DE102021124175A1

DE102021124175A1 - Elektrofahrzeug mit Vibrationen zur Emotionalisierung von elektrischen Fahrzeugantrieben, Verfahren, Steuerung und Aktor hierfür

Info

Publication number: DE102021124175A1
Application number: DE102021124175.8A
Authority: DE
Inventors: Arthur HUELSMANN; Mient de Jong
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug 1 mit einem elektrisch betriebenem Antriebsmotor, mit einer Vielzahl an Aktoren, die jeweils eine Erstfunktion im Elektrofahrzeug 1 wahrnehmen, wobei zumindest ein Aktor 15 zumindest eine Zusatzfunktion durch ein zusätzliches Einwirken auf ein oder mehrere Nutzer des Elektrofahrzeugs 1 aufweist, und mit einer Steuerung 16 der Zusatzfunktion, wobei zumindest der eine Aktor 15 zur Erzeugung der Zusatzfunktion bei einem Betrieb des Elektrofahrzeugs 1, insbesondere bei einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs 1 mittels der Steuerung 16 zusätzlich angesteuert wird und eine Aktion des Aktors 15 auslöst, die für den oder die Nutzer als Vibration wahrnehmbar ist. Des Weiteren werden ein dazugehöriges Verfahren, eine Steuerung 16, ein Aktor 15, ein Wearable wie auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor, ein Verfahren zum Erzeugen einer durch einen Nutzer wahrnehmbaren Vibration in einem Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor, einen Aktor für ein vorgeschlagenes Elektrofahrzeug und eine Steuerung für einen Aktor in einem Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor. Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, mittels dem ein Aktor so betrieben werden kann, dass Vibrationen wie vorgeschlagen erzeugt werden.
Vibrationen im Fahrzeug zu erzeugen, ist bekannt. Oftmals sind Vibrationen als haptische Signale eher geeignet, die notwendige Aufmerksamkeit des Fahrers auf eine aktuelle Situation zu richten als akustische Warnsignale. Daher wird eine Vibration beispielsweise an einem Lenkrad erzeugt, wobei dieses beispielsweise mittels eines Spurhalteassistenten erfolgt. Ein Beispiel diesbezüglich geht aus der DE 10 2005 036 219 A1 hervor, bei der der Spurhalteassistent auch mittels eines Gegenlenkens zusätzlich eingreift. Zum anderen ist es bekannt, dass Vibrationen erzeugt werden, die einem anderen Zwecke dienen. Aus der WO 2017/025204 A1 geht ein Fahrzeugsitz hervor, der eine Massageeinrichtung aufweist. Die Massageeinheiten sollen bei einer im Musiksystem des Fahrzeugs laufenden Musik, aus der ein Steuersignal generiert wird, beispielsweise Vibrationsmassagen ermöglichen. Diese Vibrationsmassagen werden durch die Ansteuerung unterschiedlich positionierter Massageeinheiten erzeugt. Wird musikbedingt eine tiefe Frequenz gespielt, angegeben werden 80 bis 100 Hz, sollen diese bei denjenigen Massageeinheiten umgesetzt werden, die in einem unteren Bereich wie einem Sitzpolster oder einem Unterbau des Sitzes angeordnet sind. Mittel- und Hochtöne wiederum sollen zu einer Ansteuerung von Massageeinheiten im oberen Bereich des Sitzes führen. Aus der DE 10 2017 212 195 A1 geht wiederum ein Fahrzeug hervor, welches ein Verfahren zur Ansteuerung wie auch Verwendungen in Vibrationseinheiten beschreibt. Die dort dargestellten verschiedenen Vibrationseinheiten werden dazu genutzt, eine direkte taktile Rückmeldung mittels spürbarer Vibrationen basierend auf realen aktuellen Antriebsparametern zu erzeugen. Unterschiedliche Charakteristika einer Vibration für eine Vibrationseinheit sollen einstellbar sein, beispielsweise mittels eines Fahrererlebnisschalters. Bevorzugt sind die Vibrationseinheiten auch hier in einem der Fahrzeugsitze integriert, wobei eine Vibrationseinheit bevorzugt elektrische Rotationsmotoren, aber auch andere spezielle Vibrationsmotoren aufweisen kann. Eine Ansteuerungseinrichtung der Vibrationseinheit kann bei einem Volllastbetrieb des Fahrzeugs ein maximal starkes Steuersignal und damit eine maximale Stärke der Vibrationseinheit erzeugen und bei Teillastbetrieb zu einer entsprechenden reduzierten Stärke des Steuersignals und damit einer Reduzierung der Vibration führen. Verschiedene Parameter werden beschrieben, mit denen dieses umsetzbar sein soll. Auch die Überlagerung verschiedener Steuersignale an einer Steuereinrichtung, die jeweils spezifische Antriebsparameter kennzeichnen, zur Anregung einer Vibrationseinheit wird beschrieben, ebenso wie die Nutzung von Kennfeldern und Kennlinien. Mittels der Vibrationseinheiten sollen Charakteristika der Klangart erzeugt werden, wie sie bei Verbrennungsmotoren mit 4-, 5-, 6-, 8- oder 10-Zylindern sich einstellen können. So wird für die Erzeugung der Charakteristik eines 4-Zylinder 4-Takt Verbrennungsmotors ein Frequenzbereich der Vibrationen zwischen ca. 30 Hz und 200 Hz und bei einem 8-Zylinder 4-Takt Verbrennungsmotor ein Frequenzbereich von 60 Hz bis 400 Hz für die zu erzeugenden Vibrationen vorgesehen. Auch ein hohes Turbopfeifen soll durch hochfrequente Vibrationen im Elektrofahrzeug nachstellbar sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, in einem elektromotorisch angetriebenen Fahrzeug eine vereinfachte Emotionalisierung des Fahrbetriebs zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird mit einem Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor mit den Merkmalen des Anspruches 1, mit einem Verfahren zum Erzeugen einer durch einen Nutzer wahrnehmbaren Vibration in einem Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7, einem Aktor für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 8, einer Steuerung für einen Aktor mit den Merkmalen des Anspruches 9 und einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung wie auch den Figuren hervor. Die Erfindung ist hierbei nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können ein oder mehr Merkmale aus einer Ausgestaltung mit ein oder mehr Merkmalen aus einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausführungen verknüpft werden. Insbesondere sind die jeweiligen Ausgestaltungen nicht beschränkend zu verstehen sondern als Beispiele für die Erfindung.
Es wird ein Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor vorgeschlagen, mit einer Vielzahl an Aktoren, die jeweils eine Erstfunktion im Fahrzeug wahrnehmen, wobei zumindest ein Aktor zumindest eine Zusatzunktion durch ein zusätzliches Einwirken auf zumindest einen Nutzer des Elektrofahrzeugs aufweist, und mit einer Steuerung der Zusatzfunktion, wobei zumindest der eine Aktor zur Erzeugung der Zusatzfunktion bei einem Betrieb des Elektrofahrzeugs, insbesondere einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs zusätzlich mittels der Steuerung angesteuert wird und eine Aktion auslöst, die zumindest für den Nutzer als Vibration wahrnehmbar ist.
Das Elektrofahrzeug kann ein oder mehr Antriebsmotoren aufweisen. So kann ein Antriebsstrang vorgesehen sein, in dem der elektrisch betriebene Antriebsmotor eingebunden ist, um ein, zwei, drei oder vier Räder anzutreiben, je nach Antriebskonzept, dauerhaft oder auch nur zeitlich beschränkt, zum Beispiel durch Zuschalten. Auch können es mehr Räder sein, je nach Elektrofahrzeug. Das Elektrofahrzeug kann ein Zweirad, ein Dreirad oder auch ein Passagierfahrzeug sein. Das Elektrofahrzeug kann auch ein Sportgerät oder auch ein Lastkraftwagen sein. Auch andere Fahrzeuge, die zum Beispiel vier Räder aufweisen, können mittels zumindest eines elektrisch betriebenen Antriebsmotors hier wie vorgeschlagen ausgerüstet sen. Ein oder mehr Antriebsmotoren können die Antriebsräder auch direkt antreiben, ohne einen Antriebsstrang. Beispielsweise können der oder die elektrisch betriebenen Antriebsmotoren Nabenmotoren sein oder in unmittelbarer Nähe zu der jeweiligen Radnabe angeordnet und dieses mittels Übersetzung antreiben. Das Elektrofahrzeug ist vorzugsweise straßengebunden, kann aber auch ein Off-Road-Fahrzeug sein. Ebenfalls kann das Elektrofahrzeug auch ein Wasserfahrzeug sein, welches über einen elektrischen Antrieb verfügt. Neben landwirtschaftlich genutzten Elektrofahrzeugen können auch elektrisch betriebene Kleinfahrzeuge wie zum Beispiel Gabelstapler, fahrbare Krankenstühle oder ähnliches ein oder mehr Aktoren mit Zusatzfunktion aufweisen.
Das Elektrofahrzeug weist ein oder mehr Aktoren auf, die jeweils eine Erstfunktion im Fahrzeug wahrnehmen. Das können Aktoren sein, die für ein oder mehrere Assistenzsysteme eingesetzt werden. Ebenfalls können dieses Aktoren sein, die beispielsweise für eine Sitzverschiebung, für eine Sitzeinstellung, für eine Massageeinrichtung in einem Sitz genutzt werden. Die Aktoren können aber ebenfalls dazu eingesetzt sein, Schwingungen zu dämpfen, zum Beispiel in einem Antriebsstrang, in einer Karosserie, in einem Fahrwerk. Auch Aktoren, die eine Öffnung, eine Schließung oder eine sonstige Funktion haben, sind prinzipiell einsetzbar. Die Erstfunktion ist mit einer Aufgabe verbunden, die bisher ohne Vibrationserzeugung oder aber mit einer Vibrationserzeugung einherging. Das Steuersignal, was bisher dann die Vibration erzeugte, war jedoch zu einem anderen Zweck, beispielsweise zur Erzeugung einer Aufmerksamkeit, wie es bei Assistenzsystemen häufig der Fall ist. Das Steuersignal dient aber nicht zur Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit von einem Antriebsparameter, insbesondere nicht in Abhängigkeit von einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs. Im Sinne der Erfindung sind bevorzugt nur diejenigen Aktoren betroffen, deren Erstfunktion ohne Vibrationserzeugung in Abhängigkeit von einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs auskommt, deren Zusatzfunktion hingegen im Betrieb des Elektrofahrzeugs zu einer wahrnehmbaren Vibration für den oder die Nutzer führt, in Abhängigkeit von vorzugsweise der Beschleunigung des Elektrofahrzeugs.
Weiterhin kann für die Zusatzfunktion Einfluss auf die zu erzielende Vibration durch Einflussnahme auf Ordnungsverläufe in Abhängigkeit von einer Antriebsmotordrehzahl und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, auf die Frequenz der Vibration, bevorzugt wird angestrebt, diese zwischen 10 Hz und 40 Hz anzustreben, und/oder auf die Amplitude der Vibration, beispielsweise in Abhängigkeit von der Antriebslast und/oder Fahrzeuglängsbeschleunigung erfolgen. Frequenz wie auch Amplitude können zum Beispiel während des Beschleunigungsvorganges des Elektrofahrzeugs sich ändern, zum Beispiel in Abhängigkeit der aufgenommenen Parameter. Wird beispielsweise zu Beginn eine extrem starke Beschleunigung durch den Nutzer gefordert, kann dieses in einer größeren Amplitude und einer tieferen Frequenz sich widerspiegeln. Verschiedene Vibrationsszenarien sind für verschiedene Beschleunigungsvorgänge auch voreinstellbar.
Die Nutzung eines Aktors, der mehrfach zu unterschiedlichen Zwecken ansteuerbar ist, erlaubt die Einsparung von zusätzlicher Hardware. Der zur Verfügung stehende Platz in Konsolen, an Lenksäulen, in Lenkrädern aber auch in Sitzen wird aufgrund der Notwendigkeit, auch anderes unterbringen zu müssen, immer geringer. Die Mehrfachnutzung des Aktors erlaubt es daher, auch bei geringem Raumangebot verschiedene Funktionalitäten so wie beschrieben trotzdem unterbringen zu können.
Der vorgeschlagene Aktor kann zumindest einen, aber auch zwei oder mehrere Signaleingänge aufweisen. Diese können zum Beispiel je nach Aufbau des Aktors und dessen interner Verschaltung sich dort überlagern. Auch sind Überlagerungen verschiedener Signale vorab in einem Steuergerät möglich, welches zumindest einen, insbesondere aber auch zwei oder mehr Eingänge aufweisen kann, mittels der jeweilige Eingangssignale aufnehmbar und auswertbar sind. Eine Auswertung im Steuergerät kann dazu führen, dass es nur eines Ausgangs zum Aktor bedarf, da ein resultierendes Steuersignal im Steuergerät gebildet wird. Die Steuerung des Aktors wie auch seiner Zusatzfunktion ist vorzugsweise mit der Steuerung der Erstfunktion des Aktors gekoppelt. Vorzugsweise sind beide Steuerungen in einem Steuergerät untergebracht. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Steuerung der Erstfunktion in einem anderen Steuergerät erfolgt als die Steuerung der Zusatzfunktion. Der Aktor kann direkt mit einem Steuergerät verbunden sein oder aber erhält die Signale indirekt, beispielsweise über ein anderes Steuergerät. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerung im bzw. am Aktor angeordnet ist, der Aktor seine Steuerung selbst übernimmt. Dafür kann das eingehende Signal beispielsweise direkt ein Signal sein, welches eine Beschleunigung des Elektrofahrzeugs charakterisiert.
Auch kann der Aktor zumindest eine bidirektionale Verbindung zur Steuerung und zum Steuergerät aufweisen. Das ermöglicht, dass der Aktor selbst ein oder mehr Parameter aufnehmen und an das Steuergerät übersenden kann. Es besteht die Möglichkeit, dass das Steuergerät und/oder der Aktor in einem Netzwerk des Elektrofahrzeugs eingebunden sind. Das Netzwerk kann ein Bussystem sein, vorzugsweise ein CAN-Bussystem, Flexray, Ethernet oder ein anderes System, was vorzugsweise auch Informationen zu Antriebsparametern aufweist, vorzugsweise zu einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs. Das System kann drahtgebunden aufgebaut sein, kann aber auch eine nichtdrahtgebundene Einbindung von ein oder mehr Komponenten aufweisen oder aber eine vollständige nichtdrahtgebundene Kommunikation ermöglichen. Nichtdrahtgebundene Kommunikation wird zum Beispiel mittels Funkverbindungen, darunter WiFi, Bluetooth für den Nahbereichsfunk, LTE und/oder 5G für die Mobilfunk-Kommunikation und/oder für die Informationsübertragung erzielt. Der Aktor bzw. dessen Steuergerät können in ein Bordnetz des Elektrofahrzeugs eingebunden sein, in welchem auch weitere Steuergeräte eingebunden sind, beispielsweise Steuergeräte wie Motorsteuergeräte, Getriebesteuergeräte, sofern vorhanden, Bremssteuergeräte, Fahrerassistenzsteuergeräte wie zum Beispiel für eine automatische Distanzregelung ACC, einen Spurhalteassistent, einen Spurwechselassistent, einen Notbremsassistent und/oder einen Stauassistent. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn auch andere Sensoren und Aktoren in dem Bordnetz eingebunden sind. Beispiele sind Raddrehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren, Ultraschall-Sensoren, RADAR-Sensoren, GPS-Sensoren und andere, Weg- wie auch Geschwindigkeitssensoren. Insbesondere auch Beschleunigungssensoren in Form von piezoelektrischen, kapazitiven oder auch piezoresistiven Sensoren. Andere Aktoren, die nicht zur Vibrationserzeugung genutzt werden, sind beispielsweise Magnetventile, Stellmotoren oder Stellglieder, Heizelemente und anderes.
Zum Erzeugen der Vibration als Zusatzfunktion wird der Aktor angesteuert. Dadurch wird eine Aktion des Aktors ausgelöst. Dadurch wiederum kommt es dazu, dass der Nutzer eine Vibration wahrnimmt. Bevorzugt wird die Vibration als Körperschall übertragen. Gemäß einer Ausgestaltung kann der Aktor selbst die Vibration erzeugen. Hierbei kann der Aktor beispielsweise in Form eines elektrischen Rotationsmotors vorliegen mit oder auch ohne Bürsten. Der Rotationsmotor weist beispielsweise eine rotierende Schwungmasse auf. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass ein Vibrationsmotor, beispielsweise ein LRA-Aktor, ein CVM-Aktor, ein ERM-Aktor oder ein sonstiger Vibrations-Aktor zum Einsatz kommt. LRA ist hierbei die Abkürzung für Linear Resonant Actuator, CVM für Coin Vibration Motor und ERM für Eccentric Rotating Mass.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der Aktor beispielsweise als Dämpfungsglied eingesetzt, also in der Lage, eine Vibrationsentstehung oder auch Weitergabe zumindest zu vermindern, wenn nicht sogar zu verhindern. Auch als adaptiver Schwingungstilger kann ein Aktor fungieren. Wird der Aktor im Rahmen seiner Zusatzfunktion jedoch aktiviert, wird die verhinderte bzw. verminderte Vibration nunmehr soweit zugelassen, dass es der Nutzer als Vibration wahrnehmen kann.
Neben den schon genannten Aktoren, insbesondere Vibrationsmotoren, können auch andere zum Einsatz kommen, beispielsweise druckluftbetriebene Turbinenvibratoren, wie sie bei Schüttgütern genutzt werden und zum Beispiel auch bei Lastkraftwagen und Fahrzeuganhängern zum Einsatz kommen, wenn Schüttgüter entladen werden sollen. Auch können Zusatzluftfedern genutzt werden, einerseits zur Dämpfung von Vibrationen, andererseits durch gezielte Einwirkung zum Durchlassen und/oder Erzeugen von Vibrationen. Ebenso können ein oder mehrere piezoelektrische Aktoren gesteuert bzw. geregelt werden, um die Zusatzfunktion wahrzunehmen. Auch elektromagnetische Aktoren sind einsetzbar, wie sie beispielsweise bei aktiven Schwingungssystemen einsetzbar sind, bei denen über einen Sensor die wirkenden Schwingungen gemessen und sodann der Aktor eine Schwingung mit gleicher Amplitude aber Phasenverschiebung von 180° zur Kompensation aufweist. Auch können pneumatische Aktoren, magnetorestriktive, magneto- und elektrorheologische wie auch dielektrische, beispielsweise dielektrische Elastomer-Aktoren, beispielsweise als aktive bzw. adaptive Lager eingesetzt werden. Lagenaktoren können auch in Form von übereinander geordneten Stapeln wie aber auch in Rollen ihre jeweilige Funktion wahrnehmen. Bevorzugt werden auch unterschiedliche Aktoren gemeinsam wie auch getrennt voneinander eingesetzt, wobei für die Erzeugung einer Vibration der Zugriff auf mehrere Aktoren, gleiche Aktoren und/oder unterschiedliche Aktoren, ebenfalls möglich ist.
Des Weiteren können Sensoren wie auch Aktoren zusammen wie auch getrennt voneinander vorliegen. So kann beispielsweise ein additives Herstellungsverfahren genutzt werden, um Sensoren wie auch Aktoren in Bauteilen anzuordnen, wie beispielsweise einem Lenkrad, einer Pedalerie, einem Armaturenbrett, einem Sitz oder einem sonstigen Bereich des Elektrofahrzeugs. Auch können entsprechende elektrische Leitungen und Verbindungen dadurch hergestellt werden. Eine Kombination von Sensor und Aktor in einem Bauteil ist dadurch ebenfalls möglich.
Eine über die Zusatzfunktion erzeugte Vibration dauert gemäß einer Weiterbildung mindestens eine Sekunde, vorzugsweise mindestens zwei Sekunden an. Die Vibrationsdauer kann weiterhin auch eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Auslöseschwelle vorgesehen sein. Beispielsweise ist ein nur kurzes Tippen auf das Gaspedal, was beispielsweise nur unterhalb einer Sekunde andauert, nicht ausreichend dafür, eine Vibration über die Zusatzfunktion auszulösen. Andererseits kann bei einem Erkennen eines Durchtretens des Gaspedals, eines Kick-Down, die Vibrationserzeugung sofort beginnen. Auch kann die Größe der Beschleunigung und/oder der Beschleunigungsänderung selbst ein Parameter dafür sein, der beeinflusst, ob eine Vibration erzeugt wird und/oder in welcher Stärke die Vibration erzeugt wird.
Vorzugsweise weist jeder Sitz im Fahrzeug zumindest einen Aktor mit Zusatzfunktion auf. Je nach Befindlichkeit des jeweiligen Nutzers besteht die Möglichkeit, die direkt in dem Sitz mittels der Zusatzfunktion erzeugbare Vibration auch abzuschalten. Wird beispielsweise auf dem Sitz ein Kleinkind transportiert, beispielsweise in einer Babyschale, kann das Abschalten der Vibration parallel zur Abschaltung des Airbags ermöglicht sein. Bevorzugt wird mit dem Abschalten des Airbags gleichzeitig die Vibration abgeschaltet. Eine weitere Ausgestaltung sieht hingegen vor, dass ein Umschalten erfolgt, beispielsweise hin zu einer anderen Form einer Vibration. Beispielsweise kann bei einem Kleinkind in der Babyschale mit dem Abschalten des Airbags ein Umschalten erfolgen: der Aktor kann beispielsweise eine Vibration erzeugen, die bei Übertragung auf das Kleinkind für dieses als positiv akzeptiert wird, beispielsweise durch ein Einschlafen, durch ein Beruhigen bemerkbar ist. Entsprechend kann das Umschalten bewirken, dass eine durchgehende Vibration erzeugt wird, zum Beispiel zum Entspannen.
Im Elektrofahrzeug besteht auch die Möglichkeit, nutzerselektiv wie auch sitzselektiv eine Änderung vorzunehmen. Die Änderung kann das Ein- bzw. Ausschalten der Zusatzfunktion umfassen. Es kann aber auch eine Veränderung der Zusatzfunktion sein. Das kann eine ganz andere Zusatzfunktion bedeuten, es kann aber auch bedeuten, dass die Vibration änderbar einstellbar ist. So kann ein Fahrer des Elektrofahrzeugs für sich eine andere Vibrationserzeugung wünschen als ein Mitfahrer, beispielsweise ein Beifahrer. Mitfahrer im Fond des Elektrofahrzeugs können sich wiederum eine ganz andere Zusatzfunktion wünschen, beispielsweise ein geringeres Vibrieren als im Fahrersitz, beispielsweise nur ein dezentes Vibrieren. Gemäß einer Ausgestaltung ist es dabei vorgesehen, dass eine Nutzererkennung sitzbezogen vorhanden ist. Über Voreinstellungen kann dann die Zusatzfunktion, insbesondere die Vibration, nutzerselektiert dem jeweiligen Sitz automatisiert zugeordnet werden, den der jeweilige Nutzer dann einnimmt. Eine Grundeinstellung ist ebenfalls wählbar mittels eines Fahrererlebnisschalters, oftmals auch als FES abgekürzt.
Bevorzugt ist das Elektrofahrzeug zumindest für ein autonomes Fahren der Stufe 3 schon ausgerüstet, wenn es sich um ein Straßenfahrzeug handelt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Elektrofahrzeug entsprechend der Stufe 4 bzw. der Stufe 5 in der Lage ist, autonom zu fahren. Handelt es sich um ein anderes Elektrofahrzeug, beispielsweise ein Off-Road-Fahrzeug, ein landwirtschaftlich genutztes Fahrzeug wie ein Trecker, eine Zugmaschine, ein Fluggerät mit elektrischem Antrieb, kann auch dort eine Zusatzfunktion eines Aktors bei einem autonomen Sich-Fortbewegen, beispielsweise mittels eines Autopilot-Systems, ermöglicht sein. Nimmt das Elektrofahrzeug gegebenenfalls am Straßenverkehr teil, kann es ebenfalls mindestens der Stufe 3 des autonomen Fahrens unterliegen, bevorzugt aber der autonomen Fahrstufen 4 oder 5. Auch kann das Elektrofahrzeug schlafende Funktionen besitzen, die erst nach Freigabe ihre Funktion für das autonome Fahren der Stufe 4 oder 5 erfüllen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Aktor mit Zusatzfunktion ein auf das Lenkrad einwirkender Aktor eines Spurhalteassistenten als Erstfunktion ist, der zusätzlich bei einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs eine Vibration des Lenkrads auslöst. Die Vibration ist vom Beschleunigen abhängig. Das Beschleunigen in diesem wie auch in anderen Ausgestaltungen kann direkt zum Beispiel mittels eines Beschleunigungssensors, am Elektroantrieb, mittels eines Raddrehsensors und/oder einer GPS-Auswertung ermittelt werden. Auch andere direkte Messmittel können genutzt werden. Zum Beispiel besteht auch die Möglichkeit, piezoelektrische, piezoresistive oder auch kapazitive Beschleunigungssensoren zu verwenden. Des Weiteren kann ein Aktor auch den Beschleunigungssensor selbst aufweisen. In diesem Fall kann das Beschleunigungssignal in die Steuerung des Aktors direkt eingehen, insbesondere wenn die Steuerung ebenfalls mit dem Aktor in einem Bauteil kombiniert ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Beschleunigung indirekt zu ermitteln, beispielsweise über eine Stellung des Gaspedals bzw. einer Änderungsgeschwindigkeit der Gaspedalstellung. Auch kann die Beschleunigung über die Stromaufnahme bzw. deren Änderung, die Spannungsänderung bzw. deren Änderung am Elektroantrieb oder auch an dem Akkumulator detektiert werden. Ebenfalls ist die Beschleunigung über Kennlinien bzw. die Auswertung von Kennfeldern möglich.
Der Aktor mit Erst- und Zusatzfunktion kann wie oben schon ausgeführt ein auf einen Sitz des Fahrzeugs einwirkender Aktor sein. Der Aktor mit Erst- und Zusatzfunktion kann auch ein auf das Gaspedal und/oder den Boden des Fahrzeugs einwirkender Aktor sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass neben zumindest dem einen Aktor mit der Zusatzfunktion auch ein oder mehr Aktoren im Elektrofahrzeug angeordnet sind, die nur diese Zusatzfunktion aufweisen. Hierbei kann es sich um Aktoren handeln, wie sie oben aus dem beschriebenen Stand der Technik hervorgehen und bekannt sind, ebenso wie deren Steuerung und Betriebsweise, auf die im Rahmen der Offenbarung hier jeweils verwiesen wird.
Weiterhin sieht eine Ausgestaltung vor, dass im Elektrofahrzeug ein Filtersystem vorhanden ist, mittels dem, beispielsweise in einem Antriebsstrang des Elektrofahrzeugs, ein bestimmtes Frequenzband in Abhängigkeit von einem Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs als Vibration an den Nutzer übertragbar ist. Beispielsweise kann ein Dämpfersystem vorgesehen sein. Wird zum Beispiel eine Beschleunigung festgestellt, kann das Dämpfersystem derart beeinflusst werden, dass die Dämpfung verändert wird, vorzugsweise so, dass eine Frequenz zwischen 10 Hz und 40 Hz nicht bzw. nicht mehr vollständig gedämpft wird. Die dadurch durchgelassene Vibration kann sich beispielsweise mittels Körperschallübertragung auf den Nutzer aufprägen. So geht zum Beispiel aus der DE 10 2012 224 294 A1 ein Antriebssteuerungssystem eines Elektrofahrzeugs hervor, welches eine Dämpfung erzeugter Vibrationen vorsieht. Die Vibration kann von außen, aus dem Antriebsstrang wie auch aus dem Elektromotor stammen. Das dort vorgestellte System wie auch Verfahren wird zwar anhand eines Hybridsystems erläutert, ist aber auch an einem reinen Elektroantrieb wie hier darstellbar. Mit einem Hoch- und einem Tiefpassfilter werden nichtgewünschte Vibrationen mittels einer Antiruckelsteuerung unterdrückt. Dafür wird eine aufhebende Vibration erzeugt, wofür ein sogenannter Antiruckel-Kompensationsdrehmoment-Generator eingesetzt werden soll. Ausgehend von der dargestellten Ausführung in dieser Druckschrift, auf die im Umfang der Offenbarung verwiesen wird, besteht die Möglichkeit, die dort beschriebenen Mittel so zu verändern, dass zum Beispiel bei einem Beschleunigen die ansonsten gedämpften Vibrationen nicht oder nur teilweise gedämpft werden. Dazu können die Filter, die Phasenverzögerungseinheit oder sonstiges einer Änderung unterworfen werden. Der Aktor ist in diesem Falle die entworfene Steuerung hierfür, wobei die Erstfunktion die Dämpfung wie gewünscht ist. Zusatzfunktion und damit abweichend von der Erstfunktion ist damit das Zulassen einer Vibration, wenn dieses gewünscht ist, beispielsweise durch den Nutzer beim Beschleunigen des Elektrofahrzeugs. Der Aktor kann daher nicht nur als Bauteil sondern auch als Schaltelement, beispielsweise auf einer Platine, auf einem Chip, vorgesehen sein.
Weiterhin ist eine Ausgestaltung vorgesehen, bei der die Auswirkung der Vibration auf den Nutzer mitaufgenommen wird. Heutzutage haben eine Vielzahl an Nutzern eine Uhr oder ein Fitnessarmband, welches in der Lage ist, persönliche Daten wie Blutdruck, Herzschlag, Sauerstoffgehalt oder auch Zuckerspiegel aktuell zu erfassen und auszuwerten. Eine Vielzahl dieser persönlichen Wearables weisen eine Datenübertragungsverbindung auf, beispielsweise über LTE, Bluetooth oder eine sonstige drahtlose Funkverbindung oder auch drahtgebundene Verbindung. Diese ist mit dem Elektrofahrzeug koppelbar. Durch Zustimmung, dass aktuell aufgenommene Messwerte des Nutzers übertragen werden können, besteht die Möglichkeit, die erzeugte Vibration hinsichtlich der Auswirkung auf den jeweiligen Nutzer in Abhängigkeit von zumindest einem persönlichen aktuell ermittelten Körperzustand anpassen zu können. Beispielsweise kann ein Feedback erfolgen, was dazu führt, dass zum Beispiel die Vibrationsstärke, ihre Frequenz und/oder ihre Dauer beim Beschleunigen auf Basis des ermittelten Körperzustands geändert wird. Daher wird gemäß eines weiteren Gedankens der Erfindung, der auch unabhängig von der Idee einer Zusatzfunktion eines Aktors weiterverfolgbar ist, das Elektrofahrzeug so vorgesehen, dass es mit einem Wearable des Nutzers gekoppelt ist, das Wearable eine Datenaufnahme aufweist, die einen Zustand des Nutzers kennzeichnet, und zumindest eine Funktion im Elektrofahrzeug, hier die Zusatzfunktion, in Abhängigkeit von Daten aus der Datenaufnahme anpassbar ist. Auch wird vorgeschlagen, ein Wearable zum Koppeln mit einem Elektrofahrzeug vorzusehen, wobei das Wearable eine Datenaufnahme von körperbezogenen Daten eines Nutzers des Elektrofahrzeugs aufweist, eine Datenübertragung zumindest zu dem Elektrofahrzeug hat und ein Feedback zur Wirkung zumindest einer Vibration als Zusatzfunktion auf den Nutzer übermittelt. Wearables sind im Sinne der Erfindung persönlich tragbare Minicomputer mit Sensoren, die durch den Nutzer getragen werden, insbesondere zumindest hautnah, bevorzugt direkt auf der Haut. Das können Kleidungsstücke wie auch die oben genannten Uhren oder Fitnessarmbänder sein, aber auch Datenbrillen. Auch besteht die Möglichkeit, im Nutzer implementierte Sensorchips hierfür zu nutzen, wie sie beispielsweise für die Feststellung des aktuellen Blutzuckerspiegels existieren. Die Kopplung des Wearables kann direkt mit dem Elektrofahrzeug erfolgen. Es besteht aber auch die Möglichkeit einer indirekten Kopplung, beispielsweise durch einen Mittler zwischen Wearable und Elektrofahrzeug. Der Mittler kann beispielsweise ein mobiles Telefon oder ein sonstiger tragbarer, persönlich zuordbarer Computer sein. Beispielsweise kann der Mittler in der Lage sein, eine notwendige datenschutzrechtliche Genehmigung des Nutzers zur Übertragung der physiologischen Daten des Nutzers an das Elektrofahrzeug zu überwachen. Die Daten können wiederum im Rahmen einer Steuerung genutzt und verarbeitet werden.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer durch einen Nutzer wahrnehmbaren Vibration in einem Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor vorgeschlagen, mit einer Steuerung und mit einem Aktor mit einer Erstfunktion und einer Zusatzfunktion, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- ein Erkennen eines Betriebszustands und/oder eines Betriebswunsches mit Hinsicht auf den elektrisch betriebenen Antriebsmotor,
- ein Ansteuern von zumindest ein oder mehrere Aktoren zum Ausführen der Zusatzfunktion zur Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit vom erkannten Betriebszustand und/oder Betriebswunsch.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht einen Aktor für ein Elektrofahrzeug wie oben und auch wie nachfolgend beschrieben vor, wobei der Aktor eine Erstfunktion und eine Zusatzfunktion aufweist, wobei die Zusatzfunktion vorsieht, dass der Aktor mittels einer Steuerung zusätzlich ansteuerbar in Abhängigkeit von einem Betriebsbereich und/oder Betriebswunsch hinsichtlich des elektrisch betriebenen Antriebmotors ist zur Erzeugung einer Vibration in dem Elektrofahrzeug.
Wiederum ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht eine Steuerung für einen Aktor in einem Elektrofahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor vor, wobei die Steuerung ein Erkennen eines Betriebszustands und/oder eines Betriebswunsches aufweist und zumindest ein oder mehrere Aktoren, die jeweils eine Erstfunktion wahrnehmen, zusätzlich für eine Zusatzfunktion angesteuert werden zur Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit vom erkannten Betriebszustand und/oder Betriebswunsch.
Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt für ein Elektrofahrzeug wie hier offenbart beschrieben, wobei das Computerprogrammprodukt einen Code aufweist, der in dem Elektrofahrzeug einen Aktor im Rahmen von dessen Zusatzfunktion zumindest ansteuert. Hierzu kann das Computerprogrammprodukt in einer Steuerung bzw. einem Steuergerät hinterlegt sein und dort ausgeführt werden. Auch kann das Computerprogrammprodukt auf zwei oder mehr Steuergeräte zugreifen, ebenso wie es auch redundant hinterlegt sein kann. Das Computerprogrammprodukt kann auch mittels einer App ausgeführt werden. Die App ist beispielsweise auf einem Computer des Elektrofahrzeugs aufgespielt. Auch kann das Computerprogrammprodukt mit anderen Programmprodukten zusammenwirken, ebenso mit ein oder mehreren Apps, die zum Beispiel auf einem Wearable und/oder einem Mittler wie oben beschrieben laufen.
Weitere Ausgestaltungen und Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und ihrer jeweiligen Beschreibung hervor. Diese sind jedoch nicht beschränkend, sondern beispielhaft aufzufassen. Ein oder mehr Merkmale aus einer Ausgestaltung können mit ein oder mehr Merkmalen aus ein oder mehreren anderen Ausgestaltungen, die oben und/oder nachfolgend beschreiben sind, zu neuen Ausführungen verknüpft werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs mit unterschiedlichen Vibrationen, die mittels Erst- wie auch Zusatzfunktion beeinflussbar sind,
2 eine beispielhafte Darstellung einer sitzbezogenen Vibrationsbeeinflussung,
3 ein Blockschaltbild eines Systems mit aktiven Komponenten für eine Schwingungsdämpfung mit der Möglichkeit, Vibrationen unter gewissen Bedingungen gewollt durchzulassen und
4 in schematischer Ansicht ein Wearable, was zusammen mit dem Elektrofahrzeug nutzbar ist.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs 1, welches sich vorwärts bewegt. Das Elektrofahrzeug 1 weist elektrisch betriebene Antriebsmotoren auf, die für den Vorwärtstrieb sorgen, der als Pfeil 2 dargestellt ist. Des Weiteren sind Zusatzpfeile 3 im Bereich der Räder dargestellt. Die Zusatzpfeile 3 verdeutlichen eine Vibrationserzeugung aufgrund von Wechselreaktionen zwischen Fahrbahn 4 und Elektrofahrzeug 1. Diese Wechselwirkung kann auch Stöße neben den Vibrationen erzeugen und werden über das Fahrwerk gedämpft. Hierbei kann ein aktives Fahrwerk zum Einsatz gelangen, bei dem beispielsweise mittels Aktoren die Dämpfung veränderbar ist. Weiterhin ist schematisch dargestellt, dass es auch weitere Vibrationsquellen am Elektrofahrzeug 1 gibt, auf die eingewirkt wird. So ist beispielsweise am Heck 5 des Elektrofahrzeugs 1 eine Schallerzeugung angedeutet durch die Musiknote sowie die dargestellte Ausbreitung vorhanden. Bekannt ist es, dass in einem Fahrzeug eine Surround-Anlage oder eine sonstige Musikanlage integriert ist. Auch kann eine Soundgestaltung vorgesehen sein, oftmals als ASD: Active Sound Design abgekürzt. Diese kann beispielsweise auf einen Subwoofer zurückgreifen, der oftmals sich im Heckbereich eines Fahrzeuges angeordnet wiederfinden lässt. Ein Subwoofer ist in der Lage, Frequenzen von 40 Hz und weniger abzugeben. Dazu weist der Subwoofer oftmals eine Membran auf, die eine Membrandurchmesser von mindestens 25 cm und eine entsprechende Hubtiefe besitzt. Aufgrund eines derartigen Platzbedarfs kann der Subwoofer nicht nur im Heckbereich sich wiederfinden. Vielmehr besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass ein oder mehrere Subwoofer unterhalb der Sitze angeordnet sind. Auch andere Lautsprecher können am Elektrofahrzeug 1 angeordnet sein. Die jeweiligen Lautsprecher einer Musikanlage wie auch Subwoofer haben die Erstfunktion, Musik aus dem Entertainment-Paket des Elektrofahrzeugs 1 wiederzugeben. Sie können jedoch auch genutzt werden, im Rahmen einer Zusatzfunktion Vibrationen im Fahrzeug zu erzeugen. Dieses kann direkt am Sitz wie auch getrennt davon erfolgen. Insbesondere niedrige Frequenzen von 40 Hz und weniger sind hinsichtlich ihrer örtlichen Auflösung für einen Nutzer in Bezug auf die Entstehungsquelle nicht detektierbar. Daher kann ein derartiger Lautsprecher bzw. Subwoofer auch in einem anderen Bereich des Elektrofahrzeugs 1 angeordnet sein, als der Nutzer selbst sitzt. Auch können Lautsprecher wie Mittel- und Hochtöner ebenfalls zur Vibrationserzeugung genutzt werden. Diese sind beispielsweise im Bereich der Türen, im Bereich der Sitze, im Bereich des Armaturenbretts wie auch im Fahrzeughimmel angeordnet.
1 zeigt des Weiteren eine erste Vibrationsquelle 6, die sich im Bereich eines Sitzes bzw. eines Gurtsystems des Elektrofahrzeugs 1 befindet. Die erste Vibrationsquelle 6 ist angedeutet durch entsprechende Linien 7. Eine weitere, zweite Vibrationsquelle 8 befindet sich im Elektrofahrzeug 1 im Bereich des Bodens, beispielsweise im Bereich der Pedalerie des Elektrofahrzeugs 1. Diese weitere Vibrationsquelle 8 ist auch hier ebenfalls durch Linien 9 schematisch dargestellt. Eine dritte Vibrationsquelle 10 befindet sich im Bereich von Armaturenbrett bzw. Lenkrad und ist mit dem Vergrößerungsglas 11 schematisch in den Mittelpunkt gestellt. Neben den hier in 1 erläuterten Möglichkeiten, wie Vibrationen am Elektrofahrzeug 1 entstehen bzw. auf einen Nutzer induziert werden können, bestehen noch weitere Ursachen aber auch Quellen, die jedoch hier nicht näher dargestellt sind. Trotzdem können auch diese im Rahmen der Erfindung miterfasst werden, insbesondere durch eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung des Aktors eingesetzt werden.
1 zeigt darüber hinaus eine Verbindung 12 des Elektrofahrzeugs 1 mit beispielsweise einer Cloud 13. Die Verbindung 12 ist vorzugsweise eine Funkverbindung, die es erlaubt, Daten unterschiedlichster Herkunft zwischen der Cloud 13 und dem Elektrofahrzeug 1 austauschen zu können. So kann über die Cloud 13 beispielsweise ein Computerprogrammprodukt auf das Elektrofahrzeug 1 aufgespielt werden, was die Erstfunktion und vor allem die Zusatzfunktion zumindest eines der Aktoren im Elektrofahrzeugen 1 beeinflusst. Auch ermöglicht die Verbindung 12 einen Datenaustausch während der Fahrt des Elektrofahrzeugs 1 unter Bezugnahme auf eine Koppelung mit anderen Fahrzeugen, insbesondere autonomen Fahrzeugen der Stufe 3, 4 und insbesondere der Stufe 5. Das erlaubt es, einen Informationsgewinn für das anstehende Fahrverhalten des Elektrofahrzeugs 1 zu erhalten. Ist beispielsweise ein Überholvorgang mit einer entsprechenden Beschleunigungsphase mit den anderen umgebenden autonomen Elektrofahrzeugen oder sonstigen autonomen Fahrzeugen abgestimmt, kann schon mit dieser Abstimmung im Elektrofahrzeug 1 vorgesehen sein, für die Beschleunigungsphase eine entsprechende Vibration über die Zusatzfunktion oder auch Erstfunktion von ein oder mehreren Aktoren vorzusehen, insbesondere auch zu planen. Beispielsweise kann abgeglichen werden, inwiefern die zu beeinflussenden Aktoren mit ihrer jeweiligen Erstfunktion beaufschlagt sind und in welcher Weise eine Änderung ermöglicht ist, ohne dass das Ziel der Erstfunktion damit vollkommen obsolet oder gefährdet werden würde. So kann beispielsweise hierfür ein Abgleich mit der vorausliegenden Fahrbahn 4 erfolgen, über die beispielsweise ein Zustand hinsichtlich der Fahrbahnbeschaffenheit bekannt ist und/oder ermittelt wird, zum Beispiel über Sensoren, Datenabfragen in der Cloud 13 oder anderes. Ist angedacht, ein oder mehrere Aktoren zu verwenden, die im Bereich des Fahrwerks wirken, kann die Auswertung der Fahrbahnbeschaffenheit dazu führen, dass im Rahmen einer Steuerung bzw. eines Regelalgorithmus ein oder mehrere Aktoren nicht oder nicht in dem Maße die gewünschte Vibration erzeugen, um damit nicht ihre Erstfunktion zu gefährden, z.B. die Dämpfung von Stößen aufgrund von vorausliegenden Fahrbahnunebenheiten. Das Elektrofahrzeug 1 ermöglicht es, dass auf Assistenzsysteme und deren Sensorergebnisse der Zugriff ermöglicht ist, um eine derartige Abschätzung wie auch andere Abschätzungen zu ermöglichen.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer sitzbezogenen Vibrationsbeeinflussung. Ein Sitz 14, in diesem Falle ein Fahrersitz des Elektrofahrzeugs 1 weist entweder selbst oder in seiner Umgebung ein oder mehrere Aktoren 15 auf. Die Aktoren besitzen eine Erstfunktion und können zumindest zum Teil auch mit einer Zweitfunktion versehen sein. Eine Steuerung 16 der Zusatzfunktion kann so wie dargestellt in einem eigenen Steuergerät erfolgen, kann jedoch auch am jeweiligen Aktor 15 vorgesehen sein. Das Elektrofahrzeug 1 weist eine Pedalerie 17 auf, von der beispielhaft ein Gaspedal 18 wie auch ein Bremspedal 19 dargestellt sind. An einem Lenkrad 20 können auch Paddels 21 vorliegen. Im Bereich vom Lenkrad 20 wie auch den Paddels 21 kann wiederum ein Aktor 15.1 vorgesehen sein, der in der Lage ist, eine Vibration zu induzieren. Auch wenn nicht so dargestellt, kann das Lenkrad 20 selbst ebenfalls ein oder mehrere Aktoren aufweisen, insbesondere zur Unterstützung von ein oder mehreren Assistenzsystemen, insbesondere einem Abstands-Warnsystem. Der oder die Aktoren im Lenkrad 20 können abgesehen von dieser Erstfunktion für diese Assistenzsysteme als Zusatzfunktion das Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Fahrzeuges, insbesondere einem Beschleunigungszustand ermöglichen. Des Weiteren sind ein erster und ein zweiter Elektromotor 22.1, 21.2 schematisch dargestellt, die jeweils über eine Stoßdämpferdämpfung 23 mit der Karosserie verbunden sind. Die Stoßdämpferdämpfung 23 weist jeweils einen Aktor 15.2 auf. Dieser ist in der Lage eine Dämpfungslinie anzupassen. Darüber ist er aber auch in der Lage, eine Vibration in das Elektrofahrzeug 1 übertragen zu lassen und diese nicht bzw. nicht vollständig zu dämpfen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der jeweilige Aktor 15.2 die Vibration selbst induziert. Eine Stoßdämpferdämpfung 23 ist aber nur eine Möglichkeit. Es kann auch ein Luftfahrwerk zur Dämpfung vorgesehen sein, wobei dessen Aktoren aber ebenfalls eine Zusatzfunktion wie beschrieben aufweisen können. Am Sitz 14 wiederum sind verschiedenste Aktoren 15.3 vorgesehen, beispielsweise zur Massage als Erstfunktion im Rückenbereich, im Lendenbereich wie auch im Sitzbereich wie auch zur Vibrationserzeugung als Zusatzfunktion. Auch ein Gurtstraffer 24 kann im Zusammenspiel mit einem Gurt 25 und dem zugehörigen Gurtschloss 26 zusammen genutzt werden, um mittels eines Aktors 15.4 auf den Nutzer im Bereich des Kontaktes mit dem Gurt 25 eine Vibration auf den Nutzer zu übertragen. Weitere Aktoren können in den Armauflagen 27, in der Rückenlehne 28 wie auch im Bereich der Sitzfläche 29 angeordnet sein und dort ihrer Erstfunktion aber auch Zusatzfunktion nachgehen. So kann beispielsweise ein Verstellmotor als Aktor 15.5 nicht nur einen Teil des Sitzes 14 verstellen. Vielmehr weist dieser Aktor 15.5 als Zusatzfunktion auch die Möglichkeit auf, eine Vibration zu erzeugen Auch können mehr Aktoren für die Sitzverstellung vorhanden sein, was durch das kartesische Koordinatensystem 30 angedeutet ist. Auch kann ein Steuergerät 31 im Sitz 14 vorgesehen sein, welches die Steuerung bzw. Regelung der im Sitz 14 angeordneten Aktoren übernimmt. Die Steuerung 16 wiederum kann auf die einzelnen Aktoren 15 direkt wie auch indirekt einwirken. Dazu kann sie sich auch der Cloud 13 bedienen, die beispielsweise auch im Elektrofahrzeug 1 selbst vorhanden sein kann.
3 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild 32 eines Systems, welches beispielsweise mit einer aktiven Komponente für eine Schwingungsdämpfung vorgesehen ist. Vibrationen, auch von Außen induzierte, hier verallgemeinert zusammengefasst als a_xyz , können unter gewissen Bedingungen gewollt durchgelassen werden, zum Beispiel, wenn eine Beschleunigung detektiert wird. Gegenüber Vibrationen gibt es in der Regel an einem Elektrofahrzeug zumindest eine Dämpfung 33, beispielsweise eine passive Dämpfung, die aber auch aktiv sein kann. Das System weist einen Aktor 34 als aktive Komponente auf. Dieser ist in der Lage, durch seine Art der Aktivierung eine gezielte Kompensation einer störenden Vibration zu erzeugen. Der Aktor 34 kann auch aber modulierend eingesetzt werden, d.h. bei geändertem Anforderungsprofil die Kompensation nicht oder nicht vollständig auszuführen. Weiterhin sieht das System 33 einen Sensor 35 vor. Dieser ist in der Lage, eine resultierende Vibration a_res vorzugsweise am Sensorort festzustellen. Eine Sensorelektronik 36 ist für die Signalverstärkung mit dem Sensor zusammengeschaltet, der entsprechend der Sensoraufnahme einen sich ändernden Strom und/oder Spannung beispielsweise weitergibt. Der Sensor 35 ist zum Beispiel in der Lage, Schwingungen zu erfassen, insbesondere störende Vibrationen. Signale Δ für den Aktor 34, beispielsweise Vorgaben wie eine vollständige Dämpfung oder aber eine Beschleunigung des Elektrofahrzeugs wie auch Signale vom Sensor 35 gehen des Weiteren zu bzw. von einem Controller 37 mit einem Regelalgorithmus. Dabei kann eine Amplitude A wie auch eine Frequenz und dessen Änderung über die Zeit f(t) als Parameter ermittelt werden. Über eine Leistungselektronik 38 wird in Abhängigkeit vom Regelalgorithmus die Energieversorgung U, I des Aktors 34 gesteuert. Beispielsweise wird für den Regelalgorithmus oder für eine sonstige Steuerung oder Regelung eine Schwelle gesetzt, ab der davon ausgegangen wird, dass eine Vibration wahrgenommen wird. Eine menschliche Fühlschwelle als Schwingungskriterium, die beispielsweise in einer Steuerung vorgesehen sein kann, sieht beispielsweise vor, dass bei 100 µm/s Hub und mehr bei einer Frequenz zwischen 8 und 100 Hz davon ausgegangen werden kann, dass die Vibration seitens des Nutzers bemerkbar ist. Allerdings ist hier zu unterscheiden, ob zum Beispiel dämpfende Kleidung zwischen der Haut des Nutzers und dem vibrierenden Bauteil angeordnet ist oder nicht. Das Lenkrad wiederum wie auch Paddels am Lenkrad werden üblicherweise mit bloßen Händen angefasst. Eine Übertragung einer Vibration in dem Bereich ist daher schon mit einer geringeren Vibration möglich als beispielsweise zu einem Bereich der Füße über die Pedalerie oder dem Fußboden, wo in der Regel Schuhe mit dämpfender Sohle zwischengeordnet sind. Dort können höhere Werte als Schwelle angesetzt werden. Davon ausgehend kann auch eine weitere Schwelle vorgesehen sein. Sie wird beispielsweise vorgegeben und ist dann einzuhalten, damit Objekte, Gegenstände aber auch Verkabelungen, Karosserieteile, Verbindungen, kraft- und momentenübertragende Kopplungen und anderes des Elektrofahrzeugs keinen Schaden während der Betriebsdauer nehmen bzw. eine Mindestbetriebsdauer halten. Geht man daher von einem Fenster aus, welches beispielsweise mit diesen beiden Schwellen gebildet wird, sind entsprechende Systeme der Aktorsteuerung bzw. -regelung daran auslegbar. Diese Schwellen können als Grenzen dienen. Sie können aber auch kurzzeitig über- wie auch unterschritten werden. Beispielsweise besteht auch die Möglichkeit, Kennfelder zu ermitteln, die ein daran angepasstes Steuern der Vibration ermöglichen. Auch besteht die Möglichkeit, dass Resonanzfrequenzen detektierbar sind. Diese können je nach Auslegung des Systems vorab bestimmt sein und/oder während des Betriebs festgestellt und sodann vermieden werden.
Zu minimierende Vibration können mittels verschiedener Maßnahmen gedämpft werden. So kann auf den Aktor selbst eingewirkt werden, wenn dieser in seiner Erstfunktion die Dämpfung zur Aufgabe hat. Beispielsweise kann im Rahmen der Nutzung der Zusatzfunktion eine mittels des Aktors erzeugte Kraft gezielt geringer ausfallen. Dadurch wird eine geringere Gegenkraft zur Auslöschung erzeugt und ein gewünschter Anteil der Vibrationen kann sich weiter ausbreiten. Wiederum besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass zum Beispiel im Rahmen der Zusatzfunktion ein Hub des Aktors geändert wird, wodurch eine gegenphasige Bewegung nicht so ausfällt, als dass dadurch eine vollständige Entkopplung erfolgt.
Des Weiteren ist es je nach Beeinflussung des Nutzers möglich, entweder eine Hand-Arm-Vibration, eine Teilkörper- oder auch eine Ganzkörper-Vibration gezielt einzusetzen. Dieses ist beispielsweise auswählbar, insbesondere auch voreinstellbar, kann aber auch automatisch ermittelt werden, was wann bei wem eingesetzt wird. Auch kann hierzu je nach Art des Sitzes im Elektrofahrzeug die Zusatzfunktion durch einen Aktor wahrgenommen werden, der auch eine Erstfunktion in Richtung Dämpfung für den jeweiligen Sitz schon wahrnimmt. So kann ein aktiver wie auch ein passiver Schwingsitz im Elektrofahrzeug angeordnet sein. Luftgefederte Schwingsitze können hierzu mit ein oder mehreren Aktoren mit zusätzlichen Dämpfungsmöglichkeiten vorgesehen sein. Ebenso kann der Sitz auch eine Gewichtserkennung des Nutzers aufweisen. Dieses erlaubt zum Beispiel eine automatisierte Einstellung einer Schwingungseigenschaft des jeweiligen Sitzes, beispielsweise durch Beeinflussung über den Aktor.
Das aus 3 hervorgehende Beispiel ist ein mögliches bezüglich aktiver Systeme. Mit diesem wird bevorzugt eine Schwingungskompensation in einem niedrigeren Frequenzbereich als Erstfunktion ausgeführt. Es besteht aber auch die Möglichkeit der Unterdrückung von Resonanzfrequenzen im Arbeitsbereich als Erstfunktion. Für die Unterdrückung von Körperschallschwingungen können aktive Komponenten in ihrer Erstfunktion beispielsweise strukturtragend als aktive Lagerung oder auch als Inertialmassenerreger für eine breitbandige Erzeugung dynamischer Kräfte eingesetzt werden. Die Zusatzfunktion ergibt sich sodann aus der gezielten Beeinflussung dieser Erstfunktion.
4 zeigt in schematischer Ansicht ein Wearable 39 in Form einer Armbanduhr, die ein Nutzer, der das Elektrofahrzeug 40 fährt, trägt. Das Wearable 39 wird am Handgelenk getragen und erlaubt, mittels ein oder mehrerer integrierter Sensoren verschiedenste Parameter aufnehmen zu können. Dieses können physiologische Parameter des Nutzers wie beispielsweise der Herzschlag und seine Stärke, eine Herzfrequenz, Parameter eines Elektrokardiogramms, ein Blutsauerstoffwert oder auch andere Parameter sein. Wird beispielsweise eine Innenraumkamera im Elektrofahrzeug 40 genutzt, kann auch die Pupillenänderung des Nutzers herangezogen werden. Weiterhin kann das Wearable 39 auch einen Beschleunigungssensor a aufweisen. Der Beschleunigungssensor a ist in dieser Ausgestaltung nicht nur in der Lage, eine Beschleunigung festzustellen, sondern auch Vibrationen. Dazu können jedoch auch unterschiedliche Sensoren im Wearable 39 genutzt werden. Das Wearable 39 kann des Weiteren mit einem mobilen Telefon 41, einem Smartphone, verbunden sein. Das mobile Telefon 41 wiederum ist in der Lage, mit dem Elektrofahrzeug 40 sich zu verbinden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Wearable 39 direkt mit dem Elektrofahrzeug 40 verbunden ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass das Wearable 40 über die Cloud 42 mit dem Elektrofahrzeug 40 verbunden ist. Die schematische Ansicht aus 4 verdeutlicht einerseits, dass mittels eines Wearable 39 die Möglichkeit besteht, ein Feedback direkt am Nutzer zu erzeugen, welches weitergebbar ist. Das Feedback in Form von ein oder mehreren Parametern, welche mittels des Wearable 39 ermittelbar sind, kann somit direkt in eine Steuerung bzw. Regelung der Vibration eingehen. Darüber hinaus ist zum anderen aber auch festlegbar, unter welchen Voraussetzungen eine Weitergabe der persönlichen Parameter erfolgt. Hierzu kann beispielsweise das mobile Telefon 41 aber auch eine Datenschutzeinstellung 43 im Elektrofahrzeug 40 genutzt werden. Auch das Wearable 39 selbst kann seitens des Nutzers entsprechend eingestellt werden. Die Einstellung erlaubt beispielsweise die Vorgabe, dass persönlich aufgezeichnete Parameter nur für einen speziellen Zweck genutzt werden, aber beispielsweise nicht gespeichert werden dürfen. Dieses erlaubt, eine direkte Regelung vorzunehmen. So wie schematisch angedeutet, ist das Wearable 39 in der Lage, Vibrationen aufzunehmen. Der Nutzer wiederum reagiert auf diese Vibrationen, beispielsweise durch eine Änderung des Herzschlages bzw. der Herzfrequenz. Auch kann das Elektrokardiogramm Aufschlüsse darüber geben, inwiefern der Nutzer auf die festgestellte Vibration reagiert. Handelt es sich nicht nur um einen kurzzeitigen Beschleunigungsvorgang, sondern beispielsweise um eine Vielzahl an Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen verbunden mit weiteren Anspannungen wie heftigen Lenkbewegungen, sind beispielsweise auch Werte über den Sauerstoffgehalt des Blutes mit heranzuziehen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die im Wearable 39 festgestellten Vibrationen ebenfalls mit übertragen werden. Das erlaubt, gerade in Bezug auf eine Hand-Arm-Vibration, genau feststellen zu können, in welcher Art und Weise der oder die Aktoren im Rahmen ihrer Zusatzfunktionen aber auch gegebenenfalls Erstfunktion zu betätigen sind. Im Elektrofahrzeug 40 kann des Weiteren eine Black-Box oder auch Grey-Box hinterlegt sein, mittels der die Emotionalisierung beeinflussbar ist. Über Vorabstudien können gewonnene Ergebnisse hierzu in Kenndaten umgesetzt sein. Diese Kenndaten können sodann in die Black-Box bzw. Grey-Box eingegeben werden. Auch ermöglicht das System, dass selbstlernend ein Zusammenhang zwischen Beschleunigung des Elektrofahrzeugs 40 und Nutzerantwort, d.h. persönliche Messwerte wie oben beispielhaft angeführt, ausgenutzt und über die Dauer der Nutzung des Elektrofahrzeugs zu einer breiteren Datenbasis ausgebaut wird. Vorzugsweise können auch derartige Daten wie auch Erkenntnisse beispielsweise über die Cloud 36 mit Daten und Erkenntnissen von anderen Elektrofahrzeugen gesammelt, ausgewertet und ausgetauscht werden. Das ermöglicht auch eine Anpassung des Systems im jeweiligen Elektrofahrzeug 40, beispielsweise durch Anpassung von Vorgaben und Voreinstellungen zu Dämpfungseigenschaften besonders bei aktiven Dämpfungssystemen.
Für unterschiedlichste Elektrofahrzeuge ist damit aufgezeigt, wie eine Emotionalisierung mittels schon vorhandener Mittel, insbesondere Aktoren, ermöglicht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Elektrofahrzeug
2: Pfeil
3: Zusatzpfeil
4: Fahrbahn
5: Heck
6: Vibrationsquelle
7: Linien
8: zweite Vibrationsquelle
9: Linien
10: dritte Vibrationsquelle
11: Vergrößerungsglas
12: Verbindung
13: Cloud
14: Sitz
15: Aktoren
16: Steuerung der Zusatzfunktion
17: Pedale
18: Gaspedal
19: Bremspedal
20: Lenkrad
21: Pelz
22: Elektromotor
23: Stoßdämpferdämpfung
24: Gurtstraffer
25: Gurt
26: Gurtschloss
27: Armauflage
28: Rückenlehne
29: Sitzfläche
30: charakteristisches Koordinatensystem
31: Steuergerät
32: Blockschaltbild
33: Dämpfung
34: Aktor
35: Sensor
36: Sensorelektronik
37: Controller
38: Leistungselektronik
39: Wearable
40: Elektrofahrzeug
41: mobiles Telefon
42: Cloud
43: Datenschutzeinstellung

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 102005036219 A1 [0002]
WO 2017025204 A1 [0002]
DE 102017212195 A1 [0002]
DE 102012224294 A1 [0022]

Claims

Elektrofahrzeug (1) mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor, mit einer Vielzahl an Aktoren, die jeweils eine Erstfunktion im Elektrofahrzeug (1) wahrnehmen, wobei zumindest ein Aktor (15) zumindest eine Zusatzfunktion durch ein zusätzliches Einwirken auf ein oder mehrere Nutzer des Elektrofahrzeugs (1) aufweist, und mit einer Steuerung (16) der Zusatzfunktion, wobei zumindest der eine Aktor (15) zur Erzeugung der Zusatzfunktion bei einem Betrieb des Elektrofahrzeugs (1), insbesondere bei einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs (1), mittels der Steuerung (16) zusätzlich angesteuert wird und eine Aktion des Aktors (15) auslöst, die für zumindest den Nutzer als Vibration wahrnehmbar ist.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (15) ein auf ein Lenkrad (20) einwirkender Aktor (15) eines Spurhalteassistenten ist, der zusätzlich bei einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs eine Vibration des Lenkrads (20) auslöst.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (15) ein auf einen Sitz (14) des Elektrofahrzeugs einwirkender Aktor (15) ist.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (15) ein auf ein Gaspedal (18) und/oder einen Boden des Elektrofahrzeugs einwirkender Aktor (15) ist.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben zumindest dem einen Aktor (15) mit der Zusatzaufgabe auch ein oder mehr Aktoren im Elektrofahrzeug (1) angeordnet sind, die nur die Aufgabe aufweisen, eine Vibration bei Beschleunigung des Elektrofahrzeugs zu erzeugen.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filtersystem vorhanden ist, mittels dem ein bestimmtes Frequenzband in Abhängigkeit von einem Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs (1) als Vibration an den Nutzer übertragbar ist.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (1) mit einem Wearable (39) des Nutzers gekoppelt ist, das Wearable (39) eine Datenaufnahme aufweist, die einen Zustand des Nutzers kennzeichnet, und zumindest die Zusatzfunktion in Abhängigkeit von Daten aus der Datenaufnahme anpassbar ist.
Verfahren zum Erzeugen einer durch einen Nutzer wahrnehmbaren Vibration in einem Elektrofahrzeug (1) mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor, mit einer Steuerung (16) und mit einem Aktor (15) mit einer Erstfunktion und einer Zusatzfunktion, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - ein Erkennen eines Betriebszustands und/oder eines Betriebswunsches mit Hinsicht auf den elektrisch betriebenen Antriebsmotor, - ein Ansteuern von zumindest ein oder mehrere Aktoren (15) zum Ausführen der Zusatzfunktion zur Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit vom erkannten Betriebszustand und/oder Betriebswunsch.
Aktor (15) für ein Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (15) eine Erstfunktion und eine Zusatzfunktion aufweist, wobei die Zusatzfunktion vorsieht, dass der Aktor (15) mittels einer Steuerung (16) zusätzlich ansteuerbar in Abhängigkeit von einem Betriebsbereich und/oder Betriebswunsch hinsichtlich des elektrisch betriebenen Antriebmotors ist zur Erzeugung einer Vibration in dem Elektrofahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Steuerung für einen Aktor (15) in einem Elektrofahrzeug (1) mit einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) ein Erkennen eines Betriebszustands und/oder eines Betriebswunsches aufweist und zumindest ein oder mehrere Aktoren (15), die jeweils eine Erstfunktion wahrnehmen, zusätzlich für eine Zusatzfunktion angesteuert werden zur Erzeugung einer Vibration in Abhängigkeit vom erkannten Betriebszustands und/oder Betriebswunsch.
Wearable (39) zum Koppeln mit einem Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wearable (39) eine Datenaufnahme von körperbezogenen Daten eines Nutzers des Elektrofahrzeugs aufweist, eine Datenübertragung zumindest zu dem Elektrofahrzeug (1) hat und ein Feedback zur Wirkung zumindest einer Vibration als Zusatzfunktion auf den Nutzer übermittelt.
Computerprogrammprodukt für ein Elektrofahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt einen Code aufweist, der in dem Elektrofahrzeug (1) bei Ausführung einen Aktor (15) im Rahmen von dessen Zusatzfunktion zumindest ansteuert.