DE102020126079A1 - Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, Steuereinrichtung, muskelkraftunterstütztes Fahrzeug und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1), mit wenigstens zwei Fahrzeugachsen (2) an denen wenigstens drei Fahrzeugräder (3) drehbar gelagert sind, und mindestens einer in einem Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Pedaleinheit (5) zur Einleitung einer insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1),wobei ein insbesondere elektrisch betreibbarer Hilfskraftantrieb (12) zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang (4) angeordnet ist, und innerhalb des Antriebsstrangs (4) des Fahrzeugs (1) wenigstens ein Sensor (8) zur Ermittlung einer Ist-Drehzahl und/oder einer Ist-Drehrichtung angeordnet ist, wobei das Fahrzeug (1) ferner eine Steuereinrichtung (6) aufweist, welche mit dem Sensor (8) sowie mit einer ersten Betätigungseinheit (7) und einem Aktor (9) verbunden ist, wobei der Aktor (9) mit dem Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1) derart zusammenwirkt, dass in einem ersten Betriebszustand des Aktors (9) ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs (1) ermöglicht ist und in einem zweiten Betriebszustand des Aktors (9) ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs (1) zumindest verlangsamt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, mit wenigstens zwei Fahrzeugachsen an denen wenigstens drei Fahrzeugräder drehbar gelagert sind, und mindestens einer in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordneten Pedaleinheit zur Einleitung einer insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang des Fahrzeugs, wobei ein insbesondere elektrisch betreibbarer Hilfskraftantrieb zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang angeordnet ist, und innerhalb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs wenigstens ein Sensor zur Ermittlung einer Ist-Drehzahl und/oder einer Ist-Drehrichtung angeordnet ist, wobei das Fahrzeug ferner eine Steuereinrichtung aufweist, welche mit dem Sensor sowie mit einer ersten Betätigungseinheit und einem Aktor verbunden ist, wobei der Aktor mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs derart zusammenwirkt, dass in einem ersten Betriebszustand des Aktors ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermöglicht ist und in einem zweiten Betriebszustand des Aktors ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs zumindest verlangsamt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug, ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
• Fahrräder sind Fahrzeuge, welche traditionell mit Muskelkraft betrieben wurden und werden. Neben den muskelbetriebenen Fahrrädern wurden auch Fahrräder mit Hilfsmotoren entwickelt. Mit der Entwicklung von leistungsfähigen Akkus wurden die Hilfsmotoren umweltschonend als Elektromotoren realisiert. Derartige Elektrofahrräder sind mittlerweile ein fester Bestandteil im Straßenbild geworden. Diese muskel- oder tretkraftunterstützten Fahrzeuge sind insbesondere unter den Namen Pedelec (Pedal Electric Cycle), E-Bike oder Elektrofahrrad bekannt.
• Zu den tretkraftunterstützten Fahrzeugen zählen zudem Bio-Hybride beziehungsweise Muskel-Elektro-Hybrid-Fahrzeuge, die sowohl einen durch Muskelkraft angetriebenen Antriebsstrang als auch einen zusätzlichen Antriebsstrang, insbesondere in Form eines Elektromotors, aufweisen. Als Bio-Hybrid wurde beispielsweise das Mikromobil von der Firma Schaeffler entwickelt.
• Derartige mehrspurige elektrisch hilfskraftunterstützte Fahrräder (EPAC) benötigen aufgrund der Masse und des im Vergleich zum leichten einspurigen Fahrrad schwierigeren Manövrierbarkeit in der Regel eine Hilfskraftunterstützungsfunktion zur Rückwärtsfahrt. Die Rückwärtsfahrt ist im Gegensatz zum Fahrrad insbesondere beim mehrspurigen EPAC erforderlich, da das Fahrzeug nicht in jeder Situation durch Schieben oder Umheben in die gewünschte Fahrtrichtung überführt werden kann, z.B. beim Wenden auf schmalen Straßen oder bei Einparkmanövern.
• Es ist bekannt, dass ein Fahrer eines EPAC zur Einleitung einer Rückwärtsfahrt eine gesonderte Bedieneinrichtung, beispielsweise einen Taster, betätigen muss, welcher für die Dauer der Rückwärtsfahrt gedrückt gehalten wird. Hierbei ist aufgrund der der Durchgangsrichtungen der bisher üblichen mechanischen oder auch elektromechanisch schaltbaren Freiläufe eine Mitdrehen der Pedalkurbeln während einer Rückwärtsfahrt nicht zu unterbinden. Hierdurch entsteht ein Gefährdungspotential für den Fahrer, da er von den sich während der Rückwärtsfahrt drehenden Pedalkurbeln erfasst werden kann, falls während der Rückwärtsfahrt die Füße des Fahrers nicht auf den Pedalen ruhen. Auch ist es möglich, dass die Füße des Fahrers während der Rückwärtsfahrt von den Pedalen abrutschen können, wobei diese dann von den sich weiterdrehenden Pedalen erfasst werden können. Die wirkenden Kräfte können erheblich sein und zu starken Verletzungen des Fahrers führen.
• Die Umsetzung eines elektromechanisch schaltbaren Freilaufs ist technisch sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs bereitzustellen, durch welches auf einen elektromagnetisch schaltbaren Freilauf verzichtet werden kann. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs bereitzustellen, welches während einer Rückwärtsfahrt ein hohes Maß an Betriebssicherheit gegen Verletzungen des Fahrers durch rotierende Pedale bietet. Es ist des Weiteren die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Steuereinrichtung für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug sowie ein optimiertes Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, mit wenigstens zwei Fahrzeugachsen an denen wenigstens drei Fahrzeugräder drehbar gelagert sind, und mindestens einer in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordneten Pedaleinheit zur Einleitung einer von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang des Fahrzeugs, wobei ein elektrisch betreibbarer Hilfskraftantrieb zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang angeordnet ist, und innerhalb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs wenigstens ein Sensor zur Ermittlung einer Ist-Drehzahl und/oder einer Ist-Drehrichtung angeordnet ist, wobei das Fahrzeug ferner eine Steuereinrichtung aufweist, welche mit dem Sensor sowie mit einer ersten Betätigungseinheit und einem Aktor verbunden ist, wobei der Aktor mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs derart zusammenwirkt, dass in einem ersten Betriebszustand des Aktors ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermöglicht ist und in einem zweiten Betriebszustand des Aktors ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs zumindest verlangsamt wird, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
1. a) Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung der ersten Betätigungseinheit repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung,
2. b) Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl und Ist-Drehrichtung repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung, wobei
3. c) beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a und b diese mit in der Steuereinrichtung gespeicherten oder berechneten Soll-Werten verglichen werden und beim Vorliegen der Bedingung $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$
   
   und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung}:$$
   
   • c1) Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung zur Überführung des Aktors in seinen ersten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermöglichen Betriebszustand, andernfalls
   • c2) Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung zur Überführung des Aktors in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird unter anderem ein Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs realisiert, der eine sichere Rückwärtsfahrt eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs erlaubt und eine Gefährdung durch unkontrolliert drehend Pedale vermeidet.
• In einer ersten möglichen Konfiguration eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs kann die Pedaleinheit permanent, beispielsweise über ein Triebmittel wie eine Kette, mit dem elektrisch betreibbaren Hilfskraftantrieb und einem von dem Hilfskraftantrieb angetriebenen Fahrzeugrad gekoppelt sein. Sobald der Fahrer während einer Rückwärtsfahrt die Füße von den Pedalen nimmt, sinkt üblicherweise die Ist-Drehzahl an der Pedaleinheit unter einer an der Pedaleinheit anliegenden Soll-Drehzahl und die Steuereinrichtung erzeugt ein Signal zur Überführung des Aktors in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand. Die Rückwärtsfahrt wird verlangsamt oder bis zum vollständigen Stillstand des Fahrzeugs abgebremst, so dass sich durch die entsprechende Kopplung mit der Pedaleinheit die Pedale nur noch sehr langsam drehen oder vollständig zum Stillstand kommen und so die Gefahr einer Verletzung des Fahrers durch ungewollt rotierende Pedale zumindest reduziert ist.
• Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Fahrzeug in einer alternativen Ausführungsform als ein sogg. serieller Bio-Hybrid konfiguriert ist, so dass sowohl ein rein muskelbetriebener, muskelkraftunterstützter als auch rein elektromotorischer Antrieb realisiert werden kann. In einer derartigen Konfiguration kann dann die Pedaleinheit zumindest zeitweise oder auch permanent von der elektrischen Maschine entkoppelt sein, so dass ein Rückwärtsrollen eines Fahrzeugrades nicht zwangsläufig eine rückwärtsdrehende Bewegung der Pedale der Pedaleinheit bewirkt. Obwohl in einer solchen Konfiguration die Gefahr einer Verletzung des Fahrers durch mit einem hohen Moment drehende Pedale durch diese mögliche Entkopplung der Pedaleinheit stark reduziert sein kann, kann das erfindungsgemäße Verfahren die Sicherheit einer Rückwärtsfahrt erhöhen, wie nachfolgend erläutert wird.
• Zur Rückwärtsfahrt bei einem seriellen Bio-Hybrid muss der Fahrer u.a. während der Rückwärtsfahrt mit einer Drehgeschwindigkeit (Ist-Drehzahl) rückwärts pedalieren (Ist-Drehrichtung). Ohne dieses Rückwärtspedalieren kann folglich die Rückwärtsfahrt bei einem seriellen Bio-Hybrid nicht initiiert werden, so dass hierdurch eine hohe Bediensicherheit zur Vermeidung ungewollter Rückwärtsfahrten realisierbar ist.
• Die Ist-Drehzahl an der Pedaleinheit muss hierbei größer als eine vordefinierte oder berechnete Soll-Drehzahl sein. Beim Unterschreiten dieser Drehgeschwindigkeit (Soll-Drehzahl) werden Momente in den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen, die zumindest zur Verlangsamung bzw. Abbruch der hilfkraftunterstützten oder vollständig elektrischen Rückwärtsfahrt führen. Mit anderen Worten: Wird zu langsam in rückwärts pedaliert, kann keine Rückwärtsfahrt initiiert werden oder - wenn die Rückwärtsfahrt bereits im Gange ist - wird diese verlangsamt oder das Fahrzeug vollständig zum Stillstand gebracht.
• Sobald der Fahrer während einer Rückwärtsfahrt mit einem seriellen Bio-Hybrid die Füße von den Pedalen nimmt, sinkt die Ist-Drehzahl beim Pedalieren unter die an der Pedaleinheit durch das Rückwärtsfahren eingebrachte Soll-Drehzahl und die Steuereinrichtung erzeugt ein Signal zur Überführung des Aktors in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand. Die Rückwärtsfahrt wird verlangsamt oder bis zum vollständigen Stillstand des Fahrzeugs abgebremst.
• Somit kann sichergestellt werden, dass die Rückwärtsfahrt nur bei sehr definierten und durch den Fahrer intendierten Bedingungen initiiert und aufrecht gehalten werden kann, so dass die Einleitung einer unerwünschten Rückwärtsfahrt bei einem seriellen Bio-Hybriden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden kann.
• Hierdurch wird insbesondere auch der Vorteil erzielt, dass auf kostenintensive schaltbare Freiläufe verzichtet werden kann, um die Verletzungsgefahr für einen Fahrer während einer hilfskraftunterstützten Rückwärtsfahrt durch rotierende Pedalen zu reduzieren.
• Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Bedingung des Verfahrensschritts c) $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung}$$

  

  nur dann erfüllt ist, wenn die Ist-Drehzahl vormals wenigstens einmal größer oder gleich der Soll-Drehzahl gewesen ist, wobei bis zu dem erstmaligen Erfüllen der Bedingung, kein Abbruch der Rückwärtsfahrt initiiert wird. Wird somit beispielsweise das Fahrzeug aus einer ruhenden Stellung in eine Rückwärtsfahrt versetzt, so kann zunächst die Ist-Drehzahl = 0 betragen. Dies ist insbesondere relevant für eine erste mögliche Konfiguration eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, bei dem die Pedaleinheit permanent mit dem elektrisch betreibbaren Hilfskraftantrieb und einem von dem Hilfskraftantrieb angetriebenen Fahrzeugrad gekoppelt ist. Hier muss zunächst einmal das Fahrzeug mit einer Ist-Drehzahl oberhalb oder gleich der Soll-Drehzahl pedaliert werden, bevor die üblichen Abbruchkriterien der Verfahrensschritte c) bzw. c2) greifen können.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung einer zweiten Betätigungseinheit, insbesondere zur Betätigung einer Bremse, repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung erfolgt und beim Anliegen des Signals, Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung zur Überführung des Aktors in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Rückwärtsfahrt durch eine zweite Bedieneinheit, wie einer Bremse, abgebrochen werden kann, was einem erlernten Benutzerverhalten entspricht.
• Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a und b eine gemessene oder ermittelte Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer in der Steuereinrichtung gespeicherten Grenzgeschwindigkeit verglichen wird und beim Vorliegen der Bedingung $$\text{Ist}-\text{Geschwindigkeit}>\text{Grenzgeschwindigkeit},$$

  
• Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung zur Überführung des Aktors in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs bis auf die Grenzgeschwindigkeit verlangsamenden Betriebszustand. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Rückwärtsfahrt nicht mit einer ungewollt hohen Geschwindigkeit erfolgt, wodurch die Betriebssicherheit des Fahrzeugs gefährdet sein könnte.
• Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Betätigungseinheit und/oder die zweite Betätigungseinheit als Taster, insbesondere in Form eines Hebels oder Knopfes, ausgeführt ist/sind. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass ein Signal nur bei Betätigung der entsprechenden Betätigungseinheit gesendet wird. Dies führt dazu, dass nach dem Lösen beispielsweise der ersten Betätigungseinheit ein unmittelbares Stoppen der Rückwärtsfahrt veranlasst wird.
• Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Aktor eine Bremse, eine Parksperre oder eine elektrische Maschine ist. Die elektrische Maschine kann insbesondere in einen generatorischen Betrieb versetzbar sein, um so als Aktor ein Drehmoment in den Antriebsstrang einzutragen, dass zumindest zu einer Verlangsamung der Rückwärtsfahrt führt.
• Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass innerhalb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs wenigstens ein Sensor zur Ermittlung eines Ist-Drehmoments angeordnet ist, und im Verfahrensschritt b eine Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl, Ist-Drehrichtung und Ist-Drehmoment repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung, wobei die Bedingung des Verfahrensschritts c umfasst, dass die $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehmoment}>\text{Soll}-\text{Drehmoment}$$

  

  ist.
• Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch eine höhere Genauigkeit bei der Beurteilung, ob die Füße des Fahrers auf den Pedalen aufliegen, erzielt werden kann. Insbesondere bei einer Konfiguration desmuskelkraftunterstützten Fahrzeugs, bei der die Pedaleinheit permament mit dem elektrisch betreibbaren Hilfskraftantrieb und einem von dem Hilfskraftantrieb angetriebenen Fahrzeugrad gekoppelt ist, kann hierdurch auch ein schnelleres Eingreifen des Verfahrens zum Stoppen einer ungewollten Pedalrotation bewirkt werden.
• In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Pedaleinheit derart getrieblich mit wenigstens einem der Fahrzeugräder gekoppelt ist, dass eine Drehung dieses Fahrzeugrads in einer eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs bewirkende Richtung, eine Drehung der Pedaleinheit in einer eine Rückwärtsfahrt repräsentierenden Richtung bewirkt.
• Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steuereinrichtung für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 zu veranlassen.
• Ferner wird die Aufgabe auch gelöst durch ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug mit wenigstens zwei Fahrzeugachsen an denen wenigstens drei Fahrzeugräder drehbar gelagert sind, mindestens einer in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordneten Pedaleinheit zur Einleitung einer von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang des Fahrzeugs, einem elektrisch betreibbaren Hilfskraftantrieb zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang, wobei das Fahrzeug ferner eine Steuereinrichtung nach Anspruch 8 aufweist, welche mit dem Sensor sowie mit einer ersten Betätigungseinheit und einem Aktor verbunden ist.
• Auch wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, umfassend ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium, auf dem Programmcodeteile gespeichert sind, wobei die Programmcodeteile konfiguriert sind, bei Ausführung eine Steuereinrichtung für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 zu veranlassen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
• Es zeigen:
• 1 eine schematische Blockschaltdarstellung eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, und
• 2 ein schematisches Ablaufdiagram für eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs, und
• 3 ein schematisches Ablaufdiagram für eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs.
• Die 1 zeigt ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeugs 1 mit zwei Fahrzeugachsen 2, an denen wenigstens drei Fahrzeugräder 3 drehbar gelagert sind. Bevorzugt verfügt das Fahrzeug über vier Fahrzeugräder 3, mit jeweils zwei an jeder Fahrzeugachse 2.
• In einem Antriebsstrang 4 des Fahrzeugs 1 ist die Pedaleinheit 5 zur Einleitung einer insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang 4 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Ein insbesondere elektrisch betreibbarer Hilfskraftantrieb 12, in Form einer elektrischen Maschine zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft ist ferner in dem Antriebsstrang 4 angeordnet. Der elektrisch betreibbare Hilfskraftantrieb 12 kann an einen, insbesondere wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher, der in der 1 nicht dargestellt ist, gekoppelt sein.
• Die Pedaleinheit 5 ist in der gezeigten Ausführungsform derart getrieblich mit wenigstens einem der Fahrzeugräder 3 gekoppelt, dass eine Drehung dieses Fahrzeugrads 3 in einer eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 bewirkende Richtung, eine Drehung der Pedaleinheit 5 in einer eine Rückwärtsfahrt repräsentierenden Richtung bewirkt. Die Pedaleinheit 5 befindet sich also permanent in einem mit dem hinteren Fahrzeugrad 3 getrieblich verbundenen Zustand. Hierdurch besteht die Gefahr, dass ein Fahrer bei einer hilfskraftunterstützten Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 von den Pedalen der Pedaleinheit 5 verletzt wird, sollte der Fahrer die Füße während der Rückwärtsfahrt von den Pedalen entfernen.
• Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, dass das Fahrzeug 1 als ein sogg. serieller Bio-Hybrid konfiguriert ist, so dass sowohl ein muskelbetriebener als auch rein elektromotorischer Antrieb realisiert werden kann. In einer derartigen Konfiguration kann dann die Pedaleinheit 5 - anders als in der 1 gezeigt - zumindest zeitweise oder auch permanent von der elektrischen Maschine 12 entkoppelt sein.
• Innerhalb des Antriebsstrangs 4 des Fahrzeugs 1 befindet sich des Weiteren wenigstens ein Sensor 8 zur Ermittlung einer Ist-Drehzahl und einer Ist-Drehrichtung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 8 an oder in der Pedaleinheit 5 angeordnet. Es versteht sich, dass ein Sensor 8 zur Ermittlung der Ist-Drehzahl und der Ist-Drehrichtung oder ein Sensor 8 zur Ermittlung der Ist-Drehzahl und ein weiterer Sensor 8 zur Ermittlung der Ist-Drehrichtung vorhanden sein kann.
• Das Fahrzeug 1 verfügt ferner über eine Steuereinrichtung 6, welche mit dem Sensor 8 sowie mit einer ersten Betätigungseinheit 7 und einem Aktor 9 verbunden ist. Der Sensor 8, die Betätigungseinheit 7 sowie der Aktor 9 können kabelgebunden oder kabellos mit der Steuereinrichtung 6 verbunden sein.
• Die Steuereinrichtung 6 umfasst insbesondere einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung 6 zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren zu veranlassen.
• Die erste Betätigungseinheit 7 und/oder die zweite Betätigungseinheit 10 kann/ können als Taster, insbesondere in Form eines Hebels oder Knopfes, ausgeführt sein.
• Der Aktor 9 wirkt mit dem Antriebsstrang 4 des Fahrzeugs 1 derart zusammen, dass in einem ersten Betriebszustand des Aktors 9 ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs 1 ermöglicht ist und in einem zweiten Betriebszustand des Aktors 9 ein hilfkraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs 1 zumindest verlangsamt wird. Dies kann insbesondere durch ein Eintragen eines der Rückwärtsfahrt entgegenwirkenden Drehmoments in den Antriebsstrang 4 des Fahrzeugs 1 erfolgen. Das Drehmoment kann grundsätzlich so ausgewählt sein, dass die Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 verlangsamt oder vollständig gestoppt wird.
• Hierzu kann der Aktor 9 verschieden ausgeführt und an unterschiedlichen Stellen im Antriebsstrang 4 des Fahrzeugs 1 angeordnet sein, was gut aus der 1 hervorgeht. Beispielsweise kann der Aktor 9 als Bremse 11 ausgebildet sein, welche auf ein Fahrzeugrad 2 einwirkt. Die Bremse 11 kann insbesondere hydraulisch aktuiert und bevorzugt als Scheibenbremse, Trommelbremse oder Felgenbremse konfiguriert sein.
• Ferner ist es möglich, den Aktor 9 als eine Parkbremse 13 auszubilden, welche insbesondere einen reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Eingriff in eine im Antriebsstrang 4 vorhandene Verzahnung erlaubt.
• Schließlich ist es auch denkbar, dass der Aktor 9 als eine generatorisch betreibbare elektrische Maschine 12 konfiguriert ist.
• Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs 1 wird nachfolgend anhand der 2 näher erläutert.
• Zunächst erfolgt in einem Verfahrensschritt a) eine Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung der ersten Betätigungseinheit 7 repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung 6. Wenn die Überprüfung ergibt, dass kein die Betätigung der ersten Betätigungseinheit 7 repräsentierendes Signal vorliegt, kann keine hilfskraftunterstütze Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 initiiert werden und das Verfahren endet mit Verfahrensschritt a).
• Parallel oder sequenziell erfolgt mit Verfahrensschritt b) eine Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl und Ist-Drehrichtung repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung 6.
• Beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a) und b) erfolgt in dem nachfolgenden Verfahrensschritt c) ein Vergleich dieser mit in der Steuereinrichtung 6 gespeicherten oder berechneten Soll-Werten. Beim Vorliegen der Bedingung, dass $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung}$$

  

  wird in dem Verfahrensschritt c1) die Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung 6 zur Überführung des Aktors 9 in seinen ersten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermöglichen Betriebszustand veranlasst.
• Andernfalls erfolgt in dem Verfahrensschritt c2) die Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung 6 zur Überführung des Aktors 9 in seinen zweiten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs zumindest verlangsamenden Betriebszustand. Selbstverständlich kann das Verfahren auch so ausgeführt sein, dass die Ansteuerung des Aktors 9 zu einem vollständigen Halt der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 führt.
• In einer einfachen Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die im elektrischen Antriebsstrang 4 angeordnete elektrische Maschine 12 durch das von der Steuereinrichtung 6 erzeugte Steuersignal ausgeschaltet wird. Hierdurch wird der hilfkraftbewirkte Drehmomenteneintrag in den Antriebsstrang 4 gestoppt, so dass dieses Drehmoment in der gezeigten Ausführungsform auch nicht mehr an den Pedalen der Pedaleinheit 5 anliegt. Sollte es in diesem Betriebszustand des Fahrzeugs jetzt zu einer Kollision der Pedale mit dem Fahrer kommen, ist zumindest die Gefahr von schweren Verletzungen aufgrund eines hohen auf die Pedale wirkenden Drehmoments reduziert.
• Um diese Gefahr noch weiter zu reduzieren kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 6 ein Signal erzeugt, mittels dessen von einem motorischen Betriebszustand, in dem die Rückwärtsfahrt durch die elektrische Maschine 12 hilfskraftunterstützt ist, in einen generatorischen Betriebszustand, in dem die elektrische Maschine 12 ein der Rückwärtsfahrt entgegenwirkendes Bremsmoment in den Antriebsstrang 4 einträgt, umgeschaltet wird.
• Um die Genauigkeit des Verfahrens weiter zu verbessern kann es in einer Adaption auch vorgesehen sein, dass innerhalb des Antriebsstrangs 4 des Fahrzeugs 1 wenigstens ein Sensor 8 zur Ermittlung eines Ist-Drehmoments angeordnet ist, und im Verfahrensschritt b) eine Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl, Ist-Drehrichtung und Ist-Drehmoment repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung 6 erfolgt, wobei die Bedingung des Verfahrensschritts c) umfasst, dass die $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung},$$

  

  und $$\text{Ist}-\text{Drehmoment}>\text{Soll}-\text{Drehmoment}$$

  

  ist.
• Ein Abbruch der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs kann beispielsweise auch durch die Aktuierung einer Bremseinrichtung durch den Fahrer ausgelöst werden. Hierzu erfolgt dann in der Steuereinrichtung 6 eine Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung einer zweiten Betätigungseinheit 10 zur Betätigung einer Bremse 11 repräsentierenden Signals und beim Anliegen dieses Signals, die Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung 6 zur Überführung des Aktors 9 in seinen zweiten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand.
• In der 3 ist eine weitere Verfahrensvariante gezeigt, welche nachstehend erläutert wird. Um aus Sicherheitsgründen die Rückfahrgeschwindigkeit zu begrenzen, kann in einem Verfahrensschritt d) vorgesehen sein, dass beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a) und b) eine gemessene oder ermittelte Ist-Geschwindigkeit 14 des Fahrzeugs 1 mit einer in der Steuereinrichtung 6 gespeicherten Grenzgeschwindigkeit verglichen wird und beim Vorliegen der Bedingung $$\text{Ist}-\text{Geschwindigkeit}>\text{Grenzgeschwindigkeit},$$

  

  die Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung 6 zur Überführung des Aktors 9 in seinen zweiten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs 1 bis auf die Grenzgeschwindigkeit verlangsamenden Betriebszustand. erfolgt.
• Es versteht sich, dass auch mehrere Aktoren 9 im Antriebsstrang 4 vorhanden sein können, welche gemeinsam oder individuell durch die Steuereinrichtung 6 ansteuerbar sind.
• Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

2

Fahrzeugachsen

3

Fahrzeugräder

4

Antriebsstrang

5

Pedaleinheit

6

Steuereinrichtung

7

Betätigungseinheit

8

Sensor

9

Aktor

10

Betätigungseinheit

11

Bremse

12

Hilfskraftantrieb

13

Parksperre

14

Geschwindingkeit

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1), • mit wenigstens zwei Fahrzeugachsen (2) an denen wenigstens drei Fahrzeugräder (3) drehbar gelagert sind, • und mindestens einer in einem Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Pedaleinheit (5) zur Einleitung einer von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1), • wobei ein elektrisch betreibbarer Hilfskraftantrieb (12) zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang (4) angeordnet ist, und • innerhalb des Antriebsstrangs (4) des Fahrzeugs (1) wenigstens ein Sensor (8) zur Ermittlung einer Ist-Drehzahl und einer Ist-Drehrichtung angeordnet ist, • wobei das Fahrzeug (1) ferner eine Steuereinrichtung (6) aufweist, welche mit dem Sensor (8) sowie mit einer ersten Betätigungseinheit (7) und einem Aktor (9) verbunden ist, • wobei der Aktor (9) mit dem Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1) derart zusammenwirkt, dass in einem ersten Betriebszustand des Aktors (9) ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs (1) ermöglicht ist und in einem zweiten Betriebszustand des Aktors (9) ein insbesondere hilfkraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs (1) zumindest verlangsamt wird, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung der ersten Betätigungseinheit (7) repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung (6), b) Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl und Ist-Drehrichtung repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung (6), wobei c) beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a) und b) diese mit in der Steuereinrichtung (6) gespeicherten oder berechneten Soll-Werten verglichen werden und beim Vorliegen der Bedingung $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

   

   und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung}:$$

   

   c1) Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung (6) zur Überführung des Aktors (9) in seinen ersten, ein hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermöglichenden Betriebszustand, andernfalls c2) Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung (6) zur Überführung des Aktors (9) in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand.
2. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Überprüfung des Anliegens eines die Betätigung einer zweiten Betätigungseinheit (10), insbesondere zur Betätigung einer Bremse (11), repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung (6) erfolgt und beim Anliegen des Signals, Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung (6) zur Überführung des Aktors (9) in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs verlangsamenden Betriebszustand.
3. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anliegen der Signale aus den Verfahrensschritten a) und b) eine gemessene oder ermittelte Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) mit einer in der Steuereinrichtung (6) gespeicherten Grenzgeschwindigkeit verglichen wird und beim Vorliegen der Bedingung $$\text{Ist}-\text{Geschwindigkeit}>\text{Grenzgeschwindigkeit},$$

   

   Erzeugung eines Signals durch die Steuereinrichtung (6) zur Überführung des Aktors (9) in seinen zweiten, ein insbesondere hilfskraftunterstütztes Rückwärtsrollen des Fahrzeugs bis auf die Grenzgeschwindigkeit verlangsamenden Betriebszustand.
4. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungseinheit (7) und/oder die zweite Betätigungseinheit (10) als Taster, insbesondere in Form eines Hebels oder Knopfes, ausgeführt ist/sind.
5. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (9) eine Bremse (11), eine Parksperre (13) oder eine elektrische Maschine (12) ist.
6. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Antriebsstrangs (4) des Fahrzeugs (1) wenigstens ein Sensor (8) zur Ermittlung eines Ist-Drehmoments angeordnet ist, und im Verfahrensschritt b) eine Überprüfung des Anliegens eines die Ist-Drehzahl, Ist-Drehrichtung und Ist-Drehmoment repräsentierenden Signals in der Steuereinrichtung (6), wobei die Bedingung des Verfahrensschritts c) umfasst, dass die $$\text{Ist}-\text{Drehzahl}\ge \text{Soll}-\text{Drehzahl},$$

   

   und $$\text{Ist}-\text{Drehrichtung}=\text{Soll}-\text{Drehrichtung},$$

   

   und $$\text{Ist}-\text{Drehmoment}>\text{Soll}-\text{Drehmoment}$$

   

   ist.
7. Verfahren zum Betrieb eines muskelkraftunterstützten Fahrzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedaleinheit (5) derart getrieblich mit wenigstens einem der Fahrzeugräder (3) gekoppelt ist, dass eine Drehung dieses Fahrzeugrads (3) in einer eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs (1) bewirkende Richtung, eine Drehung der Pedaleinheit (5) in einer eine Rückwärtsfahrt repräsentierenden Richtung bewirkt.
8. Steuereinrichtung (6) für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug (1), umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor die Steuereinrichtung (6) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 zu veranlassen.
9. Muskelkraftunterstütztes Fahrzeug (1) mit • wenigstens zwei Fahrzeugachsen (2) an denen wenigstens drei Fahrzeugräder (3) drehbar gelagert sind, • mindestens einer in einem Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1) angeordneten Pedaleinheit (5) zur Einleitung einer von einem Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in den Antriebsstrang (4) des Fahrzeugs (1), • einem elektrisch betreibbaren Hilfskraftantrieb (12) zur Unterstützung der vom Benutzer aufgebrachten Pedalkraft in dem Antriebsstrang (4), • wobei das Fahrzeug (1) ferner eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 8 aufweist, welche mit dem Sensor (8) sowie mit einer ersten Betätigungseinheit (7) und einem Aktor (9) verbunden ist,
10. Computerprogrammprodukt, umfassend ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium, auf dem Programmcodeteile gespeichert sind, wobei die Programmcodeteile konfiguriert sind, bei Ausführung eine Steuereinrichtung (6) für ein muskelkraftunterstütztes Fahrzeug (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 zu veranlassen.

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