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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung eines Antriebsmotors und eines hydraulischen Bremssystems in einem Einspurfahrzeug.
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Stand der Technik
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In der
KR 101 618 453 B1 wird die Bedienung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mithilfe eines Beschleunigungspedals beschrieben, bei dem der Übergang vom frei rollenden Segeln des Fahrzeugs zu einem Bremsvorgang durch Rekuperation des elektrischen Antriebsmotors allein über die Betätigung des Beschleunigungspedals stattfindet.
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Auf der Webseite www.vectrix-scooters.com werden elektrisch angetriebene Motorroller beschrieben, die mit einem bidirektionalen Gasgriff ausgestattet sind, wobei je nach Drehrichtung des Gasgriffs entweder ein elektrisches Antriebsmoment oder, bei entgegengesetzter Drehung des Gasgriffs, ein Bremsmoment durch Rekuperation erzeugt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein Einspurfahrzeug wie beispielsweise ein Motorrad oder ein Motorroller, das in an sich bekannter Weise mit einem Antriebsmotor und einem hydraulischen Bremssystem ausgestattet ist. Über einen drehbar gelagerten, manuell betätigbaren Gasgriff wird der Antriebsmotor angesteuert und ein Antriebsmoment erzeugt. Der Gasgriff wird hierbei ausgehend von Neutral- oder Ausgangsstellung in eine erste Drehrichtung betätigt.
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Über den Gasgriff kann außerdem das hydraulische Bremssystem des Einspurfahrzeugs betätigt werden. Hierfür wird der Gasgriff in eine zweite Drehrichtung betätigt, die entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung ist, über die der Antriebsmotor angesteuert und Antriebsmoment erzeugt wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Längsdynamik des Einspurfahrzeugs allein über eine Betätigung des Gasgriffs einstellbar ist. Der Gasgriff wird nicht nur zur Ansteuerung des Antriebsmoments verwendet, sondern zusätzlich auch, bei einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung, zur Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems. Dies stellt einen erheblichen Komfortgewinn für den Fahrer dar und entlastet diesen von einer gleichzeitigen Betätigung eines Handbremshebels oder eines Fußbremshebels zur Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems. Zugleich bleibt die Möglichkeit erhalten, das hydraulische Bremssystem auch direkt über eine entsprechende Betätigung des Hand- oder Fußbremshebels anzusteuern.
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Das Verfahren kann bei verschiedenartigen Antriebsmotoren eingesetzt werden. Im Betracht kommt als Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor oder ein Hybridmotor, umfassend einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Sofern als Antrieb ein Elektromotor oder ein Hybridmotor verwendet wird, kann im Bremsfall über den Elektromotor ein Rekuperationsmoment als Bremsmoment erzeugt werden, das mit dem Bremsmoment des hydraulischen Bremssystems verrechnet wird. Auch in diesem Fall kann das hydraulische Bremssystem über eine entsprechende Betätigung des Gasgriffs angesteuert werden, wobei das Rekuperationsmoment des Elektromotors zu dem Bremsmoment des hydraulischen Bremssystems hinzuaddiert wird. Ungeachtet dessen bleibt die Möglichkeit erhalten, ausschließlich über das Rekuperationsmoment des Elektromotors abzubremsen. Des Weiteren ist es möglich, ausschließlich ein Bremsmoment über das hydraulische Bremssystem zu erzeugen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung erstrecken sich die beiden entgegengesetzten Drehrichtungen für die Ansteuerung des Antriebsmotors und die Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems von einer Neutralstellung des Gasgriffs ausgehend in unterschiedliche Drehrichtungen (bidirektionaler Gasgriff). Diese Neutralstellung kann mit einer Federkraft beaufschlagt sein, so dass jede Auslenkung des Gasgriffs - entweder zur Erzeugung des Antriebsmoments oder zur Erzeugung des Bremsmoments - mit einer Federkraft beziehungsweise einem Federmoment beaufschlagt ist, welches bestrebt ist, den Gasgriff wieder in die Neutralstellung zurückzuversetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird über den Gasgriff ein hydraulisches Bremsmoment erzeugt, sofern zuvor der Gasgriff zur Ansteuerung des Antriebsmotors verdreht worden ist und daran anschließend der Gasgriff von dieser ausgelenkten Drehlage wieder zurückverdreht wird. Dementsprechend wird ein hydraulisches Bremsmoment erzeugt, wenn der Gasgriff in die zweite Drehrichtung ausgehend von der zuvor ausgeführten Auslenkung in die erste Drehrichtung betätigt wird. Diese Ausführung eignet sich auch für konventionelle, unidirektionale Gasgriffe, die von einer Neutral- oder Ausgangsstellung ausgehend nur eine Drehrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmoments erlauben. Bei einem anschließenden Zurückdrehen des Gasgriffs in Richtung der Ausgang- beziehungsweise Neutralstellung wird in der gewünschten Weise das hydraulische Bremsmoment erzeugt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der Gasgriff, der ausgehend von einer Neutralstellung nur in eine Drehrichtung auslenkbar ist, mit einer oder mit mehreren Nullmomenten-Kennlinien für die Drehposition des Gasgriffs versehen, wobei in einer Drehposition des Gasgriffs oberhalb einer Nullmoment-Kennlinie ein Antriebsmoment vom Antriebsmotor angefordert wird und in einer Drehposition unterhalb einer Nullmoment-Kennlinie ein Bremsmoment vom hydraulischen Bremssystem angefordert wird. Die Nullmoment-Kennlinie beziehungsweise die Nullmoment-Kennlinien separieren Drehlagenbereiche zwischen der Neutral- beziehungsweise Ausgangsstellung und der maximalen Drehauslenkung.
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In weiterer vorteilhafter Ausführung sind eine obere und eine untere Nullmoment-Kennlinie für die Drehposition des Gasgriffs festgelegt, wobei in einer Drehposition des Gasgriffs oberhalb der oberen Nullmoment-Kennlinie ein Antriebsmoment, in einem der Drehposition unterhalb der unteren Nullmoment-Kennlinie ein Bremsmoment vom hydraulischen Bremssystem angefordert wird und in einer zwischenliegenden Drehposition, die sich zwischen der oberen und der unteren Nullmoment-Kennlinie befindet, die Summe von Antriebsmoment, Bremsmoment und/oder Schleppmoment sowie gegebenenfalls weitere Momenten auf null geregelt wird. Diese Ausführung erlaubt es, in einer Drehlageposition des Gasgriffs zwischen oberer und unterer Nullmoment-Kennlinie eine Segelfunktion des Einspurfahrzeugs zu realisieren, bei der sämtliche internen Momente des Einspurfahrzeugs, die von dem Antriebsmotor, dem hydraulischen Bremssystem und gegebenenfalls einem Getriebe herrühren, über eine entsprechende Ansteuerung von Antriebsmotor und hydraulischem Bremssystem kompensiert werden.
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Vorteilhafterweise erfolgt die Festlegung der Nullmoment-Kennlinie geschwindigkeitsabhängig. Je nach aktueller Fahrzeuggeschwindigkeit werden die obere und die untere Nullmoment-Kennlinie auf verschiedene Werte gesetzt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung bleibt das hydraulische Bremssystem auch nach dem Abbremsen des Einspurfahrzeugs bis zum Stillstand zur Aufrechterhaltung einer Bremskraft angesteuert, auch wenn der Gasgriff sich in Neutralstellung befindet. Dadurch wird eine Hill-Hold-Funktion realisiert, bei der das Einspurfahrzeug bei Stillstand, beispielsweise am Hang, selbsttätig abgebremst wird, ohne dass der Fahrer die Fahrzeugbremse manuell betätigen muss.
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Bei der Neutralstellung handelt es sich sowohl bei dem bidirektionalen Gasgriff als auch bei dem unidirektionalen Gasgriff, der nur in eine Drehrichtung verdreht werden kann, um die Ausgangsstellung, in der der Gasgriff sich vorteilhafterweise in einer kräftefreien Position befindet.
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Gemäß noch einer weiteren erforderlichen Ausführung ist die Ansteuerbarkeit des hydraulischen Bremssystems über den Gasgriff als eine ein- und ausschaltbare Funktion ausgeführt. Dies ermöglicht es, die Ansteuerbarkeit des Bremssystems über den Gasgriff als eine Option auszuführen, die bei Bedarf zugeschaltet wird.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Höhe der Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems über die zweite Drehrichtung des Gasgriffs in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzustandsgrößen durchgeführt. Bei diesen Fahrzustandsgrößen handelt es sich beispielsweise um die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Schräglage. Die Zustandsgrößen, die der Höhe der Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems zugrunde liegen, werden im Einspurfahrzeug mithilfe einer eingebauten Sensorik ermittelt.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Höhe der Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems über die Verdrehung des Gasgriffs in die zweite, entgegengesetzte Drehrichtung in Abhängigkeit unterschiedlicher Fahrmodi durchgeführt. Bei diesen Fahrmodi kann entweder vom Fahrer oder selbsttätig das Ansprechverhalten des hydraulischen Bremssystems als Funktion von beispielsweise Umfeldgrößen, insbesondere witterungsabhängig eingestellt werden, so dass beispielsweise bei trockener Fahrbahn bei gleicher Betätigung des Gasgriffs ein höheres hydraulisches Bremsmoment als bei nasser Fahrbahn erzeugt wird. Des Weiteren ist es möglich, verschiedene Fahrmodi entsprechend der aktuellen Fahrweise einzustellen, beispielsweise eine Unterscheidung zwischen sportlicher, durchschnittlicher und gemäßigter Fahrweise zu treffen.
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Mit Hilfe des Verfahrens kann bei Drehung des Gasgriffs in die zweite, entgegengesetzte Drehrichtung eine Hydraulikpumpe und/oder können Ventile des hydraulischen Bremssystems angesteuert werden, um den Bremsdruck zu beeinflussen. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Hydraulikpumpe eines Fahrerassistenzsystems, beispielsweise einer elektronischen Bremskraftverteilung (eCBS), was den Vorteil hat, dass auf eine Hydraulikpumpe zurückgegriffen werden kann, die bereits im Bremssystem verbaut ist.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird bei der Drehung des Gasgriffs in die erste Drehrichtung ein Motorsteuergerät des Antriebsmotors angesteuert und bei Drehung des Gasgriffs in die zweite, entgegengesetzte Drehrichtung ein Bremsensteuergerät des hydraulischen Bremssystems angesteuert. Zur Ansteuerung kann gegebenenfalls ein weiteres Steuergerät vorgeschaltet sein, das in Abhängigkeit der Drehrichtung des Gasgriffs das Motorsteuergerät bzw. das Bremsensteuergerät ansteuert. Des Weiteren ist es möglich, dass die aktuelle Drehgriffposition zunächst entweder dem Gerät oder dem Bremsensteuergerät zugeführt wird, von dem aus gegebenenfalls ein Signal an das jeweils andere Steuergerät übertragen wird.
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Das Steuergerät oder, bei mehreren Steuergeräten, die Kombination von Steuergeräten enthalten Mittel, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ausgestaltet sind. Die Mittel umfassen mindestens eine Speichereinheit, mindestens eine Recheneinheit, einen Steuergeräteeingang und einen Steuergeräteausgang pro Steuergerät. Mit Hilfe des Steuergeräts oder der der Kombination von Steuergeräten können die einstellbaren Komponenten des Antriebsmotors und des hydraulischen Bremssystems angesteuert werden.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Das Computerprogrammprodukt läuft in dem vorgeschriebenen Steuergerät bzw. der Kombination von Steuergeräten ab.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Motorrades, dessen Gasgriff ausgelegt ist, sowohl den Antriebsmotor als auch das hydraulische Bremssystem anzusteuern,
- 2 einen bidirektional ausgeführten Gasgriff, bei dessen Betätigung in eine erste Drehrichtung der Antriebsmotor und bei dessen Betätigung in die entgegengesetzte, zweite Drehrichtung das hydraulische Bremssystem angesteuert werden,
- 3 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zur Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems über den Gasgriff,
- 4 ein Schaubild mit einer Darstellung des Antriebsbereichs und des hydraulischen Bremsbereichs in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gasgriffdrehposition.
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In 1 ist ein als Motorrad ausgeführtes Einspurfahrzeug schematisch dargestellt. Das Motorrad 1 ist mit einem hydraulischen Bremssystem 2 versehen, das eine vordere Bremseinheit 3 am Vorderrad, eine hintere Bremseinheit 4 am Hinterrad, ein ABS-System (Antiblockiersystem) 5 und ein Bremsensteuergerät 6 umfasst. Das ABS-System 5 bildet ein Fahrerassistenzsystem und umfasst eine Hydraulikpumpe, mit der der Bremsdruck im hydraulischen Bremssystem 2 beeinflussbar ist.
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Des Weiteren ist das Motorrad 1 mit einem Antriebsmotor 7 versehen, der über ein Motorsteuergerät 8 ansteuerbar ist. Der Antriebsmotor 7 kann als Verbrennungsmotor, als Elektromotor oder als Hybridmotor mit Verbrennungsmotor und Elektromotor ausgeführt sein. Der Antriebsmotor 7 kann über einen Gasgriff 9 angesteuert werden.
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Des Weiteren ist das Motorrad 1 mit einer Sensorik 10 zur Erfassung von Fahrzustandsgrößen ausgestattet.
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In 2 ist der Gasgriff 9 vergrößert dargestellt. Der Gasgriff 9 ist als bidirektionaler Gasgriff ausgeführt, der, ausgehend von einer Neutralstellung, in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen 11, 12 verdreht werden kann. Bei Betätigung in die erste Drehrichtung 11 wird der elektrische Antriebsmotor angesteuert und ein Antriebsmoment erzeugt. Bei Betätigung in die entgegengesetzte, zweite Drehrichtung 12 wird dagegen das hydraulische Bremssystem angesteuert und ein hydraulisches Bremsmoment erzeugt. Die Erzeugung von hydraulischen Bremsmomenten über eine Betätigung des Gasgriffs in die zweite Drehrichtung 12 erfolgt unabhängig von einer manuellen Betätigung des Bremssystems über einen Handbremshebel 13 oder einen Fußbremshebel im Motorrad. Es ist somit zur Erzeugung von hydraulischem Bremsmoment nicht notwendig, zusätzlich zu der Verdrehung des Gasgriffs 9 in die zweite Drehrichtung 12 auch noch manuell das Bremssystem zu betätigen.
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Der bidirektionale Gasgriff gemäß 2 kann in seiner Neutralstellung federkraftbelastet sein.
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Als Alternative zu einem in 2 dargestellten bidirektionalen Gasgriff 9 kommt auch ein herkömmlicher, unidirektionaler Gasgriff 9 für die Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems über eine Betätigung des Gasgriffs 9 in Betracht, der ausgehend von einer Neutral- oder Ausgangsstellung nur eine Verdrehung in eine Drehrichtung ermöglicht. Bei Verdrehung des Gasgriffs, ausgehend von der Neutral- oder Ausgangsstellung, wird ein Antriebsmoment erzeugt, und bei anschließendem Zurückdrehen in Richtung der Neutral- oder Ausgangsstellung wird ein hydraulisches Bremsmoment erzeugt.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erzeugung von hydraulischem Bremsmoment über eine Betätigung des Gasgriffs, wobei das Ablaufdiagramm sowohl für bidirektionale Gasgriffe als auch für unidirektionale Gasgriffe geeignet ist. Nach dem Start des Verfahrens im ersten Verfahrensschritt 20 erfolgt im Verfahrensschritt 21 eine Auswertung der Gasgriffstellung. Ergibt sich aus der Auswertung, dass ein Verzögerungswunsch aus der aktuellen Gasgriffposition abgeleitet werden kann, so wird im Verfahrensschritt 22 der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrensschritt 23 vorgerückt. Ergibt dagegen die Auswertung, dass kein Verzögerungswunsch vorliegt, wird im Verfahrensschritt 22 der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Verfahrensschritt 21 zurückgekehrt und in regelmäßigen zeitlichen Abständen erneut eine Auswertung durchgeführt.
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Im Verfahrensschritt 23 wird ein hydraulischer Bremsdruck berechnet, der erforderlich ist, um den Bremswunsch, vorgegeben über eine entsprechende Gasgriffstellung, umzusetzen. Anschließend wird im nächsten Verfahrensschritt 24 der hydraulische Bremsdruck durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe 5 im hydraulischen Bremssystem erzeugt. Im Verfahrensschritt 25 ist der Ablauf beendet bzw. es wird wieder zum Beginn des Verfahrensschritts 20 zurückgekehrt.
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In 4 ist beispielhaft ein Schaubild mit der Drehgriffposition eines unidirektionalen Gasgriffs auf der Y-Achse (0 bis 100%) über der Fahrzeuggeschwindigkeit v (X-Achse) dargestellt. In das Schaubild ist ein schraffierter Antriebsbereich 30 eingetragen, dessen Schraffur nach rechts gerichtet ist, sowie ein ebenfalls schraffierter Bremsbereich 31, dessen Schraffur nach links gerichtet ist und der einen Bremsbereich unter Ansteuerung des hydraulischen Bremssystems kennzeichnet. Zwischen dem Antriebsbereich 30 und dem Bremsbereich 31 liegt ein neutraler Segelbereich 32, der von einer unteren Nullmoment-Kennlinie 33 und einer oberen Nullmoment-Kennlinie 34 begrenzt ist, wobei die Kennlinien 33 und 34 zugleich den Antriebsbereich 30 bzw. den Bremsbereich 31 begrenzen.
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Eingetragen ist außerdem eine vertikale, gestrichelte Linie 35, die eine beispielhafte Geschwindigkeit v1 des Motorrads kennzeichnet. Der Schnittpunkt der vertikalen v1-Linie mit der oberen Nullmoment-Kennlinie 34 kennzeichnet den Beginn der Erzeugung von motorischem Antriebsmoment. Entsprechend liegt der Schnittpunkt bei 0% Antriebsmoment und steigert sich bis 100% Antriebsmoment, die bei der oberen, horizontalen 100%-Linie 36 erreicht wird.
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Wird anschließend die Gasgriffposition wieder zurückgedreht und fällt unter die untere Nullmoment-Kennlinie 33, so ist der Bremsbereich 31 erreicht, und es wird ein hydraulisches Bremsmoment erreicht. Der Schnittpunkt der v1-Linie 35 mit der unteren Nullmoment-Kennlinie 33 kennzeichnet den Beginn des Bremsbereichs 31 bei 0%, der sich vertikal nach unten bis zur Nulllinie 37 bis 100% des erreichbaren Bremsmoments steigert.
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Liegt die aktuelle Gasgriffposition dagegen in dem zwischenliegenden Bereich zwischen der unteren Nullmoment-Kennlinie 33 und der oberen Nullmoment-Kennlinie 34, so wird eine Segelfunktion gestartet, bei der die Summe der im Fahrzeug generierten Momente - Antriebsmoment, Bremsmoment und Motorschleppmoment - auf null geregelt wird. Es ist somit möglich, nach einem Beschleunigungsvorgang durch Zurücknahme der Gasgriffposition einen Segelbereich zu erreichen, in welchem das Motorrad ohne Antriebsmoment und ohne Bremsmoment segelt. Wird die Gasgriffposition noch weiter zurückgenommen, so dass der Motorbremsbereich 31 erreicht wird, wird selbsttätig das hydraulische Bremssystem angesteuert, und es wird Bremsmoment erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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