendes festzustellen.
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Elektronisch kommutierte Motoren benötigen eine intelligente und leistungsfähige Ansteuerung. Diese Motoren werden auch für den Antrieb von leichten Elektrofahrzeugen, wie Pedelecs und E-Bikes, eingesetzt. Werden an einem Fahrzeug mehr als nur ein Motor, beispielsweise zwei Motoren für den Antrieb in der Art einer Allradfunktion, verwendet, so können diese beiden Motoren mit zwei separaten Steuerungen angesteuert werden. Dies kann allerdings verschiedene Nachteile, wie die Baugröße, die Kosten, die Funktion o. dgl., aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird daher die Motorsteuerung so aufgebaut, dass zwei Motoren mit einer einzigen Steuerung gleichzeitig angesteuert werden. Ein Prozessor steuert dabei zwei Endstufen an, die jeweils die zwei Motoren betreiben. Diese Steuerung kann auch nur für einen Motor verwendet werden, indem hier in einfacher Art und Weise eine Endstufe nicht bestückt wird.
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Geschaffen ist mittels der Erfindung eine Doppelmotorsteuerung für E-Bikes, Pedelecs und sonstige LEV(Light Electric Vehicle)s.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in Folgendem:
- - Es ist eine optimierte Ansteuerung von zwei Antriebsmotoren, insbesondere von zwei EC(Electronically Commutated)-Motoren, also von bürstenlosen GleichstromMotoren, gleichzeitig ermöglicht.
- - Es ist eine sehr gute Synchronisation der beiden Antriebsmotoren gegeben.
- - Die Antriebsmotoren „spielen zusammen“, was insbesondere für die Last- und/oder Leistungs-Verteilung, die Schlupfregelung o. dgl. wichtig ist. Insbesondere sind Instabilitäten beim Betrieb des Fahrzeugs damit weitgehend verhindert.
- - Es ist eine Einsparung von Raum und/oder Gewicht sowie damit auch von Kosten erzielt.
- - Es erfolgt eine gleichförmige thermische Belastung (Thermisches Balancing), da für beide Endstufen nur eine Kühlfläche verwendet werden kann.
- - Es ist lediglich die Verwendung von einer einzigen Plattform für verschiedene Fahrzeuge notwendig, da diese sowohl für einen Antriebsmotor als auch für zwei Antriebsmotoren, je nach Bestückung mit Endstufen, verwendet werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- 1 ein Fahrzeug mit einem Steuergerät für die Motorsteuerung in schematischer Ansicht und
- 2 ein Blockdiagramm für das Steuergerät aus 1.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem Elektroantrieb zu sehen, bei dem es sich insbesondere um ein Fahrrad, ein Pedelec, ein E-Bike o. dgl. handelt. Das Fahrzeug 1 besitzt einen Rahmen 2 und wenigsten zwei am Rahmen 2 angeordnete Räder 3, 4. Und zwar besitzt das als Zweirad ausgestaltete Fahrzeug 1 ein Vorderrad 3 sowie ein Hinterrad 4. Des Weiteren weist das Fahrzeug 1 zwei Antriebsmotoren 5, 6 zum Antrieb wenigstens eines Rades 3, 4 auf. Vorliegend dient der eine Antriebsmotor 5 zum Antrieb des Hinterrades 4 sowie der andere Antriebsmotor 6 zum Antrieb des Vorderrades 3, so dass es sich um ein Allrad-Fahrzeug mit einem Allrad-Antrieb handelt. Bei dem Antriebsmotor 5, 6 handelt es sich um einen von einem Akku 7, der am Rahmen 2 angeordnet ist, mit Energie versorgten Elektromotor in der Art eines Radnabenmotors. Bei dem Elektromotor handelt es sich bevorzugterweise um einen elektronisch kommutierten (EC-)Motor. Weiter ist für das Fahrzeug 1 ein Tretkurbelantrieb 13 für den muskelkraftbetriebenen Antrieb des Hinterrades 4 durch den Benutzer vorgesehen, so dass das Fahrzeug 1 muskelkraftbetrieben sowie motorunterstützt ist. Anstelle oder auch in Ergänzung zu dem Antriebsmotor 5, 6 kann ein nicht weiter gezeigter Antriebsmotor für den Tretkurbelantrieb 13 in der Art eines Mittelmotors vorgesehen sein.
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Das Fahrzeug 1 besitzt weiter ein Steuergerät 8 in der Art einer Motorsteuerung für den Betrieb der Antriebsmotoren 5, 6. Und zwar ist das Steuergerät 8 zur Ansteuerung von mindestens zwei Antriebsmotoren 5, 6 ausgebildet, so dass das Steuergerät 8 zur Einstellung des Antriebsmoments für den jeweiligen Antriebsmotor 5, 6 in Abhängigkeit vom erfassten Betriebszustand des Fahrzeugs 1 dient. Dabei ist hervorzuheben, dass zumindest zwei Antriebsmotoren 5, 6 von dem einen einzigen Steuergerät 8 für deren Betrieb gleichzeitig ansteuerbar sind und/oder angesteuert werden.
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Wie näher in 2 zu sehen ist, umfasst das Steuergerät 8 einen Prozessor 9 und zwei Endstufen 10, 11. Jeweils eine Endstufe 10, 11 ist für den Betrieb eines Antriebsmotors 5, 6 vorgesehen. Und zwar ist die Endstufe 10 für den Antriebsmotor 5 und die Endstufe 11 für den Antriebsmotor 6 vorgesehen. Wird das Steuergerät 8 lediglich zur Ansteuerung eines einzigen Antriebsmotors 5 verwendet, so ist dieses dann lediglich mit einer einzigen Endstufe 10 bestückt, d.h. die Endstufe 11 entfällt in diesem Fall. Weiterhin weist die Endstufe 10, 11 einen Leistungshalbleiter 12 zum Schalten der elektrischen Spannung für den Antriebsmotor 5, 6 auf. Bei dem Leistungshalbleiter 12 kann es sich um einen Transistor, einen MosFET o. dgl. handeln. Die beiden Endstufen 10, 11 werden wiederum von dem einen Prozessor 9 für den Betrieb angesteuert. Für beide Endstufen 10, 11 ist ein einziger, gemeinsamer Kühlkörper 14, der insbesondere in der Art einer Kühlfläche ausgestaltet ist, vorgesehen,
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann das erfindungsgemäße Steuergerät 8 nicht nur in Fahrzeugen 1, wie Pedelecs oder E-Bikes, eingesetzt werden sondern auch in sonstigen LEV(Light Electric Vehicles)s, beispielsweise bei Dreirädern, Lastenfahrrädern, Quads o. dgl., Verwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Fahrzeug
- 2:
- Rahmen
- 3:
- Rad / Vorderrad
- 4:
- Rad / Hinterrad
- 5:
- Antriebsmotor (für Hinterrad) / Elektroantrieb
- 6:
- Antriebsmotor (für Vorderrad) / Elektroantrieb
- 7:
- Akku
- 8:
- Steuergerät
- 9:
- Prozessor
- 10,11:
- Endstufe
- 12:
- Leistungshalbleiter
- 13:
- Tretkurbelantrieb
- 14:
- Kühlkörper
