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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mit Motorkraft und/oder Pedalkraft betreibbaren Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrrads, mit einem elektrischen Antrieb. Ferner betrifft die Erfindung ein solches Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Es sind bereits Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrzeugs, insbesondere Elektrofahrrads, vorgeschlagen worden, beispielsweise in
DE 102014224066 A1 .
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines mit Motorkraft und/oder Pedalkraft betreibbaren Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrrads, mit einem elektrischen Antrieb, einem Kurbeltrieb, zumindest einem Drehmomentsensor, der dazu eingerichtet ist, ein von einem Fahrer auf den Kurbeltrieb aufgebrachtes Drehmoment, insbesondere Fahrerdrehmoment, in Form einer Mehrzahl von Drehmomentmesssignalen zu erfassen und mit einer Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit zumindest eines der Drehmomentmesssignale ein Steuersignal zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs zu erzeugen.
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Das Fahrzeug weist einen Kurbeltrieb auf, der typischerweise mit zwei Kurbeln verbunden ist, an denen jeweils ein Pedal zur Aufnahme einer von einem Fahrer des Fahrzeugs ausgeübten Kraft angeordnet ist. Kurbeltrieb, Kurbeln und Pedale dienen der Umwandlung der durch den Fahrer ausgeübten Kraft in ein auf den Kurbeltrieb wirkendes Fahrerdrehmoment. Das Fahrerdrehmoment kann zum Vortrieb des Fahrzeugs in ein Abtriebsdrehmoment, welches auf zumindest ein Rad des Fahrzeugs wirkt, gewandelt werden. Das Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrrad, wird in einem Betriebszustand mit einem elektrischen Antrieb, umfassend einen Motor, zumindest teilweise angetrieben. Dazu wird das Fahrerdrehmoment bei der Wandlung in das Abtriebsdrehmoment mit einem durch den elektrischen Antrieb erzeugten Antriebsdrehmoment überlagert.
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Bei hochwertigen Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrrädern, werden üblicherweise Drehmomentsensoren zur Erfassung des Fahrerdrehmoments verwendet. Das erfasste Fahrerdrehmoment wird dann bei einem Unterstützungswunsch des Fahrers durch den elektrischen Antrieb proportional verstärkt. Durch Erfassen mittels der Drehmomentsensoren ergibt sich für den Fahrer ein natürliches Fahrgefühl, da ein erhöhtes Einbringen einer Kraft gleichzeitig zu einer erhöhten Unterstützung bis zu einer maximalen Unterstützung führt.
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Gemäß Erfindung wird das von einem Fahrer auf den Kurbeltrieb aufgebrachte Drehmoment, insbesondere Fahrerdrehmoment, in Form einer Mehrzahl von Drehmomentmesssignalen erfasst. Die Mehrzahl der Drehmomentmesssignale stellt dabei mindestens zwei voneinander unabhängige, insbesondere parallel erfassbare, Erfassungskanäle dar, beispielsweise realisiert unter Verwendung zweier (oder mehrerer) unabhängig arbeitender Drehmomentsensoren oder unter Verwendung eines Drehmomentsensors mit zwei (oder mehr) unabhängig ausgebbaren Erfassungskanälen. Die unabhängig arbeitenden Drehmomentsensoren können dabei Drehmomentsensoren gleichen oder ungleichen Typs sein.
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Die Steuereinheit dient der Ansteuerung der funktionalen Komponenten des Antriebs des Fahrzeugs und ist dazu eingerichtet, d.h. verschaltet und/oder programmiert, in Abhängigkeit zumindest eines der von dem zumindest einen Drehmomentsensor bereitgestellten Drehmomentmesssignale ein Steuersignal zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs zu erzeugen und an den Antrieb weiterzugeben. Es ist denkbar, dass das Steuersignal in Abhängigkeit eines einzelnen der mindestens zwei Drehmomentmesssignale erzeugt wird. Alternativ ist denkbar, dass das Steuersignal in Abhängigkeit eines Mittelwertes aller oder einer Auswahl von zur Verfügung stehenden Drehmomentmesssignalen erzeugt wird. Dabei umfasst der Begriff „Mittelwert“ in dieser Schrift alle Formen der Berechnung oder Erzeugung eines solchen Wertes, beispielsweise ein arithmetisches Mittel, Median und dergleichen.
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Die Steuervorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere des Elektrofahrrads, durchzuführen. Dabei ist die Steuervorrichtung dazu konfiguriert, bei Detektieren eines Fehlers betreffend den zumindest einen Drehmomentsensor, insbesondere betreffend zumindest eines der von dem zumindest einen Drehmomentsensor bereitgestellten Drehmomentmesssignale, das Steuersignal in Form eines Ersatzsteuersignals basierend auf zumindest einem der Drehmomentmesssignale zu erzeugen, wenn dieses zumindest eine Drehmomentmesssignal als plausibel erkannt, d.h. ausgewertet, wird. Es ist denkbar, dass das Ersatzsteuersignal in Abhängigkeit eines einzelnen der Mehrzahl der Drehmomentmesssignale erzeugt wird. Alternativ ist denkbar, dass das Ersatzsteuersignal in Abhängigkeit eines Mittelwertes aller oder einer Auswahl von zur Verfügung stehenden Drehmomentmesssignalen erzeugt wird. Zum Mittelwert gilt obige Ausführung.
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Auf diese Weise lassen sich erhebliche Nachteile des Standes der Technik überwinden. Da gemäß Stand der Technik ein unter Verwendung eines Drehmomentsensors bereitgestelltes Drehmomentmesssignal als Hauptsensor für die Ableitung einer Unterstützung durch den Antrieb verwendet wird - und damit eine sicherheitsrelevante Rolle einnimmt -, wird bei Erkennen eines Fehlers betreffend den Drehmomentsensor und/oder betreffend ein von dem Drehmomentsensor bereitgestelltes Drehmomentmesssignal die Unterstützung durch den elektrischen Antrieb abgeschaltet. Dabei können, je nach tatsächlicher Realisierung des Drehmomentsensors, zahlreiche Fehler auftreten, die wiederum zu zahlreichen Unterbrechungen in der Unterstützung durch den elektrischen Antrieb führen. Denkbar sind hier beispielsweise ein zeitliches Driften der von dem Drehmomentsensor ausgegebenen Drehmomentmesssignale, eine Abhängigkeit der Drehmomentmesssignale von externen Einflüssen wie Temperatur, Magnetfeldern oder dergleichen oder auch intrinsische Fehlfunktionen des Drehmomentsensors. Derartige Fehler können sich beispielsweise in einem Offset von Drehmomentmesssignalen und/oder in einem geringen Signal-zu-Rauschverhältnis von Drehmomentmesssignalen auswirken. Grundsätzlich gilt dabei, dass mit erhöhter Fehleranfälligkeit, die typischerweise mit einer erhöhten Sensibilität oder Ansprechdynamik eines Drehmomentsensors einhergeht, bereits kurzzeitige Störungen, insbesondere basierend auf externen Einflüssen, dazu führen, dass der Antrieb abgeschaltet wird und folglich der Betrieb des Fahrzeugs unterbrochen wird. Derartige Fehler sowie deren Erkennung durch Auswertung eines Drehmomentmesssignals sind einem Fachmann grundsätzlich bekannt. So ist beispielsweise denkbar, dass ein Fehler detektiert wird, wenn mehrere von dem zumindest einen Drehmomentsensor, insbesondere parallel, bereitgestellte Drehmomentmesssignale im Wesentlichen voneinander abweichen. Unter „im Wesentlichen voneinander abweichen“ ist dabei zu verstehen, dass die Differenz der Drehmomentmesssignale, beispielsweise ermittelt anhand einer Streuung oder Varianz um einen Mittelwert und/oder über eine Abstandsfunktion (Differenzfunktion), über einer vorgegebenen oder vorgebbaren Schwelle liegt. Im ungestörten Betrieb hingegen besteht im Wesentlichen Übereinstimmung zwischen den Drehmomentmesssignalen, wobei zur Erzeugung des Steuersignals beispielsweise eines der Drehmomentmesssignale oder ein Mittelwert genutzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in Verbesserung des Standes der Technik derartige Fehler zu erkennen und davon abhängig - anhand charakteristischer Merkmale in zumindest einem der Drehmomentmesssignale, die als für einen Normalbetrieb des Drehmomentsensors plausibel eingestuft werden - den elektrischen Antrieb unter Rückgriff auf ein Ersatzsteuersignal anzusteuern. Auf diese Weise wird vorteilhaft der Ausfall des Antriebs des Fahrzeugs vermieden. Insbesondere lassen sich derart kurzzeitige Fehler kompensieren bzw. überbrücken. Diese intelligente Überwachung von Drehmomentmesssignalen und/oder des zumindest einen Drehmomentsensors ermöglicht die Nutzung eines Ersatzsteuersignals in Abhängigkeit unterschiedlicher Fallkonstellationen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Mittelwert der Drehmomentmesssignale als plausibel erkannt und der Mittelwert oder eines der zur Bildung des Mittelwerts verwendeten Drehmomentmesssignale als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn dieser Mittelwert regelmäßig unter einen ersten Schwellwert S1 fällt. Auf diese Weise ist es möglich, trotz Fehlererkennung, einen sicheren Zustand im Betrieb des Fahrzeugs zu erkennen. Anhand des regelmäßigen Sinkens des Mittelwertes unter den ersten Schwellwert S1 kann darauf geschlossen werden, dass ein charakteristischer Verlauf des Drehrehmoments, insbesondere des Fahrerdrehmoments, beim Treten vorliegt, bei dem sich in korrekt gemessenen Drehmomentmesssignalen ein Sinus-ähnlicher Verlauf ergibt, der in der Nähe des unteren Totpunkts einer Pedalumdrehung sein Minimum besitzt. Pro Pedalhalbumdrehung wird dabei eine Sinusperiode erzeugt. Folglich ist auf diese Weise die einfache Erkennung des charakteristischen Sinus-ähnlichen Verlaufs des Drehmoments, insbesondere des Fahrerdrehmoments, möglich. Unter „regelmäßig“ ist dabei zu verstehen, dass ein Schwellwert gemäß der Sinus-ähnlichen Form eines Drehmomentmesssignals wiederholt, unter oder über einen gegebenen Schwellwert, hier S1, fällt bzw. steigt. Unter Annahme eines idealen Sinus-Signalverlaufs erfolgt eine Kreuzung des Schwellwerts dabei zwei Mal (einmal bei Unterschreiten, einmal bei Überschreiten) während einer Periode. Daneben können weitere Über- und/oder Unterschreitungen auftreten und insbesondere toleriert werden, die auf Grund von Sensorrauschen und/oder Umgebungsbedingungen wie Erschütterungen auftreten können. In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Schwellwert S1 als 5 Nm gewählt sein. Grundsätzlich ist gemäß dieser Ausführungsform eines der Drehmomentmesssignale oder auch der Mittelwert der Drehmomentmesssignale selbst weiterhin zur Ermittlung des Ersatzsteuersignals nutzbar.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eines der Drehmomentmesssignale, insbesondere das kleinste der Drehmomentmesssignale, als plausibel erkannt und als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn dieses regelmäßig unter einen ersten Schwellwert S1 fällt. Auf diese Weise kann zudem realisiert werden, trotz Fehlererkennung auch dann noch einen sicheren Zustand im Betrieb des Fahrzeugs zu erkennen, wenn lediglich nur noch eines der zur Verfügung stehenden Drehmomentmesssignale einen charakteristischen Verlauf des Fahrerdrehmoments beim Treten widerspiegelt. Dieses Drehmomentmesssignal kann als Ersatzsteuersignal genutzt werden. Insbesondere kann so ein besonders robustes Verfahren mit geringen Ausfallraten realisiert werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eines der Drehmomentmesssignale, insbesondere das kleinste der Drehmomentmesssignale, als plausibel erkannt und als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn dieses nicht regelmäßig unter den ersten Schwellwert S1 fällt und einen zweiten Schwellwert S2 regelmäßig über- und unterschreitet (sog. „Crossing“). Dabei ist der zweite Schwellwert S2 größer als der erste Schwellwert S1. Auf diese Weise ist es möglich, trotz Fehlererkennung einen sicheren Zustand im Betrieb des Fahrzeugs zu erkennen. Anhand des regelmäßigen Über- und Unterschreitens des zweiten Schwellwerts S2 kann ebenfalls auf einen charakteristischen Verlauf des Fahrerdrehmoments beim Treten geschlossen werden, bei dem der Sinus-ähnliche Verlauf anhand des Über-/Unterschreitens des Schwellwerts S2 plausibilisiert wird. In einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Schwellwert als 30 Nm gewählt sein. Insbesondere eignet sich diese Ausführungsform auch dann, wenn selbst das kleinste der Drehmomentmesssignale nicht unter den ersten Schwellwert S1 fällt. Beispielsweise sind solche Konstellationen denkbar bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder bei einer Fahrt mit Steigung (Bergauffahrsituation) und/oder bei Verwendung von Klickpedalen, bei denen ein unterer Totpunkt in der Kurbelbewegung in positive Richtung verschoben ist.
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Für den Fall, dass sich mehrere Drehmomentmesssignale, insbesondere während eines vorgegebenen Zeitraums, überschneiden, sodass unklar ist, welches Drehmomentmesssignal das kleinste ist, so ist denkbar, das Minimum aller Drehmomentmesssignale zu verwenden. Alternativ ist denkbar, das Drehmomentmesssignal mit dem niedrigsten Tiefpunkt (Minimum) zu verwenden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Drehmomentmesssignal nur dann als plausibel erkannt und als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn es zusätzlich eine Periodizität aufweist („Periodizitätskriterium“), mit der es den ersten Schwellwert S1 und/oder den zweiten Schwellwert S2 regelmäßig über- und unterschreitet, wobei die Periodizität einer Trittfrequenz des Fahrers im Wesentlichen entspricht. Unter „im Wesentlichen entspricht“ ist hier zu verstehen, dass geringfügige Abweichungen, insbesondere messtechnisch bedingt, von weniger als 20 %, insbesondere von weniger als 10 %, ganz insbesondere von weniger als 5 %, vernachlässigbar sind.
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Die Periodizität der Trittfrequenz wird kann auf unterschiedliche Weise ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Kadenzsensors oder aus einer Drehzahl des Motors des elektrischen Antriebs. Auf diese Weise wird eine weitere für den erwarteten Signalverlauf charakteristische Größe - die Anzahl der Über- und Unterschreitungen („crossings“) des zweiten Schwellwerts S2 - zur Plausibilisierung des/der als Ersatzsteuersignal zu nutzenden Drehmomentmesssignals/ Drehmomentmesssignale verwendet.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Drehmomentmesssignal nur dann als plausibel erkannt und als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn es als ähnlich zu einem Sinus-Signal erkannt wird. Unter „ähnlich“ ist dabei zu verstehen, dass mittels mathematischer Methoden wie einer Korrelationsanalyse, einer Frequenzanalyse, einer Analyse eines Differenzsignals von Sinus-Signal und Drehmomentmesssignal oder dergleichen ein Wert berechnet wird, der abhängig von einer vorgegebenen Schwelle die Ähnlichkeit indiziert. So kann beispielsweise mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens ermittelt werden, ob das Drehmomentmesssignal und das Sinus-Signal korrelieren, d.h. deren Signalabfolgen im Wesentlichen identisch (also ähnlich) vorliegen. Insbesondere kann dies mit der Berechnung eines Korrelationswertes realisiert werden. Anhand des Korrelationswertes wird die Ähnlichkeit von Drehmomentmesssignal und Sinus-Signal festgestellt (beispielsweise ab einer normierten Korrelation größer als 0,5). Unter Korrelationswert soll dabei ein Wert verstanden werden, der die Ähnlichkeit beider Signale beschreibt. Dieser Gedanke des die Ähnlichkeit charakterisierenden Werts, der hier im Rahmen eines Korrelationsverfahrens vorgeschlagen wird, kann ebenfalls auch auf einen die Ähnlichkeit der zwei Signale beschreibenden Wert im Rahmen eines beliebigen Mustererkennungsverfahrens übertragen werden. Beispielsweise ist auch denkbar, einen Kovarianzwert zwischen dem Drehmomentmesssignal und dem Sinus-Signal zu ermitteln und eine Ähnlichkeit von Drehmomentmesssignal und Sinus-Signal zu detektieren, wenn der Kovarianzwert positiv über einem Schwellwert liegt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Unterschreiten und/oder Überschreiten von Schwellwerten (Schwellwertkriterium) während einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder in einer vorgegebenen Anzahl von auf den Kurbeltrieb wirkenden Pedalumdrehungen (um die Kurbelwelle) oder dauerhaft aus zumindest einem Drehmomentmesssignal ermittelt. Ferner wird in einer Ausführungsform des Verfahrens die Periodizität (Periodizitätskriterium) während einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder in einer vorgegebenen Anzahl von auf den Kurbeltrieb wirkenden Pedalumdrehungen (um die Kurbelwelle) aus dem Drehmomentmesssignal ermittelt. Beispielsweise ist denkbar, das Unterschreiten und/oder Überschreiten von Schwellwerten und/oder die Periodizität während einer Zeitspanne von jeweils 2 Sekunden, insbesondere von jeweils 1 Sekunden, ganz insbesondere von jeweils 0,5 Sekunden, zu ermitteln. Zwischen zwei solcher Zeitspannen kann ferner eine Pause denkbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Unterschreiten und/oder Überschreiten von Schwellwerten und/oder die Periodizität beispielsweise aus jeweils zwei Pedalumdrehungen, insbesondere aus jeweils einer Pedalumdrehung, ganz insbesondere aus jeweils einer halben Pedalumdrehung, ermittelt werden. Ferner ist denkbar, das Unterschreiten und/oder Überschreiten von Schwellwerten und/oder die Periodizität abhängig von einer vorgegebenen Distanz aus dem Drehmomentmesssignal zu ermitteln, beispielsweise jeweils gemittelt über zwei Radumdrehungen (ca. 5 Meter), insbesondere über eine Radumdrehung (ca. 2.2 Meter), ganz insbesondere über eine halbe Radumdrehung (ca. 1.1 m). Alternativ ist ein dauerhaftes Ermitteln des Unterschreitens und/oder Überschreitens von Schwellwerten und/oder der Periodizität möglich.
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Ferner ist denkbar, dass die Bedingungen „Unterschreiten und/oder Überschreiten von Schwellwerten“ (Schwellwertkriterium) und/oder „Periodizität“ (Periodizitätskriterium) in vorgegebenen Zeitintervallen oder Distanzintervallen erfüllt sein müssen, um zu verwendende Drehmomentmesssignale noch als plausibel einstufen zu können.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens sind/ist der erste Schwellwert S1 und/oder der zweite Schwellwert S2 mit einer Hysterese ausgebildet. Auf diese Weise kann eine robustere Erfassung des Überschreitens und/oder Unterschreitens von Schwellwerten realisiert werden. Bei einem idealen Sinus-Verlauf eines Drehmomentmesssignals wird jeweils ein Überschreiten und ein Unterschreiten (d.h. zwei crossings) eines Schwellwerts in einer halben Pedalumdrehung erwartet. Da ein Drehmomentmesssignal typischerweise rauscht, ermöglicht es die Hysterese der Schwellwerte, den Einfluss des Rauschens bei der Erfassung von Unterschreiten bzw. Überschreiten zu minimieren. So ist beispielsweise denkbar, ein Überschreiten des Schwellwerts S2 von 30 Nm erst bei einem Signalanstieg über 35 Nm zu erfassen und ein Unterschreiten erst bei einem Signalabfall unter 25 Nm.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Schwellwert S1 als Wert der Abschaltschwelle des elektrischen Antriebs gewählt. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem Schwellwert S1 direkt zu überwachen, ob es noch möglich ist, mit dem Drehmomentmesssignal in einen sicheren Zustand zu kommen. Im sicheren Zustand wird nach einer bestimmten Zeit der Motor abgeschaltet und das Fahrzeug wird nicht unkontrolliert beschleunigt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Drehmomentmesssignal nur dann als plausibel erkannt und als Ersatzsteuersignal verwendet, wenn es mittels eines Sensorsignals zumindest eines weiteren Sensors, insbesondere des Fahrzeugs, als plausibel erkannt wird. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Motordrehzahlsensor und/oder ein Pedaldrehzahlsensor zur Erfassung des Periodizitätskriteriums verwendet wird und somit als weiterer Mechanismus zur Plausibilisierung des Ersatzsteuersignals verwendet wird.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei Rückgriff auf das Ersatzsteuersignal ein Drehmoment-Schwellwert Sm, ab der der elektrische Antrieb einsetzt, erhöht. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Verfahrens wird bei Rückgriff auf das Ersatzsteuersignal das vom elektrischen Antrieb erzeugte Antriebsdrehmoment (bzw. desseen Antriebsleistung) reduziert. Auf diese Weise kann ferner erreicht werden, eine erhöhte Fahrsicherheit trotz Rückgriffs auf ein ggf. fehlerbehaftetes Drehmomentmesssignal zu erhalten. Ferner ist denkbar, eine Erhöhung des Drehmoment-Schwellwerts Sm und/oder eine Reduktion des Antriebsdrehmoments abhängig von einer Dauer, über die das Ersatzsteuersignal bereits verwendet wird, durchzuführen. So ist denkbar, dass bei Verwendung des Ersatzsteuersignals langer als 1 Minute, insbesondere länger als 5 Minuten, ganz insbesondere länger als 10 Minuten, eine dieser Maßnahmen durchgeführt wird, um die Fahrsicherheit weiter zu erhöhen. Ebenfalls ist denkbar, eine gestaffelte Erhöhung des Drehmoment-Schwellwerts Sm und/oder eine gestaffelte Reduktion des Antriebsdrehmoments abhängig von einer Dauer durchzuführen.
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Es sei angemerkt, dass für den Fall, dass keine Antriebsunterstützung und/oder kein Soll-Antriebsdrehmoment und/oder kein Ist-Antriebsdrehmoment von dem elektrischen Antrieb erzeugt wird - sodass folglich auch keine von dem Antrieb ausgehende risikobehaftete Fahrsituation vorliegt -, auch bei fehlender Plausibilisierung eines Ersatzsteuersignals kein Fehler ausgegeben werden braucht. Ferner kann bei Detektieren einer Steigung (beispielsweise mittels eines Inklinationssensors des Fahrzeugs) - bei der ebenfalls oftmals keine risikobehaftete Fahrsituation vorliegt, da das Fahrzeug schneller zum Stehen kommen kann - das Erfüllen der Plausibilitätskriterien (Schwellwertkriterium und/oder Periodizitätskriterium) großzügiger ausgelegt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Kalibrierung des zumindest einen Drehmomentsensors - wie sie während der Fahrt üblich ist, um ein zeitliches Driften des Drehmomentsensors zu kompensieren - während des Rückgriffs auf das Ersatzsteuersignal ausgesetzt. Auf diese Weise kann eine nachteilige Fehlkalibrierung vermieden werden.
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Es sei ferner angemerkt, dass im vorgeschlagenen Verfahren alle genutzten Drehmomentmesssignale einer signaltechnischen Vorbereitung unterworfen werden können, beispielsweise einer Filterung (Mittelwertfilterung, Medianfilterung, etc.) oder einer Glättung. Ferner wird ein mit Motorkraft und/oder Pedalkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrrad, mit einem elektrischen Antrieb, einem Kurbeltrieb, zumindest einem Drehmomentsensor, der dazu eingerichtet ist, ein von einem Fahrer auf den Kurbeltrieb aufgebrachtes Drehmoment in Form einer Mehrzahl von Drehmomentmesssignalen zu erfassen und mit einer Steuereinheit vorgeschlagen, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Verfahrensdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 3 einen beispielhaften Drehmomentmesssignalverlauf;
- 4 ein erweitertes Verfahrensdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Elektrofahrrad 10a als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10 dargestellt. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Elektrofahrrad 10a einen Kurbeltrieb 12 mit zwei Kurbeln 14 und einen elektrischen Antrieb 16. Ein Akku, der der energetischen Speisung des elektrischen Antriebs 16 dient, ist mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Ferner ist am Kurbeltrieb 12 ein Kettenblatt 20 vorgesehen, in welches eine Kette 22 eingreift, so dass ein Abtriebsdrehmoment vom Kettenblatt 20 auf ein Ritzel an einer Schaltung 24 am Hinterrad des Elektrofahrrads 10a übertragen werden kann. Weiterhin umfasst das Elektrofahrrad 10a eine Steuereinheit 26. Die Steuereinheit 26 ist mit dem elektrischen Antrieb 16 verbunden und ist eingerichtet, den elektrischen Antrieb 16 gemäß einem der nachfolgend erläuterten Verfahren zu steuern.
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2 stellt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 in einem Verfahrensdiagramm dar, das im Folgenden in Zusammenschau mit einem exemplarischen Signalverlauf eines Drehmomentmesssignals wie in 3 gezeigt erläutert wird (dabei kann das in 3 gezeigte Signal sowohl ein einzelnes Drehmomentmesssignal 28 oder auch ein bereits gemitteltes Drehmomentmesssignal 28 darstellen). In einem ersten Verfahrensschritt 102 werden eine Mehrzahl von Drehmomentmesssignalen 28, hier im Beispiel zwei Drehmomentmesssignale 28, mittels eines Drehmomentsensors (nicht näher dargestellt) am Kurbeltrieb 12 erfasst. In Verfahrensschritt 104 wird ein Fehler betreffend den Drehmomentsensor und/oder betreffend zumindest eines der Drehmomentmesssignale 28 geprüft. Liegt ein Fehler vor (beispielsweise ein unerwartet hoher Rauschpegel), wird in Verfahrensschritt 106 versucht, zumindest ein Drehmomentmesssignal 28 als plausibel zu erkennen. Dabei wird ein Drehmomentmesssignal 28 im Fall (a) als plausibel erkannt, wenn der Mittelwert der beiden Drehmomentmesssignale 28 regelmäßig unter einen ersten Schwellwert S1 von (hier exemplarisch) 5 Nm fällt. Alternativ wird im Fall (b) ein Drehmomentmesssignal 28 als plausibel erkannt, wenn eines der beiden Drehmomentmesssignale 28, insbesondere das kleinere, regelmäßig unter diesen ersten Schwellwert S1 fällt. Dies ist in Figur 3, Abschnitt I, dargestellt, in der ein beispielhaftes Fahrerdrehmoment 30 über der Zeit 32 aufgetragen ist, welches in Bezugszeichen 34 den Schwellwert S1 unterschreitet. Alternativ wird in Fall (c) eines der beiden Drehmomentmesssignal 28 als plausibel erkannt, wenn es nicht unter den ersten Schwellwert S1 fällt und einen zweiten Schwellwert S2 von (hier exemplarisch) 30 Nm regelmäßig kreuzt (d.h. über- oder unterschreitet), wobei es zusätzlich eine Periodizität 36 beim Kreuzen aufweist, die der Periodizität einer Trittfrequenz des Fahrers im Wesentlichen entspricht. Dies ist in 3, Abschnitt II, dargestellt, in der in Bezugszeichen 38 der Schwellwert S2 über- bzw. unterschritten wird. Wurde in Verfahrensschritt 106 eines der Drehmomentmesssignale 28 als plausibel erkannt, so wird dieses Drehmomentmesssignal 28 als Ersatzsteuersignal für den elektrischen Antrieb 16 in Verfahrensschritt 108 verwendet. Wurde hingegen keine der Bedingungen (a)-(c) erfüllt und demnach kein plausibles Drehmomentmesssignal 28, sondern ein unplausibles Drehmomentmesssignal 40 erkannt (vgl. Darstellung der 3, Abschnitt III), so wird in Verfahrensschritt 110 ein Fehler an den Fahrer des Fahrzeugs 10, hier des Elektrofahrrads 10a, ausgegeben.
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Verfahrensschritt 112 kennzeichnet den Fall, dass der Mittelwert der beiden Drehmomentmesssignale 28 oder eines der beiden Drehmomentmesssignale 28 zur Steuerung des elektrischen Antriebs 16 verwendet wird, nachdem in Verfahrensschritt 104 kein Fehler betreffend den Drehmomentsensor und/oder betreffend zumindest eines der Drehmomentmesssignale 28 erkannt wurde.
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In 4 ist ein erweitertes Verfahren 200 als Ablaufdiagramm dargestellt. Das Verfahren geht aus von einem Zustand normaler Fahrt 202, in dem der elektrische Antrieb 16 unter Verwendung der (hier exemplarischen) zwei Drehmomentmesssignale 28 angesteuert wird. In Verfahrensschritt 204 wird ein Fehler betreffend den Drehmomentsensor und/oder betreffend zumindest eines der Drehmomentmesssignale 28 detektiert. Daraufhin wird zunächst in Verfahrensschritt 206 geprüft, ob eines der Drehmomentmesssignale 28 den ersten Schwellwert S1 regelmäßig unterschreiten. Überschreitet bei der Prüfung in Verfahrensschritt 206 eines der Drehmomentmesssignale 28 den ersten Schwellwert S1 regelmäßig (Fall y), so wird in Verfahrensschritt 208 das entsprechende Drehmomentmesssignale 28 als Ersatzsteuersignal genutzt, um den elektrischen Antrieb 16 anzusteuern. Sodann wird in Verfahrensschritt 210 geprüft, ob der Fehler aus Verfahrensschritt 204 nach gewissen Zeit oder Distanz wieder verschwunden ist. Ist dies der Fall (y), so wird eine Rekalibrierung des Drehmomentsensors durchgeführt und wieder in den Ausgangszustand - Zustand normaler Fahrt 202 - übergegangen. Besteht der Fehler weiter (n), so wird in Verfahrensschritt 212 ein Fehler an den Fahrer des Fahrzeugs 10, insbesondere des Elektrofahrrads 10a, ausgegeben. Überschreitet bei der Prüfung in Verfahrensschritt 206 eines der Drehmomentmesssignale 28 den ersten Schwellwert S1 nicht regelmäßig (Fall n), so wird in Verfahrensschritt 214 geprüft, ob eines der Drehmomentmesssignale 28 den zweiten Schwellwert S2 regelmäßig über- und unterschreiten (also kreuzt). Ist dies der Fall (y), so wird das entsprechende Drehmomentmesssignale 28 als Ersatzsteuersignal genutzt, um den elektrischen Antrieb 16 anzusteuern. Sodann wird auch in dieser Schleife geprüft, ob der Fehler aus Verfahrensschritt 204 nach gewissen Zeit oder Distanz wieder verschwunden ist. Ist dies der Fall (y), so wird eine Rekalibrierung des Drehmomentsensors durchgeführt und wieder in den Ausgangszustand - Zustand normaler Fahrt 202 - übergegangen. Besteht der Fehler weiter (n), so wird in Verfahrensschritt 208 ein Fehler an den Fahrer des Fahrzeugs 10, insbesondere des Elektrofahrrads 10a, ausgegeben. Über- und Unterschreitet bei der Prüfung in Verfahrensschritt 214 eines der Drehmomentmesssignale 28 den zweiten Schwellwert S2 nicht regelmäßig (Fall n), so wird in Verfahrensschritt 208 direkt ein Fehler an den Fahrer des Fahrzeugs 10, hier des Elektrofahrrads 10a, ausgegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224066 A1 [0002]
