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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs sowie einen Fahrzeugrechner zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Aus dem Stand der Technik sind elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Zweirad- und/oder Dreiradfahrzeuge, wie beispielsweise Motorräder, mit einem Antriebsmotor in Form eines Elektromotors sowie einer funktionell mit dem Antriebsmotor gekoppelten Fahrzeugbatterie bekannt. Ein bedeutender Vorteil der Elektromobilität besteht dabei in der Möglichkeit während eines Bremsvorgangs die kinetische Energie des Fahrzeugs mit Hilfe des Antriebsmotors in elektrische Energie umzuwandeln und in der Fahrzeugbatterie zu speichern. Dieser Vorgang wird auch als Rekuperation bezeichnet. Diesbezüglich sei beispielsweise auf die
EP 2 855 219 B1 verwiesen.
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Ferner wird bei Zweirad- und/oder Dreiradfahrzeugen ein Bremsvorgang üblicherweise durch Betätigung eines am Lenker angeordneten Bremshebels eingeleitet. Bei einer Betätigung des Bremshebels wird ein elektrisches Signal in Form eines digitalen Signals einem Fahrzeugrechner übermittelt, um den Bremswunsch des Fahrers umzusetzen. Anhand des elektrischen Signals des Bremshebels kann jedoch lediglich erkannt werden, dass der Fahrer bremsen möchte.
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Allerdings kann in der Regel nicht ermittelt werden, wie stark der Fahrer das Fahrzeug verzögern möchte.
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Aus diesem Grund wird in der
DE 10 2009 040 169 A1 ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem zur Bereitstellung einer Antriebsfunktionalität und mit einem Lenker zur Bereitstellung einer Lenkfunktionalität vorgeschlagen, wobei einem als Bremshebel ausgebildeten Betätigungselement ein Weglängensensor zugeordnet ist, welcher elektronisch übermittelt, wie stark das Betätigungselement betätigt bzw. wie weit dieses bewegt wurde. Eine besonders feinfühlige und/oder unabhängige Steuerung und/oder Einstellung eines Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs ist hierdurch jedoch nicht möglich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend davon insbesondere darin, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Bedienbarkeit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 12 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug, insbesondere einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, mit einem elektrischen Antriebssystem zur Bereitstellung einer Antriebsfunktionalität und mit einem Lenker zur Bereitstellung einer Lenkfunktionalität.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug ein an dem Lenker angeordnetes und als Drehgriff ausgebildetes Betätigungselement umfasst, welches funktionell mit dem Antriebssystem gekoppelt ist und zur Steuerung und/oder Einstellung eines Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Bedienbarkeit verbessert werden. Insbesondere kann eine besonders feinfühlige Betätigung des Betätigungselement und folglich eine vorteilhaft exakte Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens erreicht werden. Zudem ist eine vorteilhaft unabhängige Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens, insbesondere unabhängig von einem Bremseingriff bzw. einem beispielsweise durch einen Bremshebel ausgelösten Bremsvorgang, möglich. Darüber hinaus kann eine vorteilhafte Flexibilität und/oder Variabilität bei der Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens erreicht werden.
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Das Fahrzeug könnte beispielsweise als Personenkraftwagen oder als Nutzkraftwagen ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Fahrzeug jedoch von einem herkömmlichen Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen verschieden. Vorzugsweise ist das Fahrzeug dabei als Leichtkraftfahrzeug, wie beispielsweise als Quad, und besonders bevorzugt als Zweirad- oder Dreiradfahrzeug, wie beispielsweise als Kleinkraftrad, als Motorrad und/oder als Motordreirad ausgebildet. Ferner umfasst das elektrische Antriebssystem insbesondere zumindest einen elektrischen Antriebsmotor und wenigstens eine funktionell mit dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelte Fahrzeugbatterie, insbesondere in Form eines Akkumulators. Der Lenker umfasst insbesondere eine Lenkstange sowie zwei an der Lenkstange angeordnete Lenkergriffe und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Das Betätigungselement ist an dem Lenker angeordnet und zur manuellen Betätigung durch einen Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist das Betätigungselement als Rekuperationsdrehgriff ausgebildet und an einem der Lenkergriffe angeordnet und/oder in einen der Lenkergriffe integriert. Insbesondere ist das Betätigungselement dabei von einem Bremshebel verschieden. Das Betätigungselement ist insbesondere derart ausgestaltet, dass eine Betätigung des Betätigungselements durch eine Drehbewegung des Betätigungselements erfolgt. Ferner ist das Betätigungselement dazu vorgesehen, bei einer Betätigung, insbesondere durch den Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs, ein Betätigungssignal zur Erzeugung eines, insbesondere in Abhängigkeit des Betätigungssignals variablen, Rekuperationsdrehmoments und folglich zur Steuerung und/oder Einstellung eines Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Darüber hinaus kann das Fahrzeug weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine Fahrzeugsensorik zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Bremssystem zur Bereitstellung einer Bremsfunktionalität und/oder einen Fahrzeugrechner mit wenigstens einer Recheneinheit zur Steuerung eines Betriebs des Fahrzeugs. Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Ermittlungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Vorteilhaft erfolgt eine Betätigung des Betätigungselements durch eine Drehbewegung des Betätigungselements in eine von einem Fahrer und/oder Aufsassen abgewandte Richtung, wodurch insbesondere eine besonders intuitive Steuerung erreicht werden kann. Insbesondere kann dabei durch eine Drehbewegung vom Fahrer und/oder Aufsassen weg ein Rekuperationswunsch gesteuert und/oder eingestellt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens anhand eines Verdrehwinkel des Betätigungselements erfolgt. Vorteilhaft ist der Verdrehwinkel dabei direkt proportional zu einem Rekuperationswunsch des Fahrers und/oder Aufsassen. Das bedeutet, je größer der Verdrehwinkel, desto größer und/oder höher der Rekuperationswunsch des Fahrers und/oder Aufsassen. Besonders bevorzugt ist das Rekuperationsvermögen zudem in Abhängigkeit des Verdrehwinkels in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich einstellbar. Insbesondere kann somit anhand des Verdrehwinkels ein aktuelles Rekuperationsvermögen des Fahrzeugs gesteuert und vorteilhaft in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich, insbesondere zwischen einem minimalen Rekuperationsvermögen und einem maximalen Rekuperationsvermögen, eingestellt werden. Hierdurch kann eine besonders feinfühlige Betätigung des Betätigungselement und folglich eine vorteilhaft exakte Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens erreicht werden.
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Grundsätzlich könnte das Betätigungselement dazu vorgesehen sein, ein digitales Betätigungssignal bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass das Betätigungselement dazu vorgesehen ist, ein analoges Betätigungssignal, insbesondere zur Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens, bereitzustellen. Hierdurch kann eine besonders einfache Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs erreicht und ein Steueralgorithmus vereinfacht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug ein am Lenker angeordnetes und als Drehgriff ausgebildetes weiteres Betätigungselement umfasst, welches funktionell mit dem Antriebssystem gekoppelt ist und zur Steuerung und/oder Einstellung eines Vortriebs des Fahrzeugs vorgesehen ist. Das weitere Betätigungselement ist dabei an dem Lenker angeordnet und zur manuellen Betätigung durch einen Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist das weitere Betätigungselement als Gasdrehgriff ausgebildet und an einem der Lenkergriffe angeordnet und/oder in einen der Lenkergriffe integriert. Insbesondere ist das weitere Betätigungselement dabei von einem Bremshebel verschieden. Das weitere Betätigungselement ist insbesondere derart ausgestaltet, dass eine Betätigung des weiteren Betätigungselements durch eine Drehbewegung des weiteren Betätigungselements erfolgt. Ferner ist das weitere Betätigungselement dazu vorgesehen, bei einer Betätigung, insbesondere durch den Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs, ein weiteres Betätigungssignal zur Erzeugung eines, insbesondere in Abhängigkeit des weiteren Betätigungssignals variablen, Vortriebsdrehmoments und folglich zur Steuerung und/oder Einstellung eines Vortriebs des Fahrzeugs bereitzustellen. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung und/oder Einstellung des Vortriebs des Fahrzeugs dabei anhand eines Verdrehwinkel des weiteren Betätigungselements, wobei der Verdrehwinkel vorteilhaft direkt proportional zu einem Beschleunigungswunsch des Fahrers und/oder Aufsassen ist. Zudem ist das weitere Betätigungselement bevorzugt dazu vorgesehen, ein analoges weiteres Betätigungssignal, insbesondere zur Steuerung und/oder Einstellung des Vortriebs des Fahrzeugs, bereitzustellen. Besonders vorteilhaft sind die Betätigungselemente, insbesondere das Betätigungselement und das weitere Betätigungselement, auf verschiedenen Seiten des Lenkers angeordnet. In diesem Fall ist das Betätigungselement demnach an einem ersten Lenkergriff der Lenkergriffe angeordnet und/oder in diesen integriert, während das weitere Betätigungselement an einem von dem ersten Lenkergriff verschiedenen zweiten Lenkergriff der Lenkergriffe angeordnet und/oder in diesen integriert ist. Ferner erfolgt eine Betätigung der Betätigungselemente, insbesondere des Betätigungselements und des weiteren Betätigungselements, bevorzugt durch eine Drehbewegung in entgegengesetzte Richtungen. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Betätigung des weiteren Betätigungselements durch eine Drehbewegung des weiteren Betätigungselements in eine dem Fahrer und/oder Aufsassen zugewandte Richtung, wodurch eine besonders intuitive Steuerung erreicht werden kann. Insbesondere kann dabei durch eine Drehbewegung zum Fahrer und/oder Aufsassen hin ein Beschleunigungswunsch gesteuert und/oder eingestellt werden. Hierdurch kann eine besonders intuitive und sichere Steuerung des Fahrzeugs erreicht werden.
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Darüber hinaus kann das Fahrzeug wenigstens einen am Lenker angeordneten Bremshebel umfassen, welcher für einen Bremseingriff und folglich zur Steuerung einer Verzögerung des Fahrzeugs und/oder eines Bremsvorgangs vorgesehen ist. Der Bremshebel kann dabei funktionell mit dem Bremssystem und/oder dem Antriebssystem gekoppelt sein. Der Bremshebel ist an dem Lenker, insbesondere einem der Lenkergriffe, angeordnet und zur manuellen Betätigung durch einen Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs vorgesehen. Der Bremshebel ist insbesondere derart ausgestaltet, dass eine Betätigung des Bremshebels durch eine Zugbewegung des Bremshebels erfolgt. Ferner ist der Bremshebel dazu vorgesehen, bei einer Betätigung, insbesondere durch den Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs, ein, insbesondere digitales, Bremssignal zur Steuerung der Verzögerung des Fahrzeugs und/oder zur Erzeugung eines weiteren Rekuperationsdrehmoments bereitzustellen. Hierdurch kann ein vorteilhafter konventioneller Bremseingriff durch den Fahrer und/oder Aufsassen, beispielsweise in einer Notsituation, erreicht werden.
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Zudem wird ein Verfahren zum Betrieb des zuvor genannten Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem anhand eines Betätigungssignals des Betätigungselements, insbesondere des bereits zuvor genannten Betätigungssignals, ein Rekuperationsdrehmoment ermittelt und in zumindest einem Betriebszustand als Soll-Drehmoment zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors des Antriebssystems, insbesondere des bereits zuvor genannten Antriebsmotors, verwendet oder mit einem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors des Antriebssystems, insbesondere des bereits zuvor genannten Antriebsmotors, überlagert wird. Der Betriebszustand entspricht vorliegend insbesondere einem Zustand, in welchem eine Betätigung des Betätigungselements, insbesondere durch den Fahrer und/oder Aufsassen, erfolgt und kein Bremseingriff bzw. kein durch einen Bremshebel ausgelöster Bremsvorgang vorliegt. Ferner wird das Rekuperationsdrehmoment vorteilhaft als negatives Soll-Drehmoment an den elektrischen Antriebsmotor bzw. eine Regelung des elektrischen Antriebsmotors weitergeleitet. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Dabei kann vorteilhaft eine Bedienbarkeit verbessert werden. Insbesondere kann eine besonders feinfühlige Betätigung des Betätigungselement und folglich eine vorteilhaft exakte Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens erreicht werden. Zudem ist eine vorteilhaft unabhängige Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens, insbesondere unabhängig von einem Bremseingriff bzw. einem beispielsweise durch einen Bremshebel ausgelösten Bremsvorgang, möglich. Darüber hinaus kann eine vorteilhafte Flexibilität und/oder Variabilität bei der Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens erreicht werden.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Hierdurch kann eine vorteilhafte, geschwindigkeitsabhängige Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögen des Fahrzeugs erreicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments ein Rekuperationskennfeld verwendet wird. Dem Rekuperationskennfeld werden bevorzugt als Eingangsgrößen das Betätigungssignal des Betätigungselements und die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt. Zudem wird vorteilhaft wenigstens eine Kennlinie in Abhängigkeit des Betätigungssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Rekuperationskennfeld ausgewählt und zur Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments verwendet. Unter einem „Rekuperationskennfeld“ soll insbesondere ein Kennfeld verstanden werden, welches mehrere mit einem Rekuperationsvermögen des Fahrzeugs korrelierte Kennlinien aufweist und vorteilhaft in einem Betriebsspeicher des Fahrzeugs, bevorzugt als Wertetabelle, hinterlegt ist. Unter einer „Kennlinie“ soll insbesondere eine Referenzkenngröße verstanden werden, welche insbesondere von zwei voneinander abhängigen physikalischen Größen abhängt und vorteilhaft in einem Betriebsspeicher des Fahrzeugs, bevorzugt als Wertetabelle, hinterlegt ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und/oder sichere Anpassung des Rekuperationsvermögens erreicht werden, da auf ein bereits vorab appliziertes Kennfeld zurückgegriffen werden kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass anhand des weiteren Betätigungssignals des weiteren Betätigungselements, welches insbesondere zur Steuerung und/oder Einstellung eines Vortriebs des Fahrzeugs vorgesehen ist, ein Vortriebsdrehmoment ermittelt und in zumindest einem weiteren Betriebszustand als Soll-Drehmoment zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors verwendet oder mit dem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors überlagert wird. Der weitere Betriebszustand entspricht vorliegend insbesondere einem Zustand, in welchem eine Betätigung des weiteren Betätigungselements, insbesondere durch den Fahrer und/oder Aufsassen, erfolgt und kein Bremseingriff bzw. kein durch einen Bremshebel ausgelöster Bremsvorgang vorliegt. Ferner wird das Vortriebsdrehmoment vorteilhaft als negatives Soll-Drehmoment an den elektrischen Antriebsmotor bzw. eine Regelung des elektrischen Antriebsmotors weitergeleitet. Des Weiteren wird bei der Ermittlung des Vortriebsdrehmoments vorzugsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt. Darüber hinaus wird zur Ermittlung des Vortriebsdrehmoments vorteilhaft ein Vortriebskennfeld verwendet. Dem Vortriebskennfeld werden bevorzugt als Eingangsgrößen das weitere Betätigungssignal des weiteren Betätigungselements und die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt. Zudem wird vorteilhaft wenigstens eine Kennlinie in Abhängigkeit des weiteren Betätigungssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Vortriebskennfeld ausgewählt und zur Ermittlung des Vortriebsdrehmoments verwendet. Unter einem „Vortriebskennfeld“ soll insbesondere ein Kennfeld verstanden werden, welches mehrere mit einem Vortrieb des Fahrzeugs korrelierte Kennlinien aufweist und vorteilhaft in einem Betriebsspeicher des Fahrzeugs, bevorzugt als Wertetabelle, hinterlegt ist. Des Weiteren wird in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft vorgeschlagen, dass das Rekuperationsdrehmoment und das Vortriebsdrehmoment einer dem zugeführt, wobei en Entscheidungsfunktion zugeführt werden, welche anhand wenigstens einer charakteristischen Kenngröße, insbesondere des Rekuperationsdrehmoments oder des Vortriebsdrehmoments, entscheidet, ob das Rekuperationsdrehmoment oder das Vortriebsdrehmoment an den elektrischen Antriebsmotor weitergeleitet wird. Insbesondere kann die Recheneinheit des Fahrzeugrechners dabei die Entscheidungsfunktion umfassen. Hierdurch kann ein vorteilhaft sicherer Betrieb des Fahrzeugs erreicht werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass im Fall, dass ein Bremseingriff erfolgt und/oder vorliegt, insbesondere durch eine Betätigung des Bremshebels, anhand eines mit dem Bremseingriff korrelierten Bremssignals ein von dem Rekuperationsdrehmoment abweichendes weiteres Rekuperationsdrehmoment ermittelt und anstelle des Rekuperationsdrehmoments sowie anstelle des Vortriebsdrehmoments als Soll-Drehmoment zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors verwendet oder mit dem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors überlagert wird. Vorzugsweise werden bei einem derartigen Bremseingriff das Rekuperationsdrehmoment und das Vortriebsdrehmoment blockiert. Zudem wird bevorzugt das weitere Rekuperationsdrehmoment als negatives Soll-Drehmoment an den elektrischen Antriebsmotor bzw. eine Regelung des elektrischen Antriebsmotors weitergeleitet. Ferner wird bei der Ermittlung des weiteren Rekuperationsdrehmoments vorzugsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt. Darüber hinaus wird zur Ermittlung des weiteren Rekuperationsdrehmoments vorteilhaft eine Rekuperationskennlinie verwendet, wobei der Rekuperationskennlinie als Eingangsgröße insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt wird. Hierdurch kann ein vorteilhafter konventioneller Bremseingriff durch den Fahrer und/oder Aufsassen, beispielsweise in einer Notsituation, erreicht werden.
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Das Fahrzeug und das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Fahrzeug und das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaft als Motorrad ausgebildetes Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem und einem Lenker in einer vereinfachten Darstellung,
- 2 eine schematische Darstellung eines vereinfachten Signalflussdiagramms zum Betrieb des Fahrzeugs und
- 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein beispielhaft als Zweiradfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Fahrzeug 10 ist als einspuriges Fahrzeug ausgebildet. Ferner ist das Fahrzeug 10 als elektrisch betriebenes Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Fahrzeug 10 dabei beispielhaft als Motorrad, genauer gesagt als Elektromotorrad, ausgebildet. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug jedoch auch als ein von einem Motorrad abweichendes Fahrzeug, wie beispielsweise als elektrisches Kleinkraftrad oder als Elektromotorroller, ausgebildet sein. Zudem könnte ein Fahrzeug als Dreiradfahrzeug, wie beispielsweise als E-Rikscha, ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte ein Fahrzeug grundsätzlich auch als Leichtkraftfahrzeug, wie beispielsweise als Elektro-Quad, ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug 10 umfasst ein an sich bekanntes elektrisches Antriebssystem 12 mit einem elektrischen Antriebsmotor 30 sowie mit einer funktionell mit dem Antriebsmotor 30 gekoppelte Fahrzeugbatterie 48. Die Fahrzeugbatterie 48 ist als Akkumulator, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet. Das Antriebssystem 12 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsfunktionalität zur Bewegung des Fahrzeugs 10 in eine Längsrichtung bereitzustellen. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug jedoch auch ein Antriebssystem mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren und/oder mehrere funktionell mit einem Antriebsmotor gekoppelte Fahrzeugbatterien umfassen.
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Ferner weist das Fahrzeug 10 ein an sich bekanntes Bremssystem 50 mit mehreren Bremseinheiten 52, 54, insbesondere einer als Vorderradbremse ausgebildeten ersten Bremseinheit 52 sowie einer als Hinterradbremse ausgebildeten zweiten Bremseinheit 54, auf. Das Bremssystem 50 ist dazu vorgesehen, eine Bremsfunktionalität zum Verzögern und/oder Abbremsen des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Grundsätzlich könnte ein Bremssystem jedoch auch eine andere Anzahl an Bremseinheiten aufweisen.
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Zudem umfasst das Fahrzeug 10 einen Lenker 14. Der Lenker 14 umfasst eine Lenkstange sowie zwei an der Lenkstange angeordnete Lenkergriffe 56, 58. Ein erster Lenkergriff 56 der Lenkergriffe 56, 58 ist dabei bezogen auf den Fahrer und/oder Aufsassen auf einer rechten Seite des Lenkers 14 angeordnet, während ein zweiter Lenkergriff 58 der Lenkergriffe 56, 58 bezogen auf den Fahrer und/oder Aufsassen auf einer linken Seite des Lenkers 14 angeordnet ist. Der Lenker 14 ist dazu vorgesehen, eine Lenkfunktionalität zum Lenken bzw. zur Bewegung des Fahrzeugs 10 in eine Querrichtung bereitzustellen. Der Lenker 14 ist folglich auf bekannte Art und Weise zur manuellen Steuerung einer Fahrtrichtung durch einen Fahrer und/oder Aufsassen vorgesehen.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 10 ein an dem Lenker 14 angeordnetes und als Drehgriff ausgebildetes erstes Betätigungselement 22. Das erste Betätigungselement 22 ist an dem ersten Lenkergriff 56 angeordnet bzw. in diesen integriert und zur manuellen Betätigung durch einen Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Eine Betätigung des ersten Betätigungselements 22 erfolgt durch eine Drehbewegung des ersten Betätigungselements 22 in eine dem Fahrer und/oder Aufsassen zugewandte Richtung 24. Ferner ist das erste Betätigungselement 22 als Gasdrehgriff ausgebildet. Das erste Betätigungselement 22 ist demnach funktionell mit dem Antriebssystem 12 gekoppelt und zur Steuerung und/oder Einstellung eines Vortriebs des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Vorliegend ist das erste Betätigungselement 22 dazu vorgesehen, bei einer Betätigung ein erstes Betätigungssignal 36, insbesondere in Form eines analogen Signals, zur Erzeugung eines Vortriebsdrehmoments 38 und folglich zur Steuerung und/oder Einstellung eines Vortriebs des Fahrzeugs 10 bereitzustellen (vgl. insbesondere auch 2). Die Steuerung und/oder Einstellung des Vortriebs des Fahrzeugs 10 erfolgt dabei anhand eines Verdrehwinkel des ersten Betätigungselements 22, wobei der Verdrehwinkel direkt proportional zu einem Beschleunigungswunsch des Fahrers und/oder Aufsassen ist. Dabei ist ein Beschleunigungsvermögen in Abhängigkeit des Verdrehwinkels des ersten Betätigungselements 22 in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich einstellbar, sodass anhand des Verdrehwinkels ein aktuelles Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs 10 gesteuert und in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich zwischen einem minimalen Beschleunigungsvermögen und einem maximalen Beschleunigungsvermögen eingestellt werden kann.
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Zudem umfasst das Fahrzeug 10 ein an dem Lenker 14 angeordnetes und als Drehgriff ausgebildetes zweites Betätigungselement 16. Das zweite Betätigungselement 16 ist an dem zweiten Lenkergriff 58 angeordnet bzw. in diesen integriert und zur manuellen Betätigung durch den Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Das erste Betätigungselement 22 und zweite Betätigungselement 16 sind folglich auf verschiedenen Seiten des Lenkers 14 angeordnet. Eine Betätigung des zweiten Betätigungselements 16 erfolgt durch eine Drehbewegung des zweiten Betätigungselements 16 in eine vom Fahrer und/oder Aufsassen abgewandte Richtung 18. Demnach erfolgt eine Betätigung des zweiten Betätigungselements 16 durch eine Drehbewegung in eine im Vergleich zu der Drehbewegung des ersten Betätigungselements 22 entgegengesetzte Richtung. Das zweite Betätigungselement 16 ist im vorliegenden Fall als Rekuperationsdrehgriff ausgebildet. Das zweite Betätigungselement 16 ist dabei funktionell mit dem Antriebssystem 12 gekoppelt und zur Steuerung und/oder Einstellung eines Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Vorliegend ist das zweite Betätigungselement 16 dazu vorgesehen, bei einer Betätigung ein zweites Betätigungssignal 20, insbesondere in Form eines analogen Signals, zur Erzeugung eines Rekuperationsdrehmoments 26 und folglich zur Steuerung und/oder Einstellung eines Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs 10 bereitzustellen (vgl. insbesondere auch 2). Die Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs 10 erfolgt dabei anhand eines Verdrehwinkel des zweiten Betätigungselements 16, wobei der Verdrehwinkel direkt proportional zu einem Rekuperationswunsch des Fahrers und/oder Aufsassen ist. Dabei ist das Rekuperationsvermögen in Abhängigkeit des Verdrehwinkels des zweiten Betätigungselements 16 in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich einstellbar, sodass anhand des Verdrehwinkels ein aktuelles Rekuperationsvermögen des Fahrzeugs 10 gesteuert und in mehreren diskreten Schritten oder kontinuierlich zwischen einem minimalen Rekuperationsvermögen und einem maximalen Rekuperationsvermögen eingestellt werden kann.
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Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 10 einen am Lenker 14 angeordneten Bremshebel 60. Der Bremshebel 60 ist beispielhaft an dem ersten Lenkergriff 56 angeordnet und zur manuellen Betätigung durch den Fahrer und/oder Aufsassen des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Der Bremshebel 60 und das erste Betätigungselement 22 sind demnach vorliegend auf derselben Seite des Lenkers 14 angeordnet. Eine Betätigung des Bremshebels 60 erfolgt durch eine Zugbewegung des Bremshebels 60. Ferner ist der Bremshebel 60 für einen Bremseingriff vorgesehen. Dazu ist der Bremshebel 60 funktionell mit dem Bremssystem 50, insbesondere der als Vorderradbremse ausgebildeten ersten Bremseinheit 52, und/oder dem Antriebssystem 12 gekoppelt und zur Steuerung und/oder Einstellung einer Verzögerung des Fahrzeugs 10 und/oder eines Bremsvorgangs vorgesehen. Vorliegend ist der Bremshebel 60 dazu vorgesehen, bei einer Betätigung ein Bremssignal 42, insbesondere in Form eines digitalen Signals, zur Steuerung der Verzögerung des Fahrzeugs 10 und/oder zur Erzeugung eines weiteren Rekuperationsdrehmoments 44 bereitzustellen (vgl. insbesondere auch 2). Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug auch mehrere Bremshebel umfassen. Ferner ist denkbar, ein von einem Bremshebel abweichendes Betätigungselement für einen Bremseingriff vorzusehen.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugsensorik 62. Die Fahrzeugsensorik 62 ist vorliegend zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit 32 des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Dazu kann die Fahrzeugsensorik 62 beispielsweise wenigstens einen Geschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) umfassen.
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Ferner weist das Fahrzeug 10 einen Fahrzeugrechner 46 auf. Der Fahrzeugrechner 46 ist vorliegend als Steuergerät ausgebildet und zur Steuerung eines Betriebs des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Der Fahrzeugrechner 46 weist eine elektrische Verbindung mit dem Antriebssystem 12 und dem Bremssystem 50 auf. Der Fahrzeugrechner 46 weist ferner eine elektrische Verbindung mit dem ersten Betätigungselement 22, dem zweiten Betätigungselement 16 und dem Bremshebel 60 auf. Zudem weist der Fahrzeugrechner 46 eine elektrische Verbindung mit der Fahrzeugsensorik 62 auf. Im vorliegenden Fall ist der Fahrzeugrechner 46 zumindest dazu vorgesehen, das Antriebssystem 12, insbesondere den elektrischen Antriebsmotor 30, in Abhängigkeit eines Signals des ersten Betätigungselements 22, des zweiten Betätigungselements 16 und/oder des Bremshebels 60 anzusteuern.
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Dazu umfasst der Fahrzeugrechner 46 eine Recheneinheit 64. Die Recheneinheit 64 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 64 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeugrechner jedoch auch mehrere Recheneinheiten umfassen.
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Ein bedeutender Vorteil der Elektromobilität besteht in der Möglichkeit während eines Bremsvorgangs die kinetische Energie des Fahrzeugs 10 mit Hilfe des elektrischen Antriebsmotors 30 in elektrische Energie umzuwandeln und in der Fahrzeugbatterie 48 zu speichern. Um nun eine besonders feinfühlige und/oder unabhängige Steuerung und/oder Einstellung des Rekuperationsvermögens des Fahrzeugs 10 zu erreichen, wird nachfolgend, insbesondere unter Verweis auf 2, ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 beschrieben. Vorliegend ist dabei die Recheneinheit 64 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
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Vorliegend wird anhand des zweiten Betätigungssignals 20 des zweiten Betätigungselements 16 ein Rekuperationsdrehmoment 26 ermittelt und in zumindest einem Betriebszustand als Soll-Drehmoment 28 zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 verwendet. Der Betriebszustand entspricht dabei einem Zustand, in welchem eine Betätigung des zweiten Betätigungselements 16 erfolgt und kein Bremseingriff vorliegt. Das Rekuperationsdrehmoment 26 wird in diesem Fall als negatives Soll-Drehmoment 28 an den Antriebsmotor 30 bzw. eine Regelung des Antriebsmotors 30 weitergeleitet. Alternativ könnte ein Rekuperationsdrehmoment jedoch auch mit einem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors eines Antriebssystems überlagert werden.
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Zur Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments 26 wird dabei ein Rekuperationskennfeld 34 verwendet, welchem als Eingangsgrößen zumindest das zweite Betätigungssignal 20 und die, insbesondere von der Fahrzeugsensorik 62 ermittelte und/oder bereitgestellte, Fahrzeuggeschwindigkeit 32 zugeführt werden. Hierdurch wird bei der Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments 26 die Fahrzeuggeschwindigkeit 32 berücksichtigt.
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Ferner wird anhand des ersten Betätigungssignals 36 des ersten Betätigungselements 22 ein Vortriebsdrehmoment 38 ermittelt und in zumindest einem weiteren Betriebszustand als Soll-Drehmoment 28` zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 verwendet. Der weitere Betriebszustand entspricht dabei einem Zustand, in welchem eine Betätigung des ersten Betätigungselements 22 erfolgt und kein Bremseingriff vorliegt. Das Vortriebsdrehmoment 38 wird in diesem Fall als negatives Soll-Drehmoment 28` an den Antriebsmotor 30 bzw. eine Regelung des Antriebsmotors 30 weitergeleitet. Alternativ könnte ein Vortriebsdrehmoment jedoch auch mit einem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors eines Antriebssystems überlagert werden.
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Zur Ermittlung des Vortriebsdrehmoments 38 wird dabei ein Vortriebskennfeld 66 verwendet, welchem als Eingangsgrößen zumindest das erste Betätigungssignal 36 und die, insbesondere von der Fahrzeugsensorik 62 ermittelte und/oder bereitgestellte, Fahrzeuggeschwindigkeit 32 zugeführt werden. Hierdurch wird bei der Ermittlung des Vortriebsdrehmoments 38 ebenfalls die Fahrzeuggeschwindigkeit 32 berücksichtigt.
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Zur Entscheidung, ob das Rekuperationsdrehmoment 26 oder das Vortriebsdrehmoment 38 an den elektrischen Antriebsmotor 30 weitergeleitet wird, umfasst die Recheneinheit 64 zudem eine Entscheidungsfunktion 40. Die Entscheidungsfunktion 40 ist dem elektrischen Antriebsmotor 30 steuerungstechnisch vorgelagert. Vorliegend werden der Entscheidungsfunktion 40 das Rekuperationsdrehmoment 26 und das Vortriebsdrehmoment 38 zugeführt. Die Entscheidungsfunktion 40 entscheidet dann anhand wenigstens einer charakteristischen Kenngröße, beispielsweise anhand einer Minimalauswahl, ob das Rekuperationsdrehmoment 26 oder das Vortriebsdrehmoment 38 an den elektrischen Antriebsmotor 30 weitergeleitet wird. Grundsätzlich könnte auf eine derartige Entscheidungsfunktion jedoch auch verzichtet werden. In diesem Fall ist denkbar, ein Rekuperationsdrehmoment oder ein Vortriebsdrehmoment zu priorisieren, so dass stets das priorisierte Drehmoment an den elektrischen Antriebsmotor weitergeleitet wird.
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Darüber hinaus wird im Fall, dass ein Bremseingriff erfolgt und/oder vorliegt, beispielsweise durch eine Betätigung des Bremshebels 60, eine Weiterleitung des Rekuperationsdrehmoments 26 und des Vortriebsdrehmoments 38 an den elektrischen Antriebsmotor 30 blockiert, wodurch ein vorteilhafter Bremseingriff durch den Fahrer und/oder Aufsassen erreicht werden kann, beispielsweise in einer Notsituation. Dazu umfasst die Recheneinheit 64 eine Blockierfunktion 68. Die Blockierfunktion 68 ist dem elektrischen Antriebsmotor 30 steuerungstechnisch vorgelagert. Zudem ist die Blockierfunktion 68 der Entscheidungsfunktion 40 steuerungstechnisch nachgelagert. Vorliegend wird der Blockierfunktion 68 zumindest das Bremssignal 42 des Bremshebels 60 zugeführt. Anhand eines Werts des Bremssignals 42 kann dann eine Blockierung des Rekuperationsdrehmoments 26 und des Vortriebsdrehmoments 38 erreicht werden. Vorliegend ist die Blockierfunktion 68 derart ausgestaltet, dass sobald der Fahrer und/oder Aufsasse den Bremshebel 60 betätigt, über das Bremssignal 42 ein „Yes“-Pfad aktiviert wird und eine Betätigung des ersten Betätigungselements 22 und des zweiten Betätigungselements 16 blockiert wird.
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In diesem Fall kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung anhand des mit dem Bremseingriff korrelierten Bremssignals 42 ein von dem Rekuperationsdrehmoment 26 abweichendes weiteres Rekuperationsdrehmoment 44 ermittelt und anstelle des Rekuperationsdrehmoments 26 sowie anstelle des Vortriebsdrehmoments 38 als Soll-Drehmoment 28" zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 verwendet werden. Zur Ermittlung des weiteren Rekuperationsdrehmoments 44 wird dabei eine Rekuperationskennlinie 70 verwendet, welcher als Eingangsgröße zumindest die, insbesondere von der Fahrzeugsensorik 62 ermittelte und/oder bereitgestellte, Fahrzeuggeschwindigkeit 32 zugeführt wird. Hierdurch wird bei der Ermittlung des weiteren Rekuperationsdrehmoments 44 die Fahrzeuggeschwindigkeit 32 berücksichtigt. Alternativ könnte ein weiteres Rekuperationsdrehmoment jedoch auch mit einem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors eines Antriebssystems überlagert werden. Zudem ist denkbar, im Fall, dass ein Bremseingriff erfolgt und/oder vorliegt, auf eine Rekuperation vollständig zu verzichten und stattdessen ausschließlich das Bremssystem 50 anzusteuern.
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3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramms mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs 10.
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Ein Verfahrensschritt 80 entspricht einem Betätigungsschritt, bei welchem eine Betätigung des zweiten Betätigungselements 16 erfolgt. Als Folge wird durch das zweite Betätigungselement 16 ein zweites Betätigungssignal 20 bereitgestellt.
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In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 82 wird anhand des zweiten Betätigungssignals 20 des zweiten Betätigungselements 16 ein Rekuperationsdrehmoment 26 ermittelt, wobei zur Ermittlung des Rekuperationsdrehmoments 26 vorteilhaft ein Rekuperationskennfeld 34 verwendet wird, welchem als Eingangsgrößen zumindest das zweite Betätigungssignal 20 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 32 zugeführt werden.
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In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 84 erfolgt eine Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 mittels des Rekuperationsdrehmoments 26. Dazu wird das Rekuperationsdrehmoment 26 bevorzugt als negatives Soll-Drehmoment 28 an den Antriebsmotor 30 bzw. eine Regelung des Antriebsmotors 30 weitergeleitet oder alternativ mit einem Soll-Drehmoment zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 überlagert.
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Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 3 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar anhand des ersten Betätigungssignals 36 des ersten Betätigungselements 22 ein Vortriebsdrehmoment 38 zu ermitteln und in zumindest einem weiteren Betriebszustand als Soll-Drehmoment 28` zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 zu verwenden. Ferner kann im Fall, dass ein Bremseingriff erfolgt und/oder vorliegt, eine Weiterleitung des Rekuperationsdrehmoments 26 und/oder des Vortriebsdrehmoments 38 an den elektrischen Antriebsmotor 30 blockiert werden und stattdessen ein weiteres Rekuperationsdrehmoment 44 ermittelt und anstelle des Rekuperationsdrehmoments 26 sowie anstelle des Vortriebsdrehmoments 38 als Soll-Drehmoment 28" zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 30 verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2855219 B1 [0002]
- DE 102009040169 A1 [0005]