DE102021109722A1 - Elektrisches Antriebssystem - Google Patents

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Thilo Stopfer
Jörg Merkle
Michael Hofmann
Armin Eschmann
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M19/00Transmissions characterised by use of non-mechanical gearing, e.g. fluid gearing

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (1) für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug (100), umfassend, eine erste, zumindest motorisch betreibbare, elektrische Maschine (2), welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad (101) des Fahrzeugs (100) wirkt, eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare, elektrische Maschine (3), welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (100) über eine Betätigungseinrichtung (15) eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, eine Energiespeichereinrichtung (4) zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine zentrale Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (3) und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (2) in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Kurbeleinrichtung (15) eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads (101) erzeugbar ist, wobei die Steuereinheit (5) eingerichtet ist die motorisch betreibbare elektrische Maschine (2) bei Überschreiten einer in der Steuereinheit (5) gespeicherten maximalen Drehzahl (nlim) des Antriebsrads (101) in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, umfassend, eine erste, zumindest motorisch betreibbare, elektrische Maschine, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs wirkt, eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare, elektrische Maschine, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs über eine Betätigungseinrichtung eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine zentrale Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Kurbeleinrichtung eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads erzeugbar ist.
  • Neben konventionellen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, rücken zunehmend Kleinstfahrzeuge in den Fokus der Gesellschaft, um die sich verändernden Mobilitätsanforderungen zukunftssicher zu erfüllen. Die Kleinstfahrzeuge haben den Vorteil, dass diese zum einen geringeren Raum als Parkplatz beanspruchen. Zum anderen können die Kleinstfahrzeuge so ausgelegt sein, dass diese sich maßgeblich im Stadtverkehr bewegen können, sodass die Anforderungen an mögliche Höchstgeschwindigkeiten sehr gering sind.
  • Zu dieser Gruppe von Kleinstfahrzeigen gehören traditionell auch beispielsweise Fahrräder, welche üblicherweise 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.
  • Aus der DE 10 2013 012 208 A1 ist bereits ein derartiges elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug bekannt, wobei das elektrische Antriebssystem mindestens einen mit einer Antriebskurbel mechanisch verbundenen elektrischen Generator, einen elektrischen Antriebsmotor, einen elektrischen Energiespeicher und eine elektrische Schaltungsanordnung zur elektrischen Verkopplung des Generators mit dem Antriebsmotor und dem Energiespeicher umfasst.
  • Es existieren ferner verschiedene Konzepte, auf die, einem mechanischen Verschleiß unterliegenden Endloszugmittel zur Übertragung der Muskelkraft in elektrifizierten Antriebssträngen zu verzichten. Diese Konzepte sind auch unter dem Namen Chainless-Drive (CLD) bekannt, in denen beispielsweise vollständig auf eine Fahrradkette verzichtet wird.
  • Bei konventionellen Chainless-Drive (CLD) Systemen wird mit dem von den Kurbeln durch den Fahrer angetriebenen Generator mittels Elektronik ein Gleichstrom erzeugt, mittels welchem eine Batterie geladen werden kann und/oder ein Antriebsmotor mit steuerbarem/regelbarem Strom unabhängig von der Generatordrehzahl angetrieben werden kann. Da eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Fahrer und dem angetriebenen Rad bei einem Chainless-Drive nicht mehr vorhanden ist, kann beispielsweise eine Rücktrittbremse nicht mehr realisiert werden.
  • Ferner dürfen auch muskelkraftbetriebene Fahrzeuge gewisse regulativ oder aus Gründen der Fahrsicherheit vorgegebene Höchstgeschwindigkeiten nicht überschreiten.
  • Es ist somit die Aufgabe der Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug bereit zu stellen, bei dem die Gefahr von einer Überschreitung vordefinierter Fahrzeuggeschwindigkeiten zumindest reduziert ist, bevorzugt vollständig verhindert ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, umfassend, eine erste, zumindest motorisch betreibbare, elektrische Maschine, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs wirkt, eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare, elektrische Maschine, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs über eine Betätigungseinrichtung eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine zentrale Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Kurbeleinrichtung eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads erzeugbar ist, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist die motorisch betreibbare elektrische Maschine bei Überschreiten einer in der Steuereinheit gespeicherten maximalen Drehzahl nlim des Antriebsrads in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen und/oder die Steuereinheit eingerichtet ist die motorisch betreibbare elektrische Maschine bei Überschreiten einer in der Steuereinheit gespeicherten maximalen, durch Muskelkraft erzeugten Drehzahl nlim des Antriebsrads in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen.
  • Erfindungsgemäß kann das elektrische Antriebssystem einen aktiven Bremseingriff in Form einer elektrischen Bremse (Rekuperation) bereitstellen. Insbesondere für vergleichsweise schwerere muskelkraftbetriebene Fahrzeuge, insbesondere auch mit zwei Achsen und mehr als zwei Fahrzeugrädern, ist es vorteilhaft, die mechanischen Bremsen zu schonen und eine notwendige Bremskraft zu rekuperieren. Der aktive Bremseingriff übergeht dabei bevorzugt nicht das Übertragungsverhalten der „digitalen Kette“. Die Regelkreise bleiben bevorzugt auch während des aktiven rekuperativen Bremseingriffs erhalten und werden weiter genutzt.
  • Die Regelung des elektrischen Antriebssystems kann folglich erkennen, dass ein Geschwindigkeitslimit erreicht ist, indem die aktuelle Raddrehzahl mit einem Vergleichswert nlim (entsprechend dem Speed-Limit) verglichen wird. In diesem Fall wird die Drehmomentvorgabe des Antriebsmotors umgeschaltet auf ein negatives Bremsmoment, welches bevorzugt mit wachsender Geschwindigkeitsdifferenz erhöht wird.
  • Die Speed-Limit-Funktion kann beispielsweise durch ein Einspeichern eines festen Speed-Limits erfolgen. Unabhängig von den sonstigen Bedingungen wird die maximale Fahrgeschwindigkeit somit fest limitiert. Dies kann mittels Fahrereingabe oder integrierter fester Limitierung erfolgen.
  • Grundsätzlich ist jedoch auch ein Adaptives Speed-Limit realisierbar, indem der Wert für die maximale Geschwindigkeit adaptiv ermittelt wird, und zwar in Form der größten, vorab mittels Pedalierung erzielten Geschwindigkeit. Es ist also weiter möglich, die Geschwindigkeit mittels zusätzlicher Muskelkraft bergab zu erhöhen. Nur für den Fall, dass der Fahrer langsamer tritt oder das Treten komplett einstellt, wird das Fahrzeug bergab nicht weiter beschleunigen als auf die vormals gefahrene Geschwindigkeit. Dies entspricht einem automatischem Bergabfahrmodus. Beide Optionen - fest eingespeichertes Speed-Limit als auch ein adaptives Speed-Limit - können auch zusammen umgesetzt sein.
  • Die eigentliche Regelungsstrategie zur Regelung der generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine bleibt besonders bevorzugt erhalten: Die Solldrehzahl der generatorseitigen Drehzahlregelung entspricht nach wie vor der Raddrehzahl (inklusive Verrechnung mit einem möglichen nachgestellten virtuellem Gang) und lässt so dasselbe Fahrgefühl entstehen, als würde ein Fahrer mit angezogener Bremse doch noch pedalieren wollen.
  • Die Funktionsweise kann auch anhand des folgenden Fahrszenario erläutert werden: Der Fahrer eines Chainless-Drive-Fahrzeugs fährt beispielsweise in hügeligem Terrain eine abschüssige Strecke, was ohne Bremseingriff zu einer Beschleunigung des Fahrzeugs über 25 km/h hinaus führen würde. Dies kann zulassungstechnisch erlaubt sein, wenn die virtuelle Antriebsunterstützung ab 25 km/h, wie bei einem Pedelec, deaktiviert wird und jegliche Zusatzgeschwindigkeit aus reiner zusätzlichen Muskelkraft und/oder Gefälle resultiert. Aus Sicherheitsgründen sollte die Geschwindigkeit aber in einer gewissen Form limitiert werden können, ohne dauerhaft die Bremse betätigen zu müssen, was durch das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem realisiert werden kann. Neben diesem wichtigen Sicherheitsaspekt kann es auch aus Komfortgründen interessant sein, dass das Fahrzeug bei abschüssigen Streckenabschnitten nicht selbstständig beschleunigt. Wird also in dem skizzierten Fahrszenario auf abschüssiger Strecke eine Geschwindigkeit von beispielsweise 25 km/h überschritten, wird das Antriebssystem in einem rekuperativen Betriebsmodus versetzt, so dass einer Beschleunigung des Fahrzeugs über diese Grenzgeschwindigkeit hinaus reglungstechnisch entgegengewirkt wird.
  • Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Das Fahrzeug ist bevorzugt mehrspurig, z.B. mit drei oder mehr Rädern ausgebildet. Es kann z.B. als ein ein- oder mehrspuriger Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter, als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet sein. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen Umschalter mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang sowie einem Ausgang aufweist, wobei an dem ersten Eingang eine erste Stellgröße zum motorischen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine und an dem zweiten Eingang eine zweite Stellgröße zum rekuperativen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine aufschaltbar ist und der Ausgang des Umschalters mit einer Drehmomentsteuerung der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Speed-limit-Funktion auf einfache und sichere Weise auf- bzw. abschaltbar ausgebildet ist.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Stellgröße MA_soll_mot ein Soll-Antriebsmoment und/oder die zweite Stellgröße MA_soll_rekup ein Soll-Bremsmoment repräsentiert. Da die motorisch betreibbare elektrische Maschine bevorzugt drehmomentgesteuert ist, muss die Speed-Limitierung über die Rekuperation auf Seiten des Generator-Regelkreises erfolgen. Die Information der Raddrehzahl wird der Generatorregelung als Sollvorgabe der eigenen Drehzahlregelung zugeführt und ist damit bekannt.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die in der Steuereinheit gespeicherte maximalen Drehzahl des Antriebsrads unveränderlich ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass beispielsweise gesetzlich vorgegebene Höchstgeschwindigkeiten nicht überschritten werden können.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die in der Steuereinheit gespeicherte maximalen Drehzahl des Antriebsrads veränderlich ist, insbesondere durch Eingabe eines Benutzers. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass eine Höchstgeschwindigkeit auch unterhalb einer gesetzlichen Höchstgeschwindigkeit gesetzt werden kann, um beispielsweise eine Höchstgeschwindigkeitsgrenze für Kinder bereitstellen zu können.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, das Soll-Bremsmoment MA_soll_rekup mit wachsender Differenz zwischen der gespeicherte maximalen Drehzahl nlim des Antriebsrads und der tatsächlich am Antriebsrad anliegenden Ist-Drehzahl nR_ist zu erhöhen. Diese Erhöhung kann einer Linearfunktion oder auch einer Potentialfunktion folgend ausgebildet sein.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die motorisch betreibbare elektrische Maschine in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment MG_soll für die generatorisch betreibbare elektrische Maschine anzusteuern.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die generatorisch betreibbare elektrische Maschine mittels einer Drehzahlregelung zu betreiben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 ein schematisches Blockschaltbild des elektrischen Antriebssystems
  • Die 1 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 1 für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug 100. Es besitzt eine erste, zumindest motorisch betreibbare, elektrische Maschine 2, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad 101 des Fahrzeugs 100 wirkt, sowie eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare, elektrische Maschine 3, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs 100 über eine Betätigungseinrichtung 15 eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Zur elektrischen Unterstützung der Pedalierbewegung des Fahrers, besitzt das elektrische Antriebssystem ferner eine Energiespeichereinrichtung 4 zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine zentrale Steuereinheit 5 zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine 3 und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine 2 in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Kurbeleinrichtung 15 eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads 101 erzeugbar ist.
  • Die Steuereinheit 5 ist eingerichtet, die motorisch betreibbare elektrische Maschine 2 in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment MG_soll für die generatorisch betreibbare elektrische Maschine 3 anzusteuern und die generatorisch betreibbare elektrische Maschine 3 mittels einer Drehzahlregelung zu betreiben.
  • Die generatorisch betreibbare elektrische Maschine 3 wird mittels einer Reglerkaskade umfassend einen Drehzahlregler 6 und einen Stromregler 7 betrieben, wobei zwischen Drehzahlregler 6 und Stromregler 7 eine Drehmomentensteuerung 8 angeordnet ist. Innerhalb der Drehmomentsteuerung 8 erfolgt die Berechnung des mehrphasigen Generatorsollstroms IG_soll und des Wirkfaktors cos(phi), wobei der Generatorsollstrom IG_soll gemeinsam mit dem mehrphasigen Generatoriststrom IG_ist auf einen Vergleicher geführt und das Vergleichsergebnis als Eingangsgröße dem Stromregler 7 zur Ansteuerung der generatorisch betreibbaren zweiten elektrischen Maschine 3 zugeführt wird.
  • Wie in der 1 ebenfalls dargestellt ist, ist die Steuereinheit 5 eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz Δn aus der Ist-Drehzahl nG_ist der generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine 3 und der Soll-Drehzahl nG_soll der generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine 3 das Generator-Sollmoment MG_soll als Sollwertvorgabe zur Ansteuerung der generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine 3 zu ermitteln. Die Soll-Drehzahl nG_soll der generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine 3 wird dabei durch Multiplikation der Istdrehzahl nR_­ist des Antriebsrads 101 mit einer Antriebsstrangübersetzung kn erzeugt.
  • Die 1 zeigt (auf der rechten Seite) des Weiteren, dass die Steuereinheit 5 eingerichtet ist, die motorisch betreibbare elektrische Maschine 2 mittels einer Reglerkaskade bestehend aus einer Drehmomentensteuerung 11 und einem Stromregler 12 zu betreiben. Die Steuereinheit 5 ist dabei eingerichtet aus dem Generator-Sollmoment MG_soll multipliziert mit einer vorbestimmten Momentenverstärkung kM ein Antriebsmotor-Solldrehmoment MA_soll zu erzeugen, in dessen Abhängigkeit die Ansteuerung der motorischen Antriebsmaschine 2 erfolgt. Mittels der Drehmomentensteuerung 11 wird das Antriebsmotor-Solldrehmoment MA_soll in einen mehrphasigen Antriebsmotor-Sollstrom IA_soll überführt, wobei der Antriebsmotor-Sollstrom IA_soll gemeinsam mit dem mehrphasigen Antriebsmotor-Iststrom IA_ist auf einen Vergleicher geführt und das Vergleichsergebnis als Eingangsgröße dem Stromregler 12 zur Ansteuerung der motorisch betreibbaren ersten elektrischen Maschine 2 zugeführt wird.
    Darüber hinaus veranschaulicht 1 (auf der linken Seite), dass die Steuereinheit 5 eingerichtet ist, aus dem Generator-Sollmoment MG_soll multipliziert mit einer vorbestimmten Momentenverstärkung kM das Antriebsmotor-Solldrehmoment MA_soll zu erzeugen, in dessen Abhängigkeit die Ansteuerung der motorischen Antriebsmaschine 2 erfolgt. Die Momentenverstärkung kM wird dabei durch einen Faktor gebildet ist, welcher einen Anteil zur Nachbildung einer Antriebsstrangübersetzung kn und einen Anteil zur Fahrerunterstützung ku umfasst.
  • Über die Energiespeichereinrichtung 4 wird entsprechend benötigte elektrische Energie abgerufen bzw. in diese erzeugte elektrische Energie eingespeist. Dabei kann das Energiemanagement der Energiespeichereinrichtung 4 ebenfalls durch Ansteuerung mittels der Steuereinheit 5 erfolgen.
  • Die Steuereinheit 5 ist ferner eingerichtet, die motorisch betreibbare elektrische Maschine 2 bei Überschreiten einer in der Steuereinheit 5 gespeicherten maximalen Drehzahl nlim des Antriebsrads 101 in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen und das Fahrzeug hierdurch abzubremsen.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 5 eingerichtet ist die motorisch betreibbare elektrische Maschine 2 bei Überschreiten einer in der Steuereinheit 5 gespeicherten maximalen, durch Muskelkraft erzeugten Drehzahl nlim des Antriebsrads 101 in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen, wodurch eine adaptive Speed-Limit-Funktion realisierbar ist.
  • Hierzu besitzt die Steuereinheit 5 eine Speed-Limit-Reglung 13 mit einem Umschalter 14, welcher mit einem ersten Eingang 16, einem zweiten Eingang 17 sowie einem Ausgang 18 versehen ist, und wobei an dem ersten Eingang 16 eine erste Stellgröße zum motorischen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine 2 und an dem zweiten Eingang 17 eine zweite Stellgröße zum rekuperativen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine 2 aufschaltbar ist und der Ausgang 18 des Umschalters 14 mit einer Drehmomentsteuerung 11 der zweiten elektrischen Maschine 2 verbunden ist.
  • Der Umschalter 14 erhält also als Input die eingestellte maximale Raddrehzahl nlim als auch die jeweils aktuelle Raddrehzahl nR_ist . Ist die aktuelle Ist-Drehzahl nR_ist des Antriebsrades 101 kleiner als die maximal erlaubte Raddrehzahl nlim, wird die reguläre Regelstrategie eingesetzt und das Generator Soll-Moment MG_soll als SollVorgabe für die Generierung der ersten Stellgröße MA_soll_mot bzw. des Antriebsdrehmoments MA_soll verwendet. Liegt die aktuelle Ist-Drehzahl des Antriebsrades 101 oberhalb der erlaubten maximalen Raddehzahl nlim, wird ein Regelglied 10 zugeschaltet, welches ein Bremsmoment MA_soll_rekup als Generatorsollmoment stellt. Die erste Stellgröße MA_soll_mot repräsentiert folglich ein Soll-Antriebsmoment und die zweite Stellgröße MA_soll_rekup ein Soll-Bremsmoment.
  • Die Steuereinrichtung 5 ist so eingerichtet, dass das Soll-Bremsmoment MA_soll_rekup mit wachsender Differenz zwischen der gespeicherte maximalen Drehzahl nlim des Antriebsrads 101 und der tatsächlich am Antriebsrad 101 anliegenden Ist-Drehzahl nR_ist erhöht wird, um den Bremsvorgang zu beschleunigen.
  • 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
    Antriebssystem
    2
    elektrische Maschine
    3
    elektrische Maschine
    4
    Energiespeichereinrichtung
    5
    Steuereinheit
    6
    Drehzahlregler
    7
    Stromregler
    8
    Drehmomentensteuerung
    10
    Regelglied
    11
    Drehmomentsteuerung
    12
    Stromregler
    13
    Speed-Limit-Reglung
    14
    Umschalter
    15
    Betätigungseinrichtung
    16
    Eingang
    17
    Eingang
    18
    Ausgang
    100
    Fahrzeug
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013012208 A1 [0004]

Claims (8)

  1. Elektrisches Antriebssystem (1) für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug (100), umfassend, eine erste, zumindest motorisch betreibbare, elektrische Maschine (2), welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad (101) des Fahrzeugs (100) wirkt, eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare, elektrische Maschine (3), welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (100) über eine Betätigungseinrichtung (15) eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, eine Energiespeichereinrichtung (4) zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine zentrale Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (3) und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (2) in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Kurbeleinrichtung (15) eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads (101) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, die motorisch betreibbare elektrische Maschine (2) bei Überschreiten einer in der Steuereinheit (5) gespeicherten maximalen Drehzahl (nlim) des Antriebsrads (101) in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen, und/oder die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, die motorisch betreibbare elektrische Maschine (2) bei Überschreiten einer in der Steuereinheit (5) gespeicherten maximalen, durch Muskelkraft erzeugten Drehzahl (nlim) des Antriebsrads (101) in einen rekuperativen Betriebsmodus zu versetzen.
  2. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) einen Umschalter (14) mit einem ersten Eingang (16), einem zweiten Eingang (17) sowie einem Ausgang (18) aufweist, wobei an dem ersten Eingang (16) eine erste Stellgröße zum motorischen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine (2) und an dem zweiten Eingang (17) eine zweite Stellgröße zum rekuperativen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine (2) aufschaltbar ist und der Ausgang (18) des Umschalters (14) mit einer Drehmomentsteuerung (11) der zweiten elektrischen Maschine (2) verbunden ist.
  3. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stellgröße (MA_soll_mot) ein Soll-Antriebsmoment und/oder die zweite Stellgröße (MA_soll_rekup) ein Soll-Bremsmoment repräsentiert.
  4. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Steuereinheit (5) gespeicherte maximalen Drehzahl des Antriebsrads (101) unveränderlich ist.
  5. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Steuereinheit (5) gespeicherte maximalen Drehzahl des Antriebsrads (101) veränderlich ist, insbesondere durch Eingabe eines Benutzers.
  6. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) eingerichtet ist, das Soll-Bremsmoment (MA_soll_rekup) mit wachsender Differenz zwischen der gespeicherten maximalen Drehzahl (nlim) des Antriebsrads (101) und der tatsächlich am Antriebsrad (101) anliegenden Ist-Drehzahl (nR_ist) zu erhöhen.
  7. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, die motorisch betreibbare elektrische Maschine (2) in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment (MG_soll) für die generatorisch betreibbare elektrische Maschine (3) anzusteuern.
  8. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, die generatorisch betreibbare elektrische Maschine (3) mittels einer Drehzahlregelung zu betreiben.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013012208A1 (de) 2013-07-17 2015-01-22 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013012208A1 (de) 2013-07-17 2015-01-22 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug

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