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Die Erfindung betrifft einen elektrifizierten Leichttransporter für den individuellen Transport eines Menschen. Weiterhin ist ein entsprechendes Regelverfahren offenbart, eingerichtet zum selbsttätigen Anpassen eines Leistungsabgabebereichs für einen solchen elektrifizierten Leichttransporter.
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Aus dem Stand der Technik sind Leichttransporter, oftmals als Personal Mobility Device (PMD) bezeichnet, bekannt, mittels welchen ein Mensch mithilfe eines elektrischen Antriebs transportierbar ist beziehungsweise mittels welchen sich ein Mensch bequem fortbewegen kann. Beispielsweise ist in der
JP-A 1997-010375 ein Leichttransporter gezeigt, welcher einem Skateboard ähnelt. In der
JP-A 1997-010375 wird offenbart, dass ein Benutzer mithilfe von Drucksensoren infolge einer Gewichtsverlagerung die Fahrt mit diesem Leichttransporter steuern kann. Weitere mögliche elektrifizierte Leichttransporter sind unter anderem elektrifizierte Roller, elektrifizierte Fahrräder, Hoverboards, Bio-Hybride oder Solo-Wheels. Diese kennzeichnen sich unter anderem dadurch, dass sie so leicht sind, dass sie von dem Benutzer leicht von Hand bewegt, bevorzugt getragen, werden können und platzsparsam untergebracht werden können. Solche Leichttransporter sind beispielsweise für den täglichen Pendelweg mit einem Hauptanteil der Strecke per öffentlichem Nahverkehr oder Fernverkehr mit beschränktem Platzangebot oder in einer Werkhalle für weite Wege zwischen häufig anzulaufenden Produktionsstandorten geeignet.
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Nachteilig bei bekannten elektrifizierten Leichttransportern ist, dass das Leergewicht des Leichttransporters deutlich unter dem Gewicht des zu transportierenden Menschen liegt, mit beispielsweise unter 10 kg [zehn Kilogramm], bevorzugt unter 5 kg. Zudem ist aber auch das Gewicht eines zu transportierenden Menschen, insbesondere im Verhältnis zu dem Leergewicht des Leichttransporters, stark schwankend von beispielsweise einer leichten Frau mit 40 kg [vierzig Kilogramm] bis zu einem schweren Mann mit 150 kg. Um zu verhindern, dass ein Leichttransporter beim Anfahren den zu transportierenden Menschen aus dem Gleichgewicht bringt oder sogar abwirft und dennoch mit demselben Leichttransporter auch für einen schweren Menschen eine angenehme Beschleunigung bereitstellen zu können, ist es daher notwendig, die Beschleunigungswerte jeweils individuell zu Kalibrieren. Bei einer Steuerung mit einem Handheld ist daher derzeit ein Kalibrierhebel vorgesehen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft einen elektrifizierten Leichttransporter für den individuellen Transport eines Menschen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine elektrische Antriebsmaschine;
- - einen Akkumulator zum Vorhalten elektrischer Energie für die Antriebsmaschine;
- - eine Transportfläche zum Aufnehmen eines Menschen;
- - zumindest ein Antriebsrad; und
- - eine Steuereinheit zum Steuern der Leistungsabgabe der Antriebsmaschine.
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Der elektrifizierte Leichttransporter ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtserfassungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Gesamtgewicht des zu transportierenden Menschen und einer eventuellen Zuladung erfassbar ist, wobei das erfasste Gesamtgewicht eine Regelgröße für die Steuereinheit darstellt.
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Der elektrifizierte Leichttransporter, im Weiteren kurz als Leichttransporter bezeichnet, ist beispielsweise ein Roller, ein Fahrrad, ein Hoverboard, ein Solo-Wheel oder ein Skateboard. Der Leichttransporter ist dazu eingerichtet, ohne Einsatz menschlicher Kraft, also ohne die Kraft des Benutzers des Leichttransporters, den Menschen zu transportieren oder den Einsatz menschlicher Kraft zu unterstützen. Der Leichttransporter weist dazu eine elektrische Antriebsmaschine auf, welche mit zumindest einem Antriebsrad des Leichttransporters verbunden ist. Die elektrische Antriebsmaschine wird über einen Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise spannungsgesteuert oder stromflussgesteuert. Der Akkumulator ist wiederaufladbar und/oder leicht austauschbar, sodass je nach Einsatzzweck Wartezeiten bis zur Wiederinbetriebnahme nach Entladung des Akkumulators kurzgehalten werden können.
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Der elektrifizierte Leichttransporter weist eine Transportfläche auf, beispielsweise bei einem Skateboard, einem Roller, einem Hoverboard oder einem Solo-Wheel eine Trittfläche und bei einem Fahrrad ein Sattel und Pedale.
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In den letzten Jahren hat eine enorme Leistungssteigerung einsetzbarer Antriebsmaschinen, insbesondere aufgrund der gesteigerten Leistung der einsetzbaren Akkumulatoren stattgefunden, sodass nun tatsächlich Beschleunigungen angeboten werden können, welche für einen zu transportierenden Menschen unangenehm oder sogar gefährlich werden können.
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Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine menschliche Eingabe, beispielsweise über ein Handheld oder über eine ergonomische Gewichtsverlagerung, in eine entsprechende Leistungsabgabe der Antriebsmaschine und damit Drehmomentabgabe über das zumindest eine Antriebsrad umzusetzen.
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Hier ist nun vorgeschlagen, das Gesamtgewicht des zu transportierenden Menschen und eventueller Zuladung zu erfassen und dieses Gesamtgewicht als Regelgröße für die Steuereinheit bereitzustellen. Diese Erfassung findet beispielsweise initial statt, also vor Fahrtbeginn. Das Gesamtgewicht kann dabei Bestandteil eines offenen oder eines geschlossenen Regelkreises sein, wobei also beispielsweise eine LookUp-Tabelle (offener Regelkreis) oder eine Berechnung auf Basis einer empirischen Formel (geschlossener Regelkreis) eingesetzt sind. Damit ist es ermöglicht, zum einen dem Benutzer des Leichttransporters eine Vorababfrage des Körpergewichts und/oder Zuladungsgewichts abzunehmen. Zudem wird die Sicherheit erhöht, falls dieser Schritt vergessen wird beziehungsweise falsch eingegeben wird. Außerdem ermöglicht die Erfassung des Gesamtgewichts eine exaktere Einstellung, weil den meisten Menschen ihr exaktes Körpergewicht und das Gewicht einer eventuellen Zuladung nicht bekannt ist. Eine Zuladung, also ein Zusatzgewicht, ergänzend zu dem Körpergewicht des zu transportierenden Menschen ist beispielsweise ein (schweres) Werkzeug, ein Rucksack, Tragkoffer und andere Dinge, welche ein Benutzer üblicherweise zu fuß oder auf einem Leichttransporter mittransportieren möchte.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des elektrifizierten Leichttransporters umfasst die Gewichtserfassungsvorrichtung zumindest eine dehnungserfassende Sensorbeschichtung auf einem im Gewichtskraftfluss stehenden Tragelement des Leichttransporters.
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Wie bereits beschrieben wurde ist es ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung eines Leichttransporters, dass dieser besonders leicht und handlich ausgeführt ist. Hierbei sind unter anderem leichte Materialien und dünne Materialstärken erwünscht. Zudem sind die Belastungen im Vergleich zu anderen Transportmitteln, beispielsweise Kraftfahrzeuge, relativ gering, sodass es nur zu geringen Verformungen, insbesondere im Bereich der Transportfläche kommt.
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Bisher wurde, wie beispielsweise in der
JP-A 1997-010375 gezeigt, eine Kontaktfläche in der Transportfläche untergebracht, wobei der zu transportierende Benutzer dann auf diese Messflächen treten muss, weil nur dort eine Messung stattfindet. Weiterhin hat dies den Nachteil, dass bauraumbedingt dort eine Materialschwächung vorgenommen wird, um die Sensoren dort unterzubringen. Dies wirkt sich negativ auf die Masse des Leichttransporters sowie auf die Herstellungskosten eines solchen Leichttransporters aus.
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Hier wird nun vorgeschlagen, zum einen die Erfassung des Gesamtgewichts nicht unbedingt in der Transportfläche unterzubringen, bevorzugt nicht in der Transportfläche unterzubringen, sondern in einem Tragelement, welches bevorzugt achsnah angeordnet ist und/oder besonders aussagekräftig über die Belastung des Leichttransporters beziehungsweise das zu transportierende Gesamtgewicht ist. Als aussagekräftig ist ein Tragelement anzusehen, durch welches die gesamte Gewichtskraft, ein Großteil der Gewichtskraft oder ein Anteil der Gewichtskraft, welcher nach einem bekannten Faktor oder einer bekannten Formel von dem Gesamtgewicht abhängig ist, verläuft. Ein solcher Ort ist beispielsweise das Gehäuse einer Radlagerung, ein Lagerring einer Radlagerung, eine Querstrebe eines Tragelements, welches mit einem Chassis vergleichbar ist, oder aber eine Schraube.
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Vorteilhaft ist hierbei zudem bei geschickter Anordnung der Sensorbeschichtung, dass der Benutzer sich nicht auf vorbestimmte Areale mit Messfeldern stellen muss, sondern in jeglicher Lage auf dem Leichttransporter sein Gesamtgewicht erfassbar ist. Dieses beispielsweise besonders bei einem Fahrrad vorteilhaft, obwohl der Benutzer sein Gewicht auf mehrere separate Transportflächen verteilt, nämlich den Fahrradsattel und die Fahrradpedale sowie die Lenkstange und unter Umständen sein Gewicht ab und an verlagert. Hat der Leichttransporter beispielsweise zwei Achsen so wird beispielsweise das Gesamtgewicht durch Aufsummieren der Teilgewichtserfassung in beziehungsweise bei den zwei Achsen gebildet, sodass eine Gewichtsverlagerung des Benutzers für die Gewichtserfassung herausgeregelt ist.
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Weiterhin wird hier vorgeschlagen, eine dehnungserfassende Sensorbeschichtung als Messsensor einzusetzen, wie sie beispielsweise unter dem Namen Senso-Tect™-Coating bekannt sind. Dies sind keine konventionellen Dehnmessstreifen, welche auf ein Element aufgeklebt werden, sondern diese sind mittels Beschichtungsverfahren dauerhaft mit dem Element, an welchem eine Dehnung zu erfassen ist, verbunden. Solche Sensoren werden beispielsweise mittels Verfahren aus der Halbleiterindustrie, beispielsweise mittels CMOS-kompatibler Beschichtungsverfahren, aufgebracht.
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Eine solche dehnungserfassende Sensorbeschichtung hat den Vorteil, dass sie nahezu keine Relativbewegung, beispielsweise durch Scherung in einer bei Dehnmessstreifen vorhandenen Klebeschicht, gegenüber dem Element aufweist und daher sehr geringe Dehnungen präzise erfasst werden können.
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Bevorzugt ist dabei ein Tragelement ausgewählt, welches zum einen aus einem Material mit gut bekannten und zuverlässigen Dehnungsverhalten ausgeführt ist, beispielsweise durch Wahl eines Metalls, und zudem im Kraftfluss einer möglichst gewichtsproportionalen Dehnung unterliegt. Ist letzteres nicht der Fall, so kann dies durch Simulationen und/oder empirische Ermittlung ausgeglichen werden.
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Vorteilhaft ist bei der dehnungserfassenden Sensorbeschichtung zudem, dass hierdurch nahezu kein Bauraum benötigt wird und auch keine Schwächung des betreffenden Tragelements bewirkt wird. Somit ist eine Gewichtszunahme vernachlässigbar und zudem eine präzise Erfassung des Gesamtgewichts ermöglicht. Auch ist eine solche Sensorbeschichtung besonders robust gegenüber Umwelteinflüssen und bedarf in der Regel keines besonderen Schutzelements gegen mechanische Beschädigungen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Regelverfahren zum selbsttätigen Anpassen eines Leistungsabgabebereichs für einen elektrifizierten Leichttransporter nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zumindest die folgenden Schritte umfasst sind:
- a. Erfassen des Gesamtgewichts des auf der Transportfläche aufgenommenen Menschen inklusive einer eventuellen Zuladung;
- b. basierend auf dem erfassten Gesamtgewicht, Einstellen eines Leistungsabgabebereichs zwischen einem Leistungsabgabeminimum und einem Leistungsabgabemaximum.
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Bei diesem vorteilhaften Regelverfahren ist eine Leistungsabgabe an das Gesamtgewicht angepasst, sodass beispielsweise mittels eines offenen Regelkreises einen beispielsweise von der Geschwindigkeit abhängiger Leistungsabgabebereich festgelegt ist. Die Leistungsabgabe verläuft entlang einer (Regel-) Kurve, welche nicht linear sein muss. Beispielsweise ist es wünschenswert, dass eine sanfte Beschleunigung stattfindet, sodass der Benutzer nicht von der Transportfläche abgeworfen wird. Weiterhin ist ein Leistungsabgabemaximum vorteilhaft, sodass eine erwünschte oder vorgeschriebene maximale Geschwindigkeit nicht überschritten wird. Ein solches Regelverfahren ist besonders einfach implementierbar und liefert ausreichend zuverlässige Beschleunigungswerte beziehungsweise Geschwindigkeiten. Das Leistungsabgabeminimum ist beispielsweise bei null festzulegen. Alternativ ist ein Leistungsabgabeminimum als Wegrollsperre an einer beispielsweise mittels Beschleunigungssensor erfassten Neigung, eingestellt, sodass das Leichtfahrzeug mit oder ohne Benutzer an einem Wegrollen gehindert ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Regelverfahren zum selbsttätigen Anpassen eines Beschleunigungsbereichs für einen elektrifizierten Leichttransporter nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zumindest die folgenden Schritte umfasst sind:
- A. Erfassen des Gesamtgewichts des auf der Transportfläche aufgenommenen Menschen inklusive einer eventuellen Zuladung;
- B. basierend auf dem erfassten Gesamtgewicht, Einstellen eines Beschleunigungsbereichs zwischen einem Beschleunigungsminimum und einem Beschleunigungsmaximum.
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Gemäß dieser Variante des Regelverfahrens ist abhängig vom erfassten Gesamtgewicht des Menschen inklusive eventueller Zuladung auf der Transportfläche ein Beschleunigungsbereich geregelt, sodass beispielsweise unabhängig von dem Gewicht des zu transportierenden Menschen ein gleiches Beschleunigungsverhalten erzielbar ist. Alternativ ist der Beschleunigungsbereich an eine effiziente Ausnutzung des Akkumulators angepasst, sodass ein leichter Benutzer durchaus schneller beschleunigen kann und unter Umständen höhere Geschwindigkeiten erreichen kann als ein schwerer Mensch bei etwa gleicher oder noch ausreichender Akkulaufzeit.
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Es sei darauf hingewiesen, dass auch bei einem Einstellen des Beschleunigungsbereichs eine Leistungsabgabe zumindest eine erfassbare Größe darstellt. Unabhängig davon, ob es gewünscht oder notwendig ist, die Leistungsabgabe zu erfassen, wird im Weiteren von einer Leistungsabgabe gesprochen, auch wenn dies nicht unbedingt eine Regelgröße für die Steuereinheit darstellen muss. Beispielsweise sind Stromstärke, Spannungsstärke oder ähnliches als die Regelgrößen eingerichtet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Regelverfahrens wird das Gesamtgewicht im Betrieb des Leichttransporters dauerhaft überwacht und die Leistungsabgabe wird dynamisch an das aktuelle Gesamtgewicht angepasst.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform wird das Gesamtgewicht dauerhaft überwacht. Dies bedeutet, dass entweder in analoger Signalform das Gesamtgewicht beziehungsweise das zugehörige Signal an die Steuereinheit weitergegeben wird, wobei lediglich die Signalgeschwindigkeit beziehungsweise Totzeiten für die Anpassung der Leistungsabgabe an das aktuelle Gesamtgewicht eine Begrenzung darstellen. Alternativ wird in einer zeitlichen Taktung das Gesamtgewicht erfasst, sodass eine solche Anpassung gemäß dieser Taktung vorgenommen werden kann. Ein Vorteil der dauerhaften Überwachung des Gesamtgewichts ist insbesondere im Bereich einer Werkhalle zu sehen, wo der Leichttransporter auch zum Transport von Bauelementen und/oder Werkzeugen genutzt wird und sich somit das Gesamtgewicht (Benutzer mit oder ohne Zuladung) ständig und zu einigermaßen unvorhersehbaren Zeitpunkten deutlich ändert. Damit ist erreichbar, dass sich der Benutzer mittels des Leichttransporters einfach und ergonomisch unabhängig davon, ob mit oder ohne Zusatzgewicht, mit nahezu identischem Fahrverhalten bewegen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Regelverfahrens ist bei Unterschreiten eines vorbestimmten Minimalgrenzgewichts eine Leistungsabgabe unterbunden.
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Bei dieser Variante des Regelverfahrens ist beispielsweise eine Wegfahrsperre eingerichtet, indem bei fehlender Beladung, also wenn kein Mensch auf den Leichttransporter steht beziehungsweise sitzt, der Leichttransporter nicht fortbewegbar ist. Dies ist beispielsweise bei einer Steuerung mittels Handheld vorteilhaft, wo sonst eine (unbeabsichtigte) Fernsteuerung ohne Mensch möglich wäre. Dies ist zum einen unpraktisch und zum anderen aufgrund des erheblichen Leistungsüberschusses infolge des geringen Leergewichts eine Gefährdung für andere.
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Bei einer Ausführungsform ist das Regelverfahren derart eingerichtet, dass ein Kind oder Haustier nicht mit dem Leichttransport transportiert, insbesondere ferngesteuert werden kann.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Leichttransporter derart einrichtbar, dass bei einer plötzlichen Gewichtsabnahme, also eine Unterschreitung eines dynamischen Minimalgrenzgewichts abhängig von einer Gewichtsänderung, die Geschwindigkeit reduziert beziehungsweise die Fahrt gestoppt wird; denn bei einer solchen rapiden Gewichtsänderung ist davon auszugehen, dass der Benutzer von dem Leichttransporter heruntergefallen oder beispielsweise ein transportiertes Werkzeug herabgefallen ist.
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Somit ist insgesamt eine Gefährdung durch einen, beispielsweise unbemannt fahrenden, Leichttransporter mit einer erheblichen gewichtsspezifischen Antriebsleistung ausgeschlossen .
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Regelverfahrens ist bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximalgrenzgewichts eine Leistungsabgabe unterbunden.
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Bei dieser Variante des Regelverfahrens ist eine Leistungsabgabe, also eine Fahrt, dann unterbunden, wenn ein vorbestimmtes Maximalgrenzgewicht überschritten wird. Dies dient beispielsweise dem Schutz der eingesetzten Komponenten, welche aus Kostengründen beispielsweise auf ein Maximalgewicht von 200 kg [zweihundert Kilogramm] (schwerer Mensch plus schwere Zuladung) begrenzt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm umfassend Computerprogrammcode, wobei der Computerprogrammcode, auf einem Computer derart ausführbar ist, dass der Computer dazu veranlasst ist, das Regelverfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung auszuführen, wobei der Computer in einen elektrifizierten Leichttransporter integriert ist oder zur Kommunikation mit einem elektrifizierten Leichttransporter eingerichtet ist, wobei der elektrifizierte Leichttransporter nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet ist.
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Das hier beschriebene Regelverfahren ist gemäß dieser Ausführungsform computerimplementiert ausgeführt. Das computerimplementierte Regelverfahren ist als Computerprogrammcode abgespeichert, wobei der Computerprogrammcode, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlasst, das Regelverfahren gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung auszuführen.
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Für das Computerprogrammprodukt und das ausgeführte Regelverfahren gelten die gleichen Definitionen und Beispiele von Ausführungsformen wie sie bereits oben aufgeführt wurden.
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Das computerimplementierte Regelverfahren ist beispielsweise durch ein Computerprogramm verwirklicht, wobei das Computerprogramm Computerprogrammcode umfasst, wobei der Computerprogrammcode, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlasst, das Regelverfahren gemäß einer Ausführungsform nach vorhergehender Beschreibung auszuführen. Als Computerprogrammcode werden gleichbedeutend eine oder mehrere Anweisungen oder Befehle bezeichnet, die einen Computer oder Prozessor veranlassen, eine Reihe von Operationen durchzuführen, die zum Beispiel einen Algorithmus und/oder andere Verarbeitungsmethoden darstellen.
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Das Computerprogramm ist bevorzugt teilweise oder vollständig auf einem mit dem Leichttransporter kommunizierenden Cloud-Computer eines cloud-basierten Systems oder Handheld und/oder auf einem Bordcomputer des Leichttransporters ausführbar.
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Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff Cloud-Computer oder Server einen Computer, welcher Daten und/oder operative Dienste oder Dienste für ein oder mehrere andere computergestützte Geräte oder Computer bereitstellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, auf welchem ein Computerprogrammcode abgespeichert ist, wobei der Computerprogrammcode, auf einem Computer derart ausführbar ist, dass der Computer dazu veranlasst ist, das Regelverfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung auszuführen,
wobei der Computer in einen elektrifizierten Leichttransporter integriert ist oder zur Kommunikation mit einem elektrifizierten Leichttransporter eingerichtet ist, wobei der elektrifizierte Leichttransporter nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet ist.
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Als Computerprogrammprodukt aufweisend Computerprogrammcode, ist beispielsweise ein Medium wie beispielsweise RAM, ROM, eine SD-Karte, eine Speicherkarte, einer Flash-Speicherkarte oder eine Disc, oder ist auf einem Server abgespeichert und herunterladbar. Ist das Computerprogramm über eine Ausleseeinheit, beispielsweise ein Laufwerk und/oder eine Installation, für den betreffenden Computer auslesbar gemacht, so ist der enthaltende Computerprogrammcode und das darin enthaltene Regelverfahren durch einen Computer beziehungsweise in Kommunikation mit einer Mehrzahl von Recheneinheiten ausführbar.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein als E-Board ausgeführter Leichttransporter in Draufsicht von unten;
- 2: ein Tragelement eines E-Boards in einer Schnittansicht;
- 3: ein Tragelement eines E-Boards in perspektivischer Ansicht;
- 4: ein Computer eines Leichttransporters in Kommunikation mit einer Antriebsmaschine;
- 5: gewichtsabhängige Leistungskurven für ein Regelverfahren; und
- 6: eine (nahezu) gewichtsunabhängige Beschleunigungskurve für ein Regelverfahren.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder.
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In 1 ist in vereinfachter Darstellung ein als E-Board ausgeführter Leichttransporter 1 in Draufsicht von unten gezeigt. Beispielsweise sind am Heck ein erstes Antriebsrad 7 und ein zweites Antriebsrad 8 unterhalb einer rückseitig betrachteten Transportfläche 6 zu erkennen. Die Antriebsräder 7 und 8 sind von einer Antriebsmaschine 4 antreibbar, welche hier jeweils als Radnabenmotor im Rad angeordnet sind.
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Die Antriebsmaschinen 4 sind von einem Akkumulator 5 versorgt, wobei die Leistungsabgabe an die Antriebsmaschinen 4 von einer Steuereinheit 9 gesteuert beziehungsweise geregelt wird. Beispielsweise sind am Bug zwei Mitlaufräder 31 zu sehen. Die Antriebsräder 7, 8 und die Mitlaufräder 31 werden von einem zweiten Tragelement 18 beziehungsweise von einem dritten Tragelement 19 gehalten. Das Gesamtgewicht 11 des Benutzers, von dem hier die Füße 30 gestrichelt dargestellt sind, inklusive einer eventuellen Zuladung wird über ein erstes Tragelement 17 auf die beiden Achsen geleitet, also in das zweite Tragelement 18 und das dritte Tragelement 19 und weiter in die Räder 31, 7 und 8, wie mit den Gewichtskraftfluss 16 darstellenden gestrichelten Pfeilen gezeigt. Hierzu ist das Schwerefeld 32 mit einem aus der Bildebene herauszeigenden Pfeil angedeutet. Um das dort eingeleitete Gesamtgewicht 11 zu erfassen, ist am ersten Tragelement 17 eine Gewichtserfassungsvorrichtung 10 mit einer ersten Sensorbeschichtung 12 gebildet. Die Gewichtserfassungsvorrichtung 10 ist kommunizierend mit der Steuereinheit 9 verbunden.
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In 2 ist beispielhaft ein zweites oder drittes Tragelement 18, 19 eines E-Boards, wie beispielsweise in 1 dargestellt, im Schnitt gezeigt. Im dargestellten Schwerefeld 32 ist ein Teilgewicht 33 (beispielsweise die Hälfte) des Gesamtgewichts 11 (nicht in 2 dargestellt) von oben zentral eingeleitet und wird entlang des Gewichtskraftflusses 16 durch die nicht dargestellten Räder 7, 8 beziehungsweise 31 in den nicht dargestellten Fahruntergrund eingeleitet. Die resultierende Reactio 34 ergibt ein Biegemoment 35, gemäß der Darstellung jeweils links und rechts, welches in das zweite beziehungsweise dritte Tragelement 18, 19 eingeleitet wird. Unter der dargestellten Belastung eignet sich eine Gewichtserfassungsvorrichtung 10 mit einer zweiten Sensorbeschichtung 13 im unteren Bereich.
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In 3 ist ein beispielhaft ein zweites oder drittes Tragelement 18, 19 eines E-Boards, beispielsweise wie in 1 und/oder 2 dargestellt, in perspektivischer Ansicht gezeigt. Es herrschen die Kräfte wie in 2 gezeigt und vorhergehend beschrieben. Daher eignen sich die Stellen zur Gewichtserfassung wie mit der zweiten Sensorbeschichtung 13, der dritten Sensorbeschichtung 14 und/oder der vierten Sensorbeschichtung 15, welche insgesamt eine Gewichtserfassungsvorrichtung 10, einzeln jeweils eine Gewichtserfassungsvorrichtung 10 oder lediglich Messelemente für eine Gewichtserfassungsvorrichtung 10 bilden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Sensorbeschichtungen 13, 14, 15 als Halbleiterregelkreise ausbildbar sind, sodass bereits am Messort eine Signalaufbereitung und/oder Signalverarbeitung und/oder Datenaufbereitung stattfinden kann. Infolge der unmittelbaren Nähe lassen sich Störeffekte wie Leitungsrauschen oder Ausleserauschen vermeiden.
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In 4 ist schematisch ein Computer 28 dargestellt, welcher mit einem Akkumulator 5 und einer Antriebsmaschine 4 verbunden ist. Hierbei ist eine Eingabeschnittstelle 36 für einen Benutzer, beispielsweise ein Handheld zur Geschwindigkeitssteuerung, vorgesehen, welches mit einer Steuereinheit 9 kommunizierend, beispielsweise drahtlos, verbunden ist. Weiterhin ist eine (erste) Sensorbeschichtung 12 mit einer Gewichtserfassungsvorrichtung 10 kommunizierend verbunden. Die Gewichtserfassungsvorrichtung 10 gibt ein Regelsignal beziehungsweise Steuerungssignal an die Steuereinheit 9 weiter. Somit lässt sich das an der Antriebsmaschine 4 abgegebene Drehmoment 37 angepasst an das aktuelle Gewicht anpassen.
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In 5 sind gewichtsabhängig eine Mehrzahl von Leistungskurven gezeigt, wobei die Strich-punktierte Kurve einem leichten Mensch 2 entspricht, die strich-doppelt-punktierte Kurve einem schweren Mensch 3 entspricht und die gestrichelte Teilkurve einem schweren Mensch 3 mit Zusatzgewicht 29 entspricht. Entsprechend letzterer Teilkurve wird das Zusatzgewicht 29 während der Fahrt aufgenommen, sodass dort die unstetige Stelle auftritt. Hierbei ist über die Hochachse die Leistungsabgabe 38 und über die Querachse die Geschwindigkeit 39 abgetragen. In diesem Beispiel ist eine maximale Geschwindigkeit 40 festgelegt und ein Leistungsabgabeminimum 22 bei null festgelegt. Sowohl der schwere Mensch 3 als auch der leichte Mensch 2 erreichen die maximale Geschwindigkeit 40. Für die Kurve mit Zusatzgewicht 29 reicht aber die verfügbare maximale Leistung nicht aus, um die maximale Geschwindigkeit 40 zu erreichen; dort endet die Beschleunigung bei einer reduzierten Geschwindigkeit 41. Es ergibt sich aus dem jeweiligen Gewicht ein erster Leistungsabgabebereich 20 für den leichten Mensch 2 mit einem ersten Leistungsabgabemaximum 23, sowie ein zweiter Leistungsabgabebereich 21 für den schweren Mensch 3 mit oder ohne Zusatzgewicht 29 mit einem zweiten Leistungsabgabemaximum 24.
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In 6 ist eine (nahezu) gewichtsunabhängige Beschleunigungskurve gezeigt, welche also für einen leichten Mensch 2 und für einen schweren Mensch 3 identisch verläuft. Über die Hochachse ist die Beschleunigung 42 abgetragen und über die Querachse wieder die Geschwindigkeit 39. Gemäß einer Ausführungsform entspricht diese Beschleunigungskurve den Leistungsabgabekurven in 5, wobei das zugrundeliegende Regelverfahren für die Kurven in 5 bevorzugt einem offenen Steuerkreis und für die Kurve in 6 bevorzugt einem geschlossenen Regelkreis entspricht. Für die dargestellte Beschleunigungskurve ergibt sich ein (nahezu) konstanter Beschleunigungsbereich 25 zwischen einem Beschleunigungsminimum 26 (hier Null) und einem Beschleunigungsmaximum 27, welches bei der maximalen Geschwindigkeit 40 erreicht ist. Die Beschleunigung steigt bevorzugt anfangs nur langsam an, sodass der Mensch 2, 3 nicht abgeworfen wird. Leistungsbedingt nimmt die Beschleunigungssteigung bei der maximalen Geschwindigkeit 40 wieder ab. In diesem Beispiel wird der Leichttransporter wie in 5 an seine Leistungsgrenze beziehungsweise an eine Leistungsabriegelung gebracht, wenn von dem schweren Mensch 3 ein Zusatzgewicht 29 aufgenommen wird. Dann wird nur eine reduzierte Geschwindigkeit 41 erreicht. Für die (unterschiedlich schweren) Menschen 2, 3 geht die Beschleunigungskurve aber noch bis zum Erreichen der maximalen Geschwindigkeit 40 weiter. Der Beschleunigungsbereich 25 ist dennoch auch für das Zusatzgewicht 29 nahezu gleich.
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Mit dem hier vorgeschlagenen elektrifizierten Leichttransporter und dem Regelverfahren sind in zuverlässiger Weise Menschen mit unterschiedlichem Gewicht sicher transportierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leichttransporter
- 2
- leichter Mensch
- 3
- schwerer Mensch
- 4
- Antriebsmaschine
- 5
- Akkumulator
- 6
- Transportfläche
- 7
- erstes Antriebsrad
- 8
- zweites Antriebsrad
- 9
- Steuereinheit
- 10
- Gewichtserfassungsvorrichtung
- 11
- Gesamtgewicht
- 12
- erste Sensorbeschichtung
- 13
- zweite Sensorbeschichtung
- 14
- dritte Sensorbeschichtung
- 15
- vierte Sensorbeschichtung
- 16
- Gewichtskraftfluss
- 17
- erstes Tragelement
- 18
- zweites Tragelement
- 19
- drittes Tragelement
- 20
- erster Leistungsabgabebereich (leicht)
- 21
- zweiter Leistungsabgabebereich (schwer)
- 22
- Leistungsabgabeminimum
- 23
- erstes Leistungsabgabemaximum (leicht)
- 24
- zweites Leistungsabgabemaximum (schwer)
- 25
- Beschleunigungsbereich
- 26
- Beschleunigungsminimum
- 27
- Beschleunigungsmaximum
- 28
- Computer
- 29
- Zusatzgewicht (Zuladung)
- 30
- Fuß
- 31
- Mitlaufrad
- 32
- Schwerefeld
- 33
- Teilgewicht
- 34
- Reactio
- 35
- Biegemoment
- 36
- Eingabeschnittstelle
- 37
- Drehmoment
- 38
- Leistungsabgabe
- 39
- Geschwindigkeit
- 40
- maximale Geschwindigkeit
- 41
- reduzierte Geschwindigkeit
- 42
- Beschleunigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 9010375 A [0002, 0014]
