DE102021209652A1 - Motor vehicle having a gear selector lever, a clutch pedal and an electric motor which is controlled in such a way that it outputs a torque curve of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Kraftfahrzeug (10), aufweisend einen Elektromotor (11), welcher drehmomentübertragend mit Antriebsrädern (12) verbindbar ist, aufweisend• zumindest ein erstes Gaspedal (13),• zumindest ein erstes Kupplungspedal (21),• und einen Gangwahlhebel (20), wobei das Gaspedal (13) signalübertragend mit einer Steuereinheit (14) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgestaltet ist, den Elektromotor (11) so anzusteuern, dass entsprechend einer Gaspedalstellung (X13) ein Antriebsdrehmoment (M 12) an die Antriebsräder (12) ausgegeben wird, wobei das Antriebsdrehmoment (M12) ausgegeben wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs (29) eines digital implementierten Verbrennungsmotors (25) basierend auf der Gaspedalstellung (X13).A motor vehicle (10) is disclosed, having an electric motor (11) which can be connected to drive wheels (12) in a torque-transmitting manner, having• at least one first gas pedal (13),• at least one first clutch pedal (21),• and a gear selector lever (20 ), wherein the gas pedal (13) is connected to a control unit (14) in a signal-transmitting manner, wherein the control unit (14) is designed to control the electric motor (11) in such a way that a drive torque (M 12) corresponding to a gas pedal position (X13) is applied the drive wheels (12) is output, wherein the drive torque (M12) is output according to a torque curve (29) of a digitally implemented internal combustion engine (25) based on the accelerator pedal position (X13).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Offenbarung bezieht sich auf ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe oder mit nur einem Gang. Ferner bezieht sich die Offenbarung auf eine Möglichkeit, mit einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug eine uneingeschränkte Fahrerlaubnis zu erzielen oder die Verhaltensweise eines Kraftfahrzeuges mit einer Kupplung und einem Schaltgetriebe erlebbar zu machen.The disclosure relates to an electrically powered motor vehicle with an automatic transmission or with only one gear. Furthermore, the disclosure relates to a possibility of obtaining an unrestricted driving license with an electrically powered motor vehicle or of making it possible to experience the behavior of a motor vehicle with a clutch and a manual transmission.

EP3805607 A1 bezieht sich auf ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mit einem zweistufigen Übersetzungsgetriebe. Das Übersetzungsgetriebe wird automatisch geschaltet. Eine Kupplung zur kraftschlüssigen Verbindung des Elektromotors mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs ist nicht notwendig, da ein Elektromotor anders als ein Verbrennungsmotor das Kraftfahrzeug aus dem Stand beschleunigen kann. EP3805607 A1 refers to an electrically powered motor vehicle with a two-stage transmission. The transmission gear is switched automatically. A clutch for the non-positive connection of the electric motor to the drive wheels of the motor vehicle is not necessary, since an electric motor, unlike an internal combustion engine, can accelerate the motor vehicle from a standstill.

BeschreibungDescription

Gesetzgeber in zahlreichen Ländern erteilen eine uneingeschränkte Fahrerlaubnis für Kraftfahrzeuge nur, wenn Fahrstunden und eine Fahrprüfung mit einem handgeschalteten Kraftfahrzeug mit einer Kupplung erfolgt sind. Werden die Fahrstunden und die Fahrprüfung mit einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe absolviert, so wird der Führerschein entsprechend eingeschränkt auf die Bedienung von Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe.Legislators in many countries only grant unrestricted driving licenses for motor vehicles if driving lessons and a driving test have been taken with a manual motor vehicle with a clutch. If the driving lessons and the driving test are completed in a motor vehicle with automatic transmission, the driver's license will be restricted to the operation of motor vehicles with automatic transmission.

Elektrofahrzeuge und viele Hybridfahrzeuge sind jedoch mit einem automatischen Getriebe ausgestattet, so dass Fahrschulen auf klassische Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Kupplung und Getriebe zurückgreifen müssen. Viele Elektrofahrzeuge weisen sogar nur eine Gangstufe zwischen dem Antriebsmotor und den Antriebsrädern auf. Der elektrische Antriebsmotor entfaltet aus dem Stand, also auch bei einer Drehzahl von Null Umdrehungen pro Minute, ein ausreichendes Drehmoment, um ein Kraftfahrzeug anzutreiben. Deshalb entfällt die Notwendigkeit, den Motor laufen zu lassen und bei Bedarf über eine Reibkupplung den Antriebsmotor mit den Antriebsrädern stetig zu koppeln, bis eine Getriebeeingangswelle und eine Antriebsausgangswelle sich mit derselben Drehzahl drehen. Die dafür notwendige Geschicklichkeit im Umgang mit der Kupplung bzw. Reibkupplung kann an elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen aufgrund der hier nicht notwendigen bzw. fehlenden Kupplung nicht erlernt werden. Der Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Kraftfahrzeugs zu benennen, mit dem dieser Nachteil abgestellt werden kann.However, electric vehicles and many hybrid vehicles are equipped with an automatic transmission, so that driving schools have to use classic vehicles with combustion engines, clutches and transmissions. Many electric vehicles even have only one gear between the drive motor and the drive wheels. From a standing start, ie even at a speed of zero revolutions per minute, the electric drive motor develops sufficient torque to drive a motor vehicle. Therefore, there is no need to run the engine and, if necessary, to continuously couple the drive motor to the drive wheels via a friction clutch until a transmission input shaft and a drive output shaft rotate at the same speed. The necessary skill in handling the clutch or friction clutch cannot be learned on electrically driven motor vehicles because the clutch is not necessary or missing here. The disclosure is based on the object of specifying an electric motor vehicle and a method for controlling an electric motor vehicle with which this disadvantage can be remedied.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Offenbarung aus. Die Unteransprüche können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Offenbarung zusätzlich.The object is solved with the features of the independent claims. The dependent claims form advantageous developments of the disclosure. The dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the disclosure.

Vorgesehen ist demgemäß ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Elektromotor, welcher drehmomentübertragend mit Antriebsrädern verbindbar ist, aufweisend zumindest ein erstes Gaspedal, zumindest ein erstes Kupplungspedal, und einen Gangwahlhebel, wobei das Gaspedal signalübertragend mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu ausgestaltet ist, den Elektromotor so anzusteuern, dass entsprechend einer Gaspedalstellung ein Antriebsdrehmoment an die Antriebsräder ausgegeben wird, wobei das Antriebsdrehmoment ausgegeben wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs eines digital implementierten Verbrennungsmotors basierend auf der Gaspedalstellung.Accordingly, a motor vehicle is provided, having an electric motor which can be connected to drive wheels in a torque-transmitting manner, having at least one first accelerator pedal, at least one first clutch pedal, and a gear selector lever, the accelerator pedal being connected to a control unit in a signal-transmitting manner, the control unit being designed to Control electric motor so that according to an accelerator pedal position, a drive torque is output to the drive wheels, wherein the drive torque is output according to a torque curve of a digitally implemented internal combustion engine based on the accelerator pedal position.

Es ist davon auszugehen, dass Fahrzeuge mit Kupplung und Stufenwechselgetriebe mit zunehmender Elektrifizierung immer seltener werden. Da jedoch Fahranfänger oft nur über begrenzte Mittel zum Erwerb eines Kraftfahrzeugs verfügen, sind die mittels der Erfindung erlernten Fähigkeiten zur Bedienung von Gebrauchtwagen unerlässlich.It can be assumed that vehicles with clutches and variable speed transmissions will become increasingly rare with increasing electrification. However, since novice drivers often only have limited funds to purchase a motor vehicle, the skills learned using the invention for operating used vehicles are essential.

Eine weitere Zielgruppe sind Kraftfahrer, die Fahrzeuge mit Schaltgetriebe als besonders reizvoll ansehen und auf die Erlebnisse eines Schaltvorgangs nicht verzichten wollen.Another target group are motorists who regard vehicles with manual transmissions as particularly appealing and do not want to miss out on the experience of shifting gears.

Das Fahrzeug kann zwar mit einer Kupplung und mit Gangwechseln gefahren werden, aber optional auch eine Charakteristik eines Elektroantriebs behalten. Der Betrieb mit Kupplung und Gangwechseln kann über eine Bedieneinheit aktiviert werden. Insbesondere eine rein über Software implementierte Simulationslösungen ist einfach abschaltbar, wenn der Fahrer dies nicht mehr wünscht.While the vehicle can be driven with a clutch and with gear changes, it can also optionally retain an electric drive characteristic. Operation with the clutch and gear changes can be activated via a control unit. In particular, a simulation solution implemented purely via software can be easily switched off if the driver no longer wants it.

Es kann auch vorgesehen sein, eine den Elektromotor und das Getriebe trennende konventionelle Reibkupplung einzubauen. Durch den Einbau einer mechanischen Kupplung erfüllt das Fahrzeug eine der Teilanforderungen des Gesetzgebers in leicht nachvollziehbarer Weise. Sogar sämtliche gesetzgeberische Forderungen würden erfüllt, wenn zusätzlich ein evtl. technisch vereinfachtes Stufenwechselgetriebe vorhanden wäre, was aber den technischen Aufbau erhöht und - außer für eine mögliche Erweiterung des Geschwindigkeitsbereichs des Kraftfahrzeugs - vezichtbar ist und durch Steuerung des Drehmomentverlaufs simuliert werden kann.Provision can also be made to install a conventional friction clutch that separates the electric motor and the transmission. By installing a mechanical clutch, the vehicle fulfills one of the partial requirements of the legislator in a way that is easy to understand. Even all legal requirements would be met if a possibly technically simplified variable speed transmission were also available, but this increases the technical structure and - except for a possible extension of the speed range of the motor vehicle - is dispensable and can be simulated by controlling the torque curve.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kupplungspedal signalübertragend mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei in der Steuereinheit eine digital implementierte Kupplung vorgesehen ist, und wobei das Antriebsdrehmoment zusätzlich entsprechend dem Kupplungspedalweg gesteuert wird.In one embodiment, it is provided that the clutch pedal is connected to the control unit in a signal-transmitting manner, with a digitally implemented clutch being provided in the control unit, and with the drive torque also being controlled in accordance with the travel of the clutch pedal.

Eine Kupplung bzw. Reibkupplung muss demnach nicht physisch im Kraftfahrzeug vorhanden sein. Ein Reibverhalten der Kupplung bzw. ein Druckpunkt, bei der die Kupplung beginnt, einen Kraftfluss zwischen einer Motorausgangswelle und einer mit den Rädern verbundenen Eingangswelle herzustellen, wird lediglich simuliert. Hinzu kann ein entsprechendes Motorgeräusch über Lautsprecher ausgegeben werden, um einen Eindruck von einem hochdrehenden Verbrennungsmotor zu vermitteln.A clutch or friction clutch therefore does not have to be physically present in the motor vehicle. A friction behavior of the clutch or a pressure point at which the clutch begins to produce a power flow between an engine output shaft and an input shaft connected to the wheels is only simulated. In addition, a corresponding engine noise can be output via loudspeakers to give an impression of a high-revving combustion engine.

Die Notwendigkeit, bei jedem Anfahr- und Anhaltevorgang das Kupplungspedal zu betätigen, ist die zentrale Forderung des Gesetzgebers, um das Führen eines Kraftfahrzeugs mit Schaltgetriebe zu erlernen. Ferner muss das Kupplungspedal bei Gangwechseln betätigt werden, die aufgrund des durch n1 und n2 begrenzten Drehzahlband der Antriebsmaschine erforderlich sind.The need to press the clutch pedal every time you start and stop is the central requirement of the legislator in order to learn how to drive a motor vehicle with a manual transmission. Furthermore, the clutch pedal has to be actuated when changing gears, which is necessary due to the engine speed range limited by n1 and n2.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Gangwahlhebel signalübertragend mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei in der Steuereinheit ein digital implementiertes Getriebe hinterlegt ist, und wobei das Antriebsmoment zusätzlich entsprechend eines an dem Gangwahlhebel eingelegten Ganges reduziert oder erhöht wird.In one embodiment, it is provided that the gear selector lever is connected to a control unit in a signal-transmitting manner, with a digitally implemented transmission being stored in the control unit, and with the drive torque also being reduced or increased according to a gear engaged on the gear selector lever.

Elektrofahrzeuge weisen in einigen Ausgestaltungen gar kein Getriebe bzw. nur ein im Betrieb nicht trennbares Reduktionsgetriebe mit einem einzigen Gang auf, in anderen Ausgestaltung zumindest ein zweistufiges Getriebe. Dieses wird jedoch rein automatisch geschaltet, zumeist ohne dass der Fahrer hierauf überhaupt Einfluss nehmen kann. Das Getriebe im Sinne der Offenbarung ist ein virtuell implementiertes, digitales Getriebe. Abhängig von dem Gang, den der Fahrschüler oder Fahrer eingewählt hat, ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen dem virtuellen Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern. Bei einem hohen Übersetzungsverhältnis, beispielsweise im dritten oder fünften Gang, kann der Verbrennungsmotor ein Kraftfahrzeug aus dem Stand in der Regel nicht oder nur sehr schwach antreiben. Wählt der Fahrschüler oder Fahrer eine entsprechend hohe Gangstufe, so gibt die Steuereinheit einen Befehl an den Elektromotor, ein geringes Anfahrmoment an die Antriebsräder auszugeben oder diese gar nicht anzutreiben, selbst wenn das Kupplungspedal und das Gaspedal richtig bedient werden.In some configurations, electric vehicles have no transmission at all or only a reduction gear with a single gear that cannot be separated during operation, in other configurations at least a two-stage transmission. However, this is switched on automatically, mostly without the driver being able to influence it at all. The transmission within the meaning of the disclosure is a virtually implemented, digital transmission. Depending on the gear that the learner driver or driver has selected, the transmission ratio between the virtual combustion engine and the drive wheels changes. In the case of a high transmission ratio, for example in third or fifth gear, the internal combustion engine can usually not, or only very weakly, drive a motor vehicle from a standing start. If the learner driver or driver selects a correspondingly high gear, the control unit gives a command to the electric motor to output a low starting torque to the drive wheels or not to drive them at all, even if the clutch pedal and the accelerator pedal are operated correctly.

Der Gangwahlhebel dient lediglich dazu, eine eingewählte Gangstufe virtuell an die Steuereinheit auszugeben, so dass diese basierend auf dem eingelegten Gang das Antriebsdrehmoment und die Antriebsdrehzahl vorgeben kann. Wechselt der Fahrer nicht von dem ersten Gang in den zweiten Gang, so wird ab einer Geschwindigkeit, bei der der virtuelle Verbrennungsmotor seine Höchstdrehzahl erreicht, das Anfahrmoment so reduziert, dass das Kraftfahrzeug lediglich die Geschwindigkeit beibehält.The gear selector lever is only used to virtually output a selected gear to the control unit, so that it can specify the drive torque and the drive speed based on the gear engaged. If the driver does not change from first gear to second gear, starting at a speed at which the virtual internal combustion engine reaches its maximum speed, the starting torque is reduced in such a way that the motor vehicle merely maintains its speed.

Der Gangwahlhebel muss demnach nicht mit einem physisch vorhandenen Getriebe gekoppelt sein. Jeder Gang korrespondiert zu einem Übersetzungsverhältnis, mit dem Drehzahl und Drehmoment des Verbrennungsmotors entweder erhöht oder verringert wird. Der Elektromotor kann das Verhalten eines Verbrennungsmotors mit einem damit verbindbaren Getriebe komplett simulieren.The gear selector therefore does not have to be coupled to a physically existing gearbox. Each gear corresponds to a gear ratio that either increases or decreases the speed and torque of the combustion engine. The electric motor can completely simulate the behavior of a combustion engine with a gearbox that can be connected to it.

In einer Ausgestaltung ist ein zweites Kupplungspedal auf einer Beifahrerseite vorgesehen, wobei das zweite Kupplungspedal signalübertragend mit der Steuereinheit verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, analog zu dem ersten Kupplungspedal die virtuelle Kupplung zu betätigen.In one embodiment, a second clutch pedal is provided on a passenger side, the second clutch pedal being connected to the control unit in a signal-transmitting manner and being designed to actuate the virtual clutch in a manner analogous to the first clutch pedal.

Ferner wird ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs offenbart, mit den Schritten:

  • • Erfassen einer Gaspedalstellung zumindest eines ersten Gaspedals,
  • • Ansteuern des Elektromotors so, dass entsprechend einer Gaspedalstellung ein Antriebsdrehmoment an die Antriebsräder ausgegeben wird, wobei das Antriebsdrehmoment ausgegeben wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs eines digital implementierten Verbrennungsmotors basierend auf der Gaspedalstellung.
Furthermore, a method for controlling an electric motor of a motor vehicle is disclosed, with the steps:
  • • detecting an accelerator pedal position of at least one first accelerator pedal,
  • • Activation of the electric motor in such a way that a drive torque is output to the drive wheels in accordance with an accelerator pedal position, the drive torque being output in accordance with a torque curve of a digitally implemented internal combustion engine based on the accelerator pedal position.

Ein solches Verfahren kann an einem Kraftfahrzeug den Elektromotor steuern, wenn eine konventionelle Kupplung und ein konventionelles Getriebe noch physisch vorhanden sind, um die Eigenwilligkeit eines Verbrennungsmotors zu simulieren. Daher kann ein Getriebe vorhanden sein, welches eine Kupplungsausgangswelle mit den Antriebsrädern entsprechend eines tatsächlich einzulegenden Ganges übersetzt. Allerdings kann der Einfluss einer Betätigung des Kupplungspedals wie oben beschrieben auch komplett simuliert werden.Such a method can control the electric motor on a motor vehicle if a conventional clutch and a conventional transmission are still physically present in order to simulate the idiosyncrasy of an internal combustion engine. A transmission can therefore be present, which translates a clutch output shaft to the drive wheels in accordance with a gear that is actually to be engaged. However, the influence of an actuation of the clutch pedal can also be completely simulated as described above.

Dies erfolgt durch die folgenden Schritte:

  • • Erfassen eines Kupplungspedalwegs an einem Kupplungspedal,
  • • Ausgeben eines Antriebsmoments entsprechend eines Drehmoments des virtuellen Verbrennungsmotors basierend auf einem Reibmoment einer virtuellen Kupplung und dem Kupplungspedalweg.
This is done through the following steps:
  • • detecting a clutch pedal travel on a clutch pedal,
  • • Outputting a driving torque corresponding to a torque of the virtual ver internal combustion engine based on a friction torque of a virtual clutch and the clutch pedal travel.

Das Kupplungspedal wird zum Öffnen der virtuellen Kupplung eingedrückt. Zum Schließen der Kupplung wird das Kupplungspedal losgelassen. Der Kupplungspedalweg ist dann gleich Null, je nach Definition einer Endlage. Zwischendurch, etwa auf der Hälfte des Kupplungspedalwegs, befindet sich ein Reibpunkt, an dem die virtuelle Kupplung beginnt, eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem virtuellen Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern herzustellen. Da eine Verbindung zwischen dem virtuellen Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern physisch nicht besteht, wird sie nachgebildet, indem ein Befehl an den Elektromotor ausgegeben wird, das Antriebsmoment entsprechend einem virtuellen Reibmoment in der Kupplung auszugeben. Das virtuelle Reibmoment entspricht dem Antriebsmoment, welches ein konventioneller Verbrennungsmotor bei dieser Drehzahl n und diesem Kupplungspedalweg ausgegeben hätte.The clutch pedal is depressed to open the virtual clutch. The clutch pedal is released to engage the clutch. The clutch pedal travel is then equal to zero, depending on the definition of an end position. In between, about halfway through the clutch pedal travel, there is a friction point where the virtual clutch begins to create a frictional connection between the virtual combustion engine and the drive wheels. Since there is no physical connection between the virtual combustion engine and the drive wheels, it is simulated by issuing a command to the electric motor to output the drive torque corresponding to a virtual frictional torque in the clutch. The virtual friction torque corresponds to the drive torque that a conventional internal combustion engine would have output at this speed n and this clutch pedal travel.

Dies kann auch unter Berücksichtigung eines rein virtuellen Getriebes erfolgen, durch ein

  • • Erfassen eines an dem Gangwahlhebel eingelegten Ganges
  • • Ermitteln eines Antriebsmoments anhand des Drehmomentverlaufs des virtuellen Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung einer Übersetzung, welche in einem digital implementierten Getriebe hinterlegt wird,
  • • Ansteuern des Elektromotors so, dass das Antriebsmoment entsprechend der Übersetzung erhöht oder reduziert wird.
This can also be done taking into account a purely virtual gear, by a
  • • Detection of a gear engaged on the gear selector lever
  • • Determining a drive torque based on the torque curve of the virtual combustion engine, taking into account a translation that is stored in a digitally implemented transmission,
  • • Activation of the electric motor in such a way that the drive torque is increased or reduced according to the translation.

Hierdurch kann eine Schalt- und Kupplungseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug aufgebaut werden, aufweisend einen Gangwahlhebel und ein Kupplungspedal, welche signalübertragend mit einer Steuereinheit verbindbar sind, um ein Antriebsmoment entsprechend einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplung, einem Getriebe und einem Verbrennungsmotor zu simulieren. Ein Motorengeräusch kann zusätzlich simuliert werden, basierend auf der Drehzahl des virtuellen Verbrennungsmotors und auf einen Lastpunkt bzw. ein zu übertragendes Drehmoment.As a result, a shift and clutch unit for an electrically driven motor vehicle can be constructed, having a gear selector lever and a clutch pedal, which can be connected to a control unit in a signal-transmitting manner in order to simulate a drive torque corresponding to a motor vehicle with a clutch, a transmission and an internal combustion engine. An engine noise can also be simulated based on the speed of the virtual combustion engine and on a load point or a torque to be transmitted.

Als Fahrverhalten wird beispielsweise Folgendes simuliert: Ein Fahrzeug kann im simulierten 1. Gang bei ca. 50 km/h und im 2. Gang bei ca. 90 km/h nicht mehr beschleunigen, wobei auch unterhalb einer Höchstdrehzahl ein charakteristischer Drehmomentverlauf als Funktion der Geschwindigkeit und des Ganges implementiert sein kann. Die Abregelung an der simulierten Drehzahlgrenze des Verbrennungsmotors kann auch hier wieder durch akustische Ausgabe und/oder Drehzahlanzeige veranschaulicht werden.The following is simulated as driving behavior, for example: A vehicle can no longer accelerate in simulated 1st gear at approx. 50 km/h and in 2nd gear at approx. 90 km/h, with a characteristic torque curve as a function of speed even below a maximum speed and the Ganges can be implemented. The curtailment at the simulated speed limit of the internal combustion engine can also be illustrated here by acoustic output and/or speed display.

Die offenbarungsgemäße Simulation eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotors gilt auch für Verzögerungsvorgänge, wobei hier eine Bremswirkung eines Verbrennungsmotors (Schleppbetrieb) als Funktion des gewählten Ganges durch eine Grenze für ein negatives Drehmoment des Elektromotors simuliert wird. Ein gänzlich unpassend gewählter Gang, der im Extremfall zur Zerstörung des Verbrennungsmotors („Überdrehen“) führen würde, sollte ebenfalls simuliert, aber auf eine harmlose Fahrzeugreaktion oder Ausgabe im Instrument (z.B. mittels Warnleuchten) begrenzt werden.The disclosed simulation of a motor vehicle with an internal combustion engine also applies to deceleration processes, with a braking effect of an internal combustion engine (towing operation) being simulated as a function of the selected gear by a limit for a negative torque of the electric motor. A completely inappropriately selected gear, which in extreme cases would lead to the destruction of the combustion engine ("overspeed"), should also be simulated, but limited to a harmless vehicle reaction or output in the instrument (e.g. using warning lights).

Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere in einer Steuerelektronik eines Steuersystems ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus-, und weitergebildet sein.One embodiment relates to a computer program product with program code means that are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the method described above when the computer program product is executed on a computer, in particular in control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above.

Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuerelektronik eines Steuersystems ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Das Computerprogramm kann insbesondere auf dem vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukt, beispielsweise eine Diskette, CD-ROM, DVD, Speicher, eine an das Internet angeschlossene Prozessoreinheit, gespeichert sein. Das Computerprogramm kann insbesondere als eine kompilierte oder noch nicht kompilierte Datenfolge ausgestaltet sein, die vorzugsweise auf einer höheren, insbesondere objektbasierten Computersprache basiert.One embodiment relates to a computer program with encoded instructions for carrying out the method described above when the computer program is executed on a computer, in particular control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above. The computer program can be stored in particular on the computer program product described above, for example a floppy disk, CD-ROM, DVD, memory, a processor unit connected to the Internet. The computer program can in particular be in the form of a compiled or not yet compiled data sequence, which is preferably based on a higher, in particular object-based, computer language.

Eine Ausführungsform betrifft eine Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuerelektronik eines Steuersystems verarbeitet wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Die Signalfolge kann insbesondere mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogramms und/oder mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukts erzeugt werden. Die Signalfolge kann als elektrische Impulse und/oder elektromagnetische Welle und/oder optische Impulse drahtlos oder drahtgebunden bereitgestellt werden.One embodiment relates to a signal sequence with computer-readable instructions for carrying out the method described above when the signal sequence is processed by a computer, in particular by control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above. The signal sequence can be generated in particular with the aid of the computer program described above and/or with the aid of the computer program product described above. The signal sequence can be provided wirelessly or wired as electrical pulses and/or electromagnetic waves and/or optical pulses.

Ein Mittel zur Realisierung der Verfahrensschritte im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Steuereinheit mit Mikroprozessoren (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Das Programm kann auf einem Speichersystem abgelegt sein. Das Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann. In einer Ausführung sind ein oder mehrere, insbesondere alle Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchführbar, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihre Mittel.A means for implementing the method steps within the meaning of the present disclosure can be designed in terms of hardware and/or software, in particular a processing unit, in particular a digital processing unit, in particular a control unit with microprocessors, preferably connected to a memory and/or bus system for data or signals ( CPU) and/or one or more programs or program modules. The CPU can be designed to process commands that are implemented as a program, to detect input signals from a data bus and/or to emit output signals to a data bus. The program can be stored on a storage system. The storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid and/or other non-volatile media. The program may be arranged to embody or be capable of performing the methods described herein such that the CPU can perform the steps of such methods. In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method can be carried out fully or partially automatically, in particular by the controller or its means.

Figurenlistecharacter list

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Es zeigen:

  • 1: schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Gangwahlhebel und einem Kupplungspedal, wobei mit diesem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug aus der Wahrnehmung des Fahrers ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe und einer Kupplung simuliert werden kann;
  • 2: einen typischen Drehmomentverlauf eines Verbrennungsmotors, der digital hinterlegt sein kann, um entsprechend einer Drehzahl einen Befehl zur Ausgabe eines Antriebsmoments an den Elektromotor auszugeben; und
  • 3: schematisch ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das in einer Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs entsprechend 1 ablaufen kann, um einen Elektromotor so zu steuern, als wäre das Kraftfahrzeug durch einen Verbrennungsmotor mit einem Schaltgetriebe und einer Kupplung angetrieben.
The drawings described herein are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure in any way. Show it:
  • 1 : Schematically an electrically driven motor vehicle with a gear selector lever and a clutch pedal, with this electrically driven motor vehicle being able to simulate a motor vehicle with a manual transmission and a clutch from the perspective of the driver;
  • 2 : a typical torque curve of an internal combustion engine, which can be stored digitally in order to output a command for outputting a drive torque to the electric motor in accordance with a speed; and
  • 3 : schematically a flow chart of a method corresponding in a control unit of a motor vehicle 1 can be run to control an electric motor as if the motor vehicle were powered by an internal combustion engine with a gearbox and a clutch.

Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Es ist festzustellen, dass einige Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Schritte des Verfahrens können Multiplikationen, Summierungen und Selektionen sowie Zuordnungen sein, zum Beispiel Zuordnung von Ausgangswerten zu Eingangswerten in Kennfeldern.The following description is merely illustrative in nature. For purposes of clarity, the same reference numbers will be used throughout the drawings to designate similar elements. It should be appreciated that some steps within a method may be performed in a different order without changing the principles of the present disclosure. Steps of the method can be multiplications, summations and selections as well as assignments, for example assignment of output values to input values in characteristic diagrams.

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 10, aufweisend einen Elektromotor 11, welcher drehmomentübertragend mit Antriebsrädern 12 verbindbar ist. Bei dem Kraftfahrzeug 10 im Sinne der Offenbarung handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, bei dem aufgrund eines Elektromotors 11 ein herkömmliches Getriebe mit mehr als zwei Gängen für den Fahrantrieb entfallen kann. 1 shows schematically a motor vehicle 10, having an electric motor 11, which can be connected to drive wheels 12 in a torque-transmitting manner. The motor vehicle 10 within the meaning of the disclosure is a motor vehicle in which a conventional transmission with more than two gears for the traction drive can be omitted due to an electric motor 11 .

Vorgesehen sind ein erstes Gaspedal 13, zumindest ein erstes Kupplungspedal 21, und einen Gangwahlhebel 20. Der Gangwahlhebel 20 kann eine Schaltkulisse aufweisen mit einem Rückwärtsgang und mehreren Vorwärtsgängen i1, i2, ..., i5. Die Schaltkulisse ist so ausgestaltet, dass der Bediener ein Einrasten verspürt, wenn die Gangstufe eingelegt ist. Die Schaltkulisse ist in diesem Fall H-förmig mit ggf. weiteren Abzweigungen für eine fünfte Gangstufe oder einen Rückwärtsgang. Dabei liegt der erste Gang vorne links am „H“ und der zweite unten rechts, der dritte oben rechts und der vierte unten rechts. Für Sportfahrzeuge im Rennbetrieb mit umgekehrten Ganganordnungen (kleinere Gänge hinten, höhere Gänge vorne) kann die Anordnung entsprechend umgekehrt sein. Eine mehrdimensionale Position des Gangwahlhebels 20 wird von der Steuereinheit 14 erfasst und einem Übersetzungsverhältnis am virtuellen Getriebe 24 zugeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass an ein und demselben Gangwahlhebel 20 durch Force Feedback Aktuatoren eine Schaltkulisse nur kräftemäßig simuliert wird und diese mechanisch gar nicht vorhanden ist.A first gas pedal 13, at least a first clutch pedal 21, and a gear selector lever 20 are provided. The gear selector lever 20 can have a shift gate with a reverse gear and a plurality of forward gears i1, i2, . . . , i5. The shift gate is designed so that the operator feels a click when the gear is engaged. In this case, the shift gate is H-shaped with additional branches for a fifth gear or a reverse gear, if necessary. The first gear is on the front left at the "H" and the second on the bottom right, the third on the top right and the fourth on the bottom right. For racing sports vehicles with reversed gear arrangements (lower gears at the rear, higher gears at the front), the arrangement can be reversed accordingly. A multidimensional position of the gear selector lever 20 is detected by the control unit 14 and assigned to a gear ratio on the virtual gearbox 24 . It can also be provided that a shifting gate is only simulated in terms of force on one and the same gear selector lever 20 by means of force feedback actuators and that this is not mechanically present at all.

Der Elektromotor 11 wird entsprechend so angesteuert, dass ein realitätsnahes Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor bzw. Kupplung und Getriebe simuliert wird. In der Regel ist hierfür eine Limitierung der Fähigkeiten des Elektromotors 11 notwendig. Dieser wäre imstande, das Kraftfahrzeug 10 aus dem Stand bei einer Drehzahl von Null ohne Einkuppeln zu bewegen, der virtuelle Verbrennungsmotor 25 vermag dies nicht. Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs 10 ist ein ausreichend hohes Drehmoment entsprechend 2 anzuwählen. Dies beeinflusst der Fahrer über das Gaspedal 13. Ist das Kupplungspedal 21 bzw. 22 zu weit getreten, wird der virtuelle Verbrennungsmotor 25 hochgedreht, was an der Drehzahlanzeige 28 ersichtlich ist und über entsprechende Geräusche auch akustisch wiedergegeben wird. Die Geräusche können über ein nicht dargestelltes Audiosystem wiedergegeben werden, das über Lautsprecher und einen entsprechenden Audiomodus verfügt und das so mit der Steuereinheit 14 verbunden ist, dass ein zu dem virtuellen Verbrennungsmotor 25 korrespondierendes Motorgeräusch ausgegeben werden kann.The electric motor 11 is controlled accordingly in such a way that a realistic driving behavior of a motor vehicle with an internal combustion engine or clutch and transmission is simulated. As a rule, a limitation of the capabilities of the electric motor 11 is necessary for this. This would be able to move the motor vehicle 10 from a standing start at zero speed without engaging the clutch, the virtual internal combustion engine 25 cannot do this. When starting the motor vehicle 10, a sufficiently high torque is appropriate 2 to select. The driver influences this via the gas pedal 13. If the clutch pedal 21 or 22 is pressed too far, the virtual internal combustion engine 25 is turned up, which can be seen on the speed display 28 and is also reproduced acoustically via corresponding noises. The sounds can be played back via an audio system, not shown, which has speakers and an ent speaking audio mode and which is connected to the control unit 14 in such a way that an engine noise corresponding to the virtual internal combustion engine 25 can be output.

In einer Ausgestaltung kann die Schwierigkeit einer Kupplungsbetätigung simuliert werden. Insbesondere in alten Kraftfahrzeugen ist ein Kupplungspedal sehr schwer zu betätigen und in Einklang mit dem Verbrennungsmotor 25 zu bringen. Der Fahrschüler kann über eine in der Steuereinheit 14 implementierte Variabilität einer Fehlertoleranz gegenüber zu raschem Einkuppeln oder zu wenig Gas langsam an ein realitätsnah arbeitendes Kraftfahrzeug herangeführt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass verschiedene Schwierigkeitsstufen vorhanden sind. Beispielsweise können die Komponenten Gangwahlhebel 20, Kupplungspedal 21 und Getriebe 24 getrennt voneinander erlernt werden, indem eine Komponente zunächst stets so funktioniert, als wenn sie richtig betätigt worden wäre. Sukzessive können dann alle Komponenten so geschaltet werden, dass das Kraftfahrzeug 10 sich bedienen lässt, wie ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, Kupplung bzw. Kupplungspedal und Getriebe.In one embodiment, the difficulty of clutch actuation can be simulated. In old motor vehicles in particular, a clutch pedal is very difficult to operate and to bring into line with the internal combustion engine 25 . The learner driver can be slowly introduced to a realistically working motor vehicle via a variability of a fault tolerance implemented in the control unit 14 in relation to too rapid engagement of the clutch or too little gas. For example, it can be provided that there are different levels of difficulty. For example, the gear selector lever 20, clutch pedal 21 and transmission 24 components can be learned separately from one another, in that one component initially always functions as if it had been correctly actuated. All components can then be successively switched in such a way that the motor vehicle 10 can be operated like a motor vehicle with an internal combustion engine, clutch or clutch pedal and transmission.

Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 auf Fahrten zur Betriebsstätte und außerhalb eines Fahrschulbetriebs oder Sportbetriebs ganz normal im Elektromodus fahren. Hierfür kann der simulierte Verbrennungsmotor 25 deaktiviert werden.Furthermore, the motor vehicle 10 can drive quite normally in electric mode on journeys to the operating site and outside of a driving school operation or sports operation. For this purpose, the simulated internal combustion engine 25 can be deactivated.

Abhängig von gesetzlichen Vorschriften kann der Gangwahlhebel 20 auch nach Art eines Automatikgetriebes entsprechend ausgestaltet sein, mit einer Wahl für P, N und D. Zur Simulation eines Kraftfahrzeugs mit Doppelkupplungsgetriebe können weitere Gangwahlarten vorgesehen sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein zuschaltbares Untersetzungsgetriebe geschaltet werden kann, für Low Range und High Range Getriebestufen in Geländefahrzeugen.Depending on legal regulations, the gear selector lever 20 can also be configured in the manner of an automatic transmission, with a selection for P, N and D. Other types of gear selection can be provided to simulate a motor vehicle with a double clutch transmission. Furthermore, it can be provided that an engageable reduction gear can be engaged for low-range and high-range gear stages in off-road vehicles.

Das Gaspedal 13 ist signalübertragend mit einer Steuereinheit 14 verbunden. Die signalübertragende Verbindung kann über eine Verkabelung oder über Funk erfolgen. Zumindest eine Gaspedalstellung X13 kann die Steuereinheit 14 erfassen und verarbeiten. Die Steuereinheit 14 ist dazu ausgestaltet, den Elektromotor 11 so anzusteuern, dass entsprechend der Gaspedalstellung X13 ein Antriebsdrehmoment M12 an die Antriebsräder 12 ausgegeben wird. Das Antriebsdrehmoment M12 wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs 29 eines digital implementierten Verbrennungsmotors 25 basierend auf der Gaspedalstellung X13 ausgegeben. Ein Drehmomentverlauf eines konventionellen Motors wird dadurch simuliert.The accelerator pedal 13 is connected to a control unit 14 in a signal-transmitting manner. The signal-transmitting connection can be made via wiring or via radio. The control unit 14 can detect and process at least one accelerator pedal position X13. The control unit 14 is designed to control the electric motor 11 in such a way that a drive torque M12 is output to the drive wheels 12 in accordance with the accelerator pedal position X13. The drive torque M12 is output according to a torque curve 29 of a digitally implemented internal combustion engine 25 based on the accelerator pedal position X13. A torque curve of a conventional engine is thereby simulated.

Selbstverständlich kann anstelle einer Gaspedalstellung X13 auch eine Kraft, mit der das Gaspedal 13 betätigt wird, als Bezugsgröße zur Simulation des Verhaltens des digitalen Verbrennungsmotors 25 verwendet werden. Weiterhin kann auch eine elektronische Geschwindigkeitsregelanlage simuliert werden, beispielsweise ein Tempomat oder Abstandsregeltempomat.Of course, instead of an accelerator pedal position X13, a force with which the accelerator pedal 13 is actuated can also be used as a reference variable for simulating the behavior of the digital internal combustion engine 25. Furthermore, an electronic speed control system can also be simulated, for example a cruise control or adaptive cruise control.

Das Kupplungspedal 21 ist signalübertragend mit der Steuereinheit 14 verbunden, wobei in der Steuereinheit 14 eine digital implementierte Kupplung 23 vorgesehen ist, wobei das Antriebsdrehmoment M12 zusätzlich entsprechend dem Kupplungspedalweg X21 gesteuert wird. Das Kupplungspedal 21 kann eine Federcharakteristik oder einen Force Feedback Aktuator aufweisen, um ein Rückstellmoment eines mechanischen oder hydraulischen Kupplungspedals zu simulieren.The clutch pedal 21 is connected in a signal-transmitting manner to the control unit 14, a digitally implemented clutch 23 being provided in the control unit 14, the drive torque M12 additionally being controlled in accordance with the clutch pedal travel X21. The clutch pedal 21 can have a spring characteristic or a force feedback actuator in order to simulate a return torque of a mechanical or hydraulic clutch pedal.

Die Kupplung 23 ist nicht notwendigerweise physisch im Kraftfahrzeug 10 vorhanden. Ein Reibverhalten der Kupplung 23 bzw. ein Druckpunkt, bei der die Kupplung 23 beginnt, einen Kraftfluss zwischen einer Motorausgangswelle und einer mit den Antriebsrädern 12 verbundenen Eingangswelle herzustellen, wird lediglich simuliert. Korrespondierend zur Drehzahl n kann auch ein entsprechendes Motorgeräusch über Lautsprecher ausgegeben werden.The clutch 23 is not necessarily physically present in the motor vehicle 10 . A friction behavior of the clutch 23 or a pressure point at which the clutch 23 begins to produce a power flow between an engine output shaft and an input shaft connected to the drive wheels 12 is merely simulated. Corresponding to the speed n, a corresponding engine noise can also be output via loudspeakers.

Ferner ist der Gangwahlhebel 20 signalübertragend mit einer Steuereinheit 14 verbunden, wobei in der Steuereinheit 14 auch ein digital implementiertes Getriebe 24 hinterlegt ist. Das Antriebsmoment M12 wird zusätzlich entsprechend eines an dem Gangwahlhebel 20 eingelegten Ganges i1, i2, ..., i5 reduziert oder erhöht.Furthermore, the gear selector lever 20 is connected in a signal-transmitting manner to a control unit 14 , a digitally implemented transmission 24 also being stored in the control unit 14 . The drive torque M12 is additionally reduced or increased according to a gear i1, i2, . . . , i5 engaged on the gear selector lever 20.

Der Gangwahlhebel 20 muss demnach nicht mit einem physisch vorhandenen Getriebe gekoppelt sein. Jeder Gang i1, i2, ..., i5 korrespondiert zu einem Übersetzungsverhältnis, mit dem Drehzahl n und Drehmoment M des virtuellen Verbrennungsmotors 25 entweder erhöht oder verringert wird. Am Elektromotor 11 wird das Verhalten eines Verbrennungsmotors 25 mit einem damit verbindbaren Getriebe 24 komplett simuliert.Accordingly, the gear selector lever 20 does not have to be coupled to a physically present transmission. Each gear i1, i2, . The behavior of an internal combustion engine 25 with a transmission 24 that can be connected thereto is completely simulated on the electric motor 11 .

Für den Betrieb als Fahrschulauto ist ferner ein zweites Kupplungspedal 22 auf einer Beifahrerseite 15 vorgesehen. Das zweite Kupplungspedal 22 ist signalübertragend mit der Steuereinheit 14 verbunden und dazu ausgestaltet, analog zu dem ersten Kupplungspedal 21 die virtuelle Kupplung 23 zu betätigen, damit ein Beifahrer unterstützend eingreifen kann. Die Steuerung kann auch in einem nicht dargestellten, selbständig handelbaren Getriebesteuergerät implementiert sein, dass in einer Weise mit dem Steuergerät 14 kommuniziert, dass der Gegenstand der Offenbarung realisierbar ist. Dieses Getriebesteuergerät könnte in einer Signalleitung zwischen dem Gaspedal 13 und dem Steuergerät 14 eingefügt werden, ohne dass die Software in einem serienmäßig vorhandenem Steuergerät 14 verändert werden muss. Dieser Aspekt vereinfacht die Nachrüstbarkeit und die Rückrüstbarkeit eines Kraftfahrzeuges mit dem offenbarungsgemäßen Kupplungs- und Schaltsimulator.A second clutch pedal 22 is also provided on a passenger side 15 for operation as a driving school car. The second clutch pedal 22 is connected to the control unit 14 in a signal-transmitting manner and is designed to actuate the virtual clutch 23 analogously to the first clutch pedal 21 so that a front passenger can intervene in a supportive manner. The control can also be implemented in a transmission control unit that can be operated independently, not shown, that communicates with the control unit 14 in such a way that the subject matter of the disclosure can be implemented. This The transmission control unit could be inserted in a signal line between the gas pedal 13 and the control unit 14 without the software having to be changed in a standard control unit 14 . This aspect simplifies the retrofitting and retrofitting of a motor vehicle with the clutch and shifting simulator according to the disclosure.

2 zeigt einen Drehmomentverlauf 29, der digital in dem Verbrennungsmotor 25 hinterlegt sein kann, um entsprechend einer Drehzahl n einen Befehl zur Ausgabe eines Antriebsmoments M12 an den Elektromotor 11 auszugeben. Bei Drehzahlen n unterhalb von einer Drehzahl n1 gibt der Verbrennungsmotor 25 kein Drehmoment M aus. Bei realen Verbrennungsmotoren 25 liegt n1 etwa bei 400 U/min. Bei einer Drehzahl n2 erreicht der Verbrennungsmotor 25 seine Höchstdrehzahl. Diese liegt häufig bei 6000U/min. Am Elektromotor 11 wird der dargestellte Drehmomentverlauf 29 simuliert. Erreicht dieser (abhängig von der virtuell eingelegten Gangstufe und der Geschwindigkeit v) die Drehzahl n2, beschleunigt er das Kraftfahrzeug 10 nicht weiter (obwohl er dies könnte). Ein Unterschreiten der Drehzahl n1 führt dazu, dass kein Antriebsmoment M12 mehr ausgegeben wird. Die Drehzahlen n1 und n2 sind nur für den simulierten Verbrennungsmotor 25 vorhanden und können entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des simulierten Ganges und ggf. dem Schlupf der simulierten Kupplung in Grenzgeschwindigkeiten umgerechnet werden. 2 shows a torque curve 29, which can be stored digitally in the internal combustion engine 25 in order to output a command to output a drive torque M12 to the electric motor 11 in accordance with a speed n. At speeds n below a speed n1, the internal combustion engine 25 does not output any torque M. In real internal combustion engines 25, n1 is around 400 rpm. The internal combustion engine 25 reaches its maximum speed at a speed n2. This is often around 6000 rpm. The torque curve 29 shown is simulated on the electric motor 11 . If this (depending on the virtually engaged gear and the speed v) reaches the rotational speed n2, it no longer accelerates the motor vehicle 10 (although it could do so). If the speed falls below n1, the drive torque M12 is no longer output. The speeds n1 and n2 are only available for the simulated internal combustion engine 25 and can be converted into limit speeds according to the transmission ratio of the simulated gear and possibly the slip of the simulated clutch.

3 zeigt ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors 11 eines Kraftfahrzeugs 10. Das Verfahren wird unter Verwendung der Bezugszeichen aus den 1 und 2 erläutert. In Schritt 41 erfolgt ein Ermitteln einer Gangstufe anhand eines an dem Gangwahlhebel 20 eingelegten Ganges i1, i2, ..., i5. 3 shows a method for controlling an electric motor 11 of a motor vehicle 10. The method is described using the reference symbols from FIGS 1 and 2 explained. In step 41 a gear step is determined on the basis of a gear i1, i2, . . . , i5 engaged on the gear selector lever 20.

In Schritt 43 erfolgt ein Erfassen eines Kupplungspedalwegs X21. In Schritt 42 erfolgt ein Ermitteln einer Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeuges. Analog kann eine Drehzahl des Antriebsrades 12 ermittelt werden. Von der Drehzahl des Antriebsrades 12 ist abhängig, welches Drehmoment die virtuelle Kupplung 23 überträgt. Die Schritte 41 und 42 können entfallen, wenn lediglich mit einem Elektromotor ein konventioneller Verbrennungsmotor simuliert wird, das Kraftfahrzeug aber noch eine echte Kupplung und ein echtes Getriebe aufweist. Ein um die Schritte 41 bis 43 bereinigtes Verfahren kann an einem Kraftfahrzeug 10 den Elektromotor 11 steuern, wenn eine konventionelle Kupplung noch physisch vorhanden ist. Hierbei kann auch ein Getriebe vorhanden sein, welches eine Kupplungsausgangswelle mit den Antriebsrädern entsprechend eines tatsächlich einzulegenden Ganges übersetzt. Allerdings kann durch die Ermittlung des Kupplungspedalwegs X21 der Einfluss einer Betätigung des Kupplungspedals 21 mit einer virtuellen Kupplung 14 auch komplett simuliert werden.In step 43, a clutch pedal travel X21 is detected. In step 42, a speed v of the motor vehicle is determined. A speed of the drive wheel 12 can be determined analogously. The torque that the virtual clutch 23 transmits depends on the rotational speed of the drive wheel 12 . Steps 41 and 42 can be omitted if a conventional internal combustion engine is simulated only with an electric motor, but the motor vehicle still has a real clutch and a real transmission. A method in which steps 41 to 43 have been eliminated can control the electric motor 11 on a motor vehicle 10 if a conventional clutch is still physically present. In this case, a transmission can also be present, which converts a clutch output shaft to the drive wheels in accordance with a gear that is actually to be engaged. However, the influence of an actuation of the clutch pedal 21 with a virtual clutch 14 can also be completely simulated by determining the clutch pedal travel X21.

In Schritt 44 erfolgt eine Ermittlung einer Drehzahl n des virtuellen Verbrennungsmotors 25. Die Drehzahl n kann in einer Drehzahlanzeige 28 einer Tachoeinheit 26 angezeigt werden.A speed n of the virtual internal combustion engine 25 is determined in step 44 . The speed n can be displayed in a speed display 28 of a tachometer unit 26 .

In Schritt 45 erfolgt ein Ansteuern des Elektromotors 11 so, dass entsprechend einer Gaspedalstellung X13 ein Antriebsdrehmoment M12 an die Antriebsräder 12 ausgegeben wird. Das Antriebsdrehmoment M12 wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs 29 des digital implementierten Verbrennungsmotors 25 basierend auf der Gaspedalstellung X13, des Kupplungspedalwegs X21 und des eingelegten Ganges berechnet und an den Elektromotor 11 ausgegeben.In step 45, the electric motor 11 is controlled in such a way that a drive torque M12 is output to the drive wheels 12 in accordance with an accelerator pedal position X13. The drive torque M12 is calculated according to a torque curve 29 of the digitally implemented internal combustion engine 25 based on the accelerator pedal position X13, the clutch pedal travel X21 and the gear engaged, and is output to the electric motor 11 .

Der Kupplungspedalweg X21 des Kupplungspedals 21 wird dabei ebenso berücksichtigt wie das Drehmoment 29 des virtuellen Verbrennungsmotors 25. Basierend auf einem Reibmoment der virtuellen Kupplung 23 und der Kupplungspedalweg X21 wird das Drehmoment M daraufhin basierend auch auf dem am virtuellen Getriebe 24 eingelegten Gang berechnet. Der am virtuellen Getriebe 24 eingelegte Gang entspricht dem Gang, der an dem Gangwahlhebel 20 eingelegt wird. Bei dem Gangwahlhebel 20 kann es sich um eine Einheit handeln, die nur zur Durchführung einer Fahrstunde mit dem Kraftfahrzeug 10 eingebaut wird. Die ganze hierin beschriebene Funktion kann im sonstigen Betrieb deaktiviert werden und das Kraftfahrzeug 10 kann demnach im normalen Automatikmodus betrieben werden.The clutch pedal travel X21 of the clutch pedal 21 is taken into account, as is the torque 29 of the virtual internal combustion engine 25. Based on a friction torque of the virtual clutch 23 and the clutch pedal travel X21, the torque M is then also calculated based on the gear engaged on the virtual gearbox 24. The gear engaged at the virtual transmission 24 corresponds to the gear engaged at the gear selector 20 . The gear selector 20 may be a unit that is installed only to conduct a driving lesson with the motor vehicle 10 . The entire function described herein can be deactivated in other operation and the motor vehicle 10 can therefore be operated in normal automatic mode.

Das Kupplungspedal 21 wird zum Öffnen der virtuellen Kupplung 23 eingedrückt. Zum Schlie-ßen der Kupplung 23 wird das Kupplungspedal 21 losgelassen. Der Kupplungspedalweg X21 ist dann gleich Null, je nach Definition einer Endlage. Zwischendurch, etwa auf der Hälfte des Kupplungspedalwegs X21, befindet sich ein Reibpunkt, an dem die virtuelle Kupplung 23 beginnt, eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem virtuellen Verbrennungsmotor 25 und den Antriebsrädern 12 herzustellen. Da eine Verbindung zwischen dem virtuellen Verbrennungsmotor 25 und den Antriebsrädern 12 physisch nicht besteht, wird sie nachgebildet, indem ein Signal an den Elektromotor 11 gesendet wird, das Antriebsmoment M12 entsprechend einem virtuellen Reibmoment in der Kupplung 23 auszugeben. Das virtuelle Reibmoment entspricht dem Antriebsmoment, welches ein konventioneller Verbrennungsmotor bei dieser Drehzahl n und diesem Kupplungspedalweg X21 ausgegeben hätte. Dies kann auch unter Berücksichtigung eines rein virtuellen Getriebes erfolgen.The clutch pedal 21 is depressed to open the virtual clutch 23 . To close the clutch 23, the clutch pedal 21 is released. The clutch pedal travel X21 is then equal to zero, depending on the definition of an end position. In between, approximately halfway through the clutch pedal travel X21, there is a friction point at which the virtual clutch 23 begins to create a frictional connection between the virtual internal combustion engine 25 and the drive wheels 12. Since there is no physical connection between the virtual internal combustion engine 25 and the drive wheels 12 , it is simulated by sending a signal to the electric motor 11 to output the drive torque M12 corresponding to a virtual friction torque in the clutch 23 . The virtual friction torque corresponds to the drive torque that a conventional internal combustion engine would have output at this speed n and this clutch pedal travel X21. This can also be done taking into account a purely virtual transmission.

Es kann in einer Ausgestaltung simuliert werden, dass der virtuell hinterlegte Verbrennungsmotor 25 ausgeht bzw. kein Drehmoment mehr überträgt, wenn das Kupplungspedal 21 bzw. 22 zu schnell losgelassen wurde bzw. wenn zu wenig Gas gegeben wurde. Hierfür wird eine Drehzahl n des virtuellen Verbrennungsmotors 25 erfasst und die Position des Kupplungspedals 21. Wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 25 infolge der Betätigung des Kupplungspedals 21 bzw. 22 unterhalb von einem Schwellenwert (Drehzahl n1) sinkt, kann das bei Verbrennungsmotoren typische ruckartige Ausgehen des Motors simuliert werden. Dies kann durch die Simulation eines Motorengeräuschs bzw. Stotterns ergänzt werden. Der Zustand des virtuellen Verbrennungsmotors 25 kann ferner auf der Drehzahlanzeige 28 an der Tachoeinheit 26 dargestellt werden. Ferner kann simuliert werden, dass das Kraftfahrzeug 10 im ausgekuppelten Zustand entsprechend einer Neigung des Untergrunds frei rollt, wenn es nicht zusätzlich gebremst wird. Ein Anfahren am Berg kann somit an dem Kraftfahrzeug 10 geübt werden. Ein Neustart nach einem simulierten Abwürgen kann ebenfalls simuliert werden, indem ein nicht dargestellter Starterknopf betätigt wird, der in dem Kraftfahrzeug 10 hierfür vorgesehen sein kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass der virtuelle Verbrennungsmotor 25 nur virtuell läuft, wenn das Kupplungspedal 21 bzw. 22 betätigt wurde (voll eingedrückt) oder ein Gangwahlhebel 20 auf Neutral gestellt wurde.In one embodiment, it can be simulated that the virtually stored internal combustion engine 25 shuts down or no longer transmits torque if the clutch pedal 21 or 22 was released too quickly or if too little gas was applied. For this purpose, a speed n of the virtual internal combustion engine 25 and the position of the clutch pedal 21 are recorded. If the speed n of the internal combustion engine 25 falls below a threshold value (speed n1) as a result of the actuation of the clutch pedal 21 or 22, the jerky stoppage typical of internal combustion engines can occur of the engine can be simulated. This can be supplemented by simulating an engine noise or stuttering. The state of the virtual internal combustion engine 25 can also be displayed on the speed display 28 on the tachometer unit 26 . Furthermore, it can be simulated that the motor vehicle 10 in the disengaged state rolls freely according to an incline of the ground if it is not additionally braked. Driving off on a hill can thus be practiced on motor vehicle 10 . A restart after a simulated stall can also be simulated by actuating a starter button (not shown), which can be provided in the motor vehicle 10 for this purpose. Furthermore, it can be provided that the virtual internal combustion engine 25 only runs virtually when the clutch pedal 21 or 22 has been actuated (fully depressed) or a gear selector lever 20 has been set to neutral.

Für Fahrschulen bieten batterieelektrische Fahrzeuge Vorteile, z.B. bei den Betriebskosten und Steuern. Insbesondere rein simulierte Ausführungsformen mit Gangwahlhebel 20 und virtuellem Verbrennungsmotor 25, virtueller Kupplung 22 und virtuellem Getriebe 24 sind nach Ende einer Nutzungszeit in den Fahrschulen aus den Kraftfahrzeugen sehr leicht wieder zu entfernen und es treten auch nicht die durch Kupplungsmissbrauch von Fahranfängern bekannten Verschleißerscheinungen auf.Battery electric vehicles offer advantages for driving schools, e.g. in terms of operating costs and taxes. In particular, purely simulated embodiments with a gear selector lever 20 and a virtual combustion engine 25, a virtual clutch 22 and a virtual gearbox 24 can be very easily removed from the motor vehicle after the end of a period of use in the driving schools, and the signs of wear known from clutch misuse by novice drivers do not occur either.

Gleichwohl zumindest ein Ausführungsbeispiel in der vorangegangenen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung dargestellt wurde, sollte man anerkennen, dass eine hohe Anzahl an Variationen existiert. Weiterhin sollte man anerkennen, dass das Ausführungsbeispiel bzw. die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und dass sie nicht dazu dienen, den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder die genaue Ausgestaltung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Vielmehr stellen die Beschreibung sowie die Figurenbeschreibung für den Fachmann eine nützliche Anleitung zur Implementierung mindestens einer Ausführungsform bereit, dabei sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und Funktion der beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been presented in the foregoing description as well as the description of the figures, it should be recognized that a large number of variations exist. Furthermore, it should be appreciated that the embodiment(s) are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or precise configuration in any way. Rather, the description and description of the figures provide useful guidance for those skilled in the art for implementing at least one embodiment, it being understood that various changes in form and function of the described features may be made without departing from the scope of the claims and their equivalents .

BezugszeichenlisteReference List

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1111
Elektromotorelectric motor
1212
Antriebsraddrive wheel
1313
Gaspedalaccelerator
1414
Steuereinheitcontrol unit
2020
Gangwahlhebelgear selector
2121
Kupplungspedalclutch pedal
2222
Kupplungspedalclutch pedal
2323
Kupplungcoupling
2424
Getriebetransmission
2525
Verbrennungsmotorcombustion engine
2626
Tachoeinheitspeedometer unit
2727
Geschwindigkeitsanzeigespeed indicator
2828
Drehzahlanzeigespeed indicator
2929
Drehmomentverlauftorque curve
4141
SchrittStep
4242
SchrittStep
4343
SchrittStep
4444
SchrittStep
4545
SchrittStep
MM
Drehmomenttorque
M12M12
Antriebsdrehmomentdrive torque
nn
Drehzahlnumber of revolutions
n1n1
Drehzahlnumber of revolutions
n2n2
Drehzahlnumber of revolutions
vv
Geschwindigkeitspeed
X13X13
Gaspedalstellungaccelerator pedal position
X21X21
Kupplungspedalwegclutch pedal travel
X22X22
Kupplungspedalwegclutch pedal travel
i1, i2, ... , i5i1, i2, ... , i5
Gangcorridor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3805607 A1 [0002]EP 3805607 A1 [0002]

Claims (12)

Kraftfahrzeug (10), aufweisend einen Elektromotor (11), welcher drehmomentübertragend mit Antriebsrädern (12) verbindbar ist, aufweisend • zumindest ein erstes Gaspedal (13), • zumindest ein erstes Kupplungspedal (21), • und einen Gangwahlhebel (20), wobei das Gaspedal (13) signalübertragend mit einer Steuereinheit (14) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgestaltet ist, den Elektromotor (11) so anzusteuern, dass entsprechend einer Gaspedalstellung (X13) ein Antriebsdrehmoment (M12) an die Antriebsräder (12) ausgegeben wird, wobei das Antriebsdrehmoment (M 12) ausgegeben wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs (29) eines digital implementierten Verbrennungsmotors (25) basierend auf der Gaspedalstellung (X13).Motor vehicle (10) having an electric motor (11) which can be connected to drive wheels (12) in a torque-transmitting manner • at least one first gas pedal (13), • at least one first clutch pedal (21), • and a gear selector lever (20), the accelerator pedal (13) being connected to a control unit (14) in a signal-transmitting manner, the control unit (14) being designed to control the electric motor (11) in such a way that according to an accelerator pedal position (X13). Drive torque (M12) is output to the drive wheels (12), wherein the drive torque (M 12) is output according to a torque curve (29) of a digitally implemented internal combustion engine (25) based on the accelerator pedal position (X13). Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Kupplungspedal (21) signalübertragend mit der Steuereinheit (14) verbunden ist, wobei in der Steuereinheit (14) eine digital implementierte Kupplung (23) vorgesehen ist, und wobei das Antriebsdrehmoment (M12) zusätzlich entsprechend einem Kupplungspedalweg (X21) am Kupplungspedal (21) gesteuert wird.motor vehicle after claim 1 , wherein the clutch pedal (21) is connected to the control unit (14) in a signal-transmitting manner, wherein a digitally implemented clutch (23) is provided in the control unit (14), and wherein the drive torque (M12) additionally corresponds to a clutch pedal travel (X21) on the clutch pedal (21) is controlled. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Gangwahlhebel (20) signalübertragend mit einer Steuereinheit (14) verbunden ist, und wobei in der Steuereinheit (14) ein digital implementiertes Getriebe (24) hinterlegt ist, und wobei das Antriebsmoment (M12) zusätzlich entsprechend eines an dem Gangwahlhebel (20) eingelegten Ganges (i1, i2, ..., i5) reduziert oder erhöht wird.motor vehicle after claim 2 , wherein the gear selector lever (20) is connected to a control unit (14) in a signal-transmitting manner, and wherein a digitally implemented transmission (24) is stored in the control unit (14), and wherein the drive torque (M12) additionally corresponds to a value on the gear selector lever (20 ) engaged gear (i1, i2, ..., i5) is reduced or increased. Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein zweites Kupplungspedal (22), welches auf einer Beifahrerseite (15) vorgesehen ist, wobei das zweite Kupplungspedal (22) signalübertragend mit der Steuereinheit (14) verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, analog zu dem ersten Kupplungspedal (21) die virtuelle Kupplung (23) zu betätigen.Motor vehicle (10) according to one of the preceding claims, having a second clutch pedal (22) which is provided on a passenger side (15), the second clutch pedal (22) being connected to the control unit (14) in a signal-transmitting manner and being configured analogously thereto to actuate the virtual clutch (23) to the first clutch pedal (21). Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors (11) eines Kraftfahrzeugs (10), mit den Schritten: • Erfassen einer Gaspedalstellung (X13) zumindest eines ersten Gaspedals (13), • Ansteuern des Elektromotors (11) so, dass entsprechend einer Gaspedalstellung (X13) ein Antriebsdrehmoment (M12) an die Antriebsräder (12) ausgegeben wird, wobei das Antriebsdrehmoment (M12) ausgegeben wird entsprechend eines Drehmomentverlaufs (29) eines digital implementierten Verbrennungsmotors (25) basierend auf der Gaspedalstellung (X13).Method for controlling an electric motor (11) of a motor vehicle (10), with the steps: • detecting an accelerator pedal position (X13) of at least one first accelerator pedal (13), • Activation of the electric motor (11) in such a way that a drive torque (M12) is output to the drive wheels (12) in accordance with an accelerator pedal position (X13), the drive torque (M12) being output in accordance with a torque curve (29) of a digitally implemented internal combustion engine (25 ) based on accelerator pedal position (X13). Verfahren nach Anspruch 5, aufweisend die Schritte: • Erfassen eines Kupplungspedalwegs (X21) an einem Kupplungspedal (21), • Ausgeben eines Antriebsmoments (M12) entsprechend eines Drehmomentverlaufs (29) des virtuellen Verbrennungsmotors (25) basierend auf einem Reibmoment einer virtuellen Kupplung (23) und dem Kupplungspedalweg (X21).procedure after claim 5 , having the steps: • detecting a clutch pedal travel (X21) on a clutch pedal (21), • outputting a drive torque (M12) corresponding to a torque curve (29) of the virtual internal combustion engine (25) based on a friction torque of a virtual clutch (23) and the Clutch Pedal Travel (X21). Verfahren nach Anspruch 6, aufweisend die Schritte: • Erfassen eines an dem Gangwahlhebel (20) eingelegten Ganges (i1, i2, ..., i5), • Ermitteln eines Antriebsmoments (M12) anhand des Drehmomentverlaufs (29) des virtuellen Verbrennungsmotors (25) unter Berücksichtigung einer Übersetzung (i1, i2, ..., i5), welche in einem digital implementierten Getriebe (24) hinterlegt wird, • Ansteuern des Elektromotors (11) so, dass das Antriebsmoment (M12) entsprechend der Übersetzung (i1, i2, ..., i5), erhöht oder reduziert wird.procedure after claim 6 , Having the steps: • detecting a gear (i1, i2, ..., i5) engaged on the gear selector lever (20), • determining a drive torque (M12) based on the torque curve (29) of the virtual internal combustion engine (25) taking into account a Translation (i1, i2, ..., i5), which is stored in a digitally implemented gearbox (24), • controlling the electric motor (11) in such a way that the drive torque (M12) corresponds to the translation (i1, i2, .. ., i5), is increased or reduced. Schalt- und Kupplungseinheit für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (10), aufweisend einen Gangwahlhebel (20) und ein Kupplungspedal (21), welche signalübertragend mit einer Steuereinheit (14) verbindbar sind, um ein Antriebsmoment (M12) entsprechend einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplung (23), einem Getriebe (24) und einem Verbrennungsmotor (25) zu simulieren.Shift and clutch unit for an electrically driven motor vehicle (10), having a gear selector lever (20) and a clutch pedal (21), which can be connected in a signal-transmitting manner to a control unit (14) in order to generate a drive torque (M12) corresponding to a motor vehicle with a clutch ( 23), a transmission (24) and an internal combustion engine (25). Steuereinheit (14) zur Steuerung eines Elektromotors (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 entsprechend einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7.Control unit (14) for controlling an electric motor (11) according to one of Claims 1 until 4 according to a method according to any one of Claims 5 until 7 . Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (14) nach Anspruch 9 ausgeführt wird.Computer program product with program code means, which are stored on a computer-readable data medium, in order to implement the method according to one of Claims 5 until 7 carried out if the computer program product on a computer, in particular a control unit (14). claim 9 is performed. Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einem Computer in einer Steuereinheit (14) nach Anspruch 9 ausgeführt wird.Computer program with encoded instructions for carrying out the method according to any one of Claims 5 until 7 , if the computer program on a computer, in particular a computer in a control unit (14). claim 9 is performed. Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (14) nach Anspruch 9 verarbeitet wird.Signal sequence with computer-readable instructions for carrying out the method according to any one of Claims 5 until 7 , if the signal sequence from a computer, in particular a control unit (14). claim 9 is processed.
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