DE102022203341A1

DE102022203341A1 - Method for monitoring a charge of a micro-mobility vehicle, control device, computer program product and micro-mobility vehicle

Info

Publication number: DE102022203341A1
Application number: DE102022203341.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas HEINZLER; Gabriela Jager
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-04-05
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Bei einem Verfahren (100) zur Überwachung einer Ladung (8) eines Mikromobilitätsfahrzeugs (1), wobei das Mikromobilitätsfahrzeug (1) eine Überwachungssensorvorrichtung (2) und eine Steuereinrichtung (4) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (4) verbunden ist mit der Überwachungssensorvorrichtung (2), wird die Überwachungssensorvorrichtung (2) an dem Mikromobilitätsfahrzeug (1) oder an der Ladung (8) des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) angebracht. Die Überwachungssensorvorrichtung (2) wird anschließend ausgehend von einer Ausgangslage des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) kalibriert. Die Überwachungssensorvorrichtung (2) ermittelt während eines Betriebs des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) kontinuierlich für wenigstens zwei Raumachsen (x, y, z) des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) je eine Beschleunigung (a) und/oder je eine Drehrate (v). Mittels der Steuereinrichtung (4) wird ausgehend von der jeweiligen Beschleunigung (a) und/oder jeweiligen der Drehrate (v) kontinuierlich ein Rollwinkel (w) des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) ermittelt und bewertet. Ausgehend von der Bewertung wird bei Erreichen oder Überschreiten eines Schwellwerts (w_gr) des Rollwinkels (w) eine Warnung (H) an einen Fahrzeugnutzer des Mikromobilitätsfahrzeugs (1) ausgegeben. Weiterhin werden eine Steuereinrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein Mikromobilitätsfahrzeug vorgeschlagen.In a method (100) for monitoring a load (8) of a micromobility vehicle (1), the micromobility vehicle (1) having a monitoring sensor device (2) and a control device (4), the control device (4) being connected to the monitoring sensor device ( 2), the monitoring sensor device (2) is attached to the micro-mobility vehicle (1) or to the load (8) of the micro-mobility vehicle (1). The monitoring sensor device (2) is then calibrated based on an initial position of the micromobility vehicle (1). During operation of the micromobility vehicle (1), the monitoring sensor device (2) continuously determines an acceleration (a) and/or a rotation rate (v) for at least two spatial axes (x, y, z) of the micromobility vehicle (1). Using the control device (4), a roll angle (w) of the micromobility vehicle (1) is continuously determined and evaluated based on the respective acceleration (a) and/or the respective yaw rate (v). Based on the evaluation, a warning (H) is issued to a vehicle user of the micromobility vehicle (1) when the roll angle (w) reaches or exceeds a threshold value (w_gr). Furthermore, a control device, a computer program product and a micromobility vehicle are proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Ladung eines Mikromobilitätsfahrzeugs, eine Steuereinrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein Mikromobilitätsfahrzeug.The present invention relates to a method for monitoring a load of a micro-mobility vehicle, a control device, a computer program product and a micro-mobility vehicle.

Cargobikes sind Mikromobilitätsfahrzeuge, die für den Transport von Ladung, beispielsweise Gütern und/oder Personen, ausgelegt sind. Durch die zusätzliche Masse der Ladung wird der Schwerpunkt des Cargobikes in seiner Lage verändert. Dies kann die Fahrstabilität des Cargobikes negativ beeinflussen. Eine nicht sorgfältig gewählte Beladung des Cargobikes kann einen ungeübten Fahrzeugnutzer überfordern und das Unfallrisiko erhöhen, da das Lastenrad in der Kurve unerwartet zum Kippen neigen könnte, vor allem wenn die Ladung seitlich umkippt und dadurch der Schwerpunkt des Mikromobilitätsfahrzeugs plötzlich verändert wird.Cargo bikes are micro-mobility vehicles designed to transport cargo, such as goods and/or people. The additional mass of the load changes the position of the cargo bike's center of gravity. This can negatively affect the riding stability of the cargo bike. Loading the cargo bike that is not carefully selected can overwhelm an inexperienced vehicle user and increase the risk of an accident, since the cargo bike could unexpectedly tend to tip over in the curve, especially if the load tips over to the side and the center of gravity of the micromobility vehicle is suddenly changed as a result.

Aus DE 10 2015 118 777 A1 ist ein Lastenrad mit elektrischem Hilfsmotor bekannt.Out of DE 10 2015 118 777 A1 a cargo bike with an electric auxiliary motor is known.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches es ermöglicht, eine Unfallrisiko aufgrund der Beladung des Mikromobilitätsfahrzeugs zu verringern.Proceeding from the prior art, the present invention is based on the object of proposing a method which makes it possible to reduce the risk of an accident due to the loading of the micromobility vehicle.

Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zur Überwachung einer Ladung eines Mikromobilitätsfahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 7 und ein Mikromobilitätsfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.Based on the above object, the present invention proposes a method for monitoring a charge of a micromobility vehicle having the features of claim 1, a control device having the features of claim 6, a computer program product having the features of claim 7 and a micromobility vehicle having the features of claim 8 before. Further advantageous refinements and developments emerge from the dependent claims.

Bei einem Verfahren zur Überwachung einer Ladung eines Mikromobilitätsfahrzeugs wird die Überwachungssensorvorrichtung an dem Mikromobilitätsfahrzeug oder an der Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs angebracht. Die Überwachungssensorvorrichtung wird anschließend ausgehend von einer Ausgangslage des Mikromobilitätsfahrzeugs kalibriert. Die Überwachungssensorvorrichtung ermittelt während eines Betriebs des Mikromobilitätsfahrzeugs kontinuierlich für wenigstens zwei Raumachsen des Mikromobilitätsfahrzeugs je eine Beschleunigung und/oder je eine Drehrate. Mittels der Steuereinrichtung wird ausgehend von der jeweiligen Beschleunigung und/oder der jeweiligen Drehrate kontinuierlich ein Rollwinkel des Mikromobilitätsfahrzeugs ermittelt und bewertet. Ausgehend von der Bewertung wird bei Erreichen oder Überschreiten eines Schwellwerts des Rollwinkels eine Warnung an einen Fahrzeugnutzer des Mikromobilitätsfahrzeugs ausgegeben.In a method for monitoring a load of a micro-mobility vehicle, the monitoring sensor device is attached to the micro-mobility vehicle or to the load of the micro-mobility vehicle. The monitoring sensor device is then calibrated based on an initial position of the micro-mobility vehicle. During operation of the micromobility vehicle, the monitoring sensor device continuously determines an acceleration and/or a rotation rate for at least two spatial axes of the micromobility vehicle. Using the control device, a roll angle of the micromobility vehicle is continuously determined and evaluated based on the respective acceleration and/or the respective rate of rotation. Based on the evaluation, a warning is issued to a vehicle user of the micromobility vehicle when the roll angle reaches or exceeds a threshold value.

Das Mikromobilitätsfahrzeug weist eine Überwachungssensorvorrichtung und eine Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung verbunden ist mit der Überwachungssensorvorrichtung.The micromobility vehicle has a monitoring sensor device and a controller, the controller being connected to the monitoring sensor device.

Ein „Mikromobilitätsfahrzeug“ bezeichnet hierbei ein motorisiertes Kleinst- und Leichtfahrzeug, das sich durch seine kompakte und leichte Bauweise auszeichnet, und in erster Linie für den individuellen Personentransport und auch den Transport von Ladung konzipiert ist. Insbesondere umfassen Mikromobilitätsfahrzeuge Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb oder Hilfsantrieb, wie beispielsweise E-Bikes, Pedelecs, S-Pedelecs, Velomobile, Cargobikes, Cargoscooter, E-Roller, Segways, etc. Insbesondere umfasst der Begriff „Mikromobilitätsfahrzeug“ auch derartige Mikromobilitätsfahrzeuge, die einen Anhänger aufweisen, wobei die Ladung sich im Anhänger befindet.A "micromobility vehicle" refers to a motorized micro and light vehicle that is characterized by its compact and lightweight design and is primarily designed for individual passenger transport and also for the transport of cargo. In particular, micro-mobility vehicles include vehicles with an electric drive or auxiliary drive, such as e-bikes, pedelecs, S-pedelecs, velomobiles, cargo bikes, cargo scooters, e-scooters, Segways, etc. In particular, the term "micro-mobility vehicle" also includes such micro-mobility vehicles that have a trailer with the load being in the trailer.

Die Überwachungssensorvorrichtung dient dazu die Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs zu überwachen. Die Überwachungssensorvorrichtung kann beispielsweise als inertiale Messeinheit (IMU) ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Überwachungssensorvorrichtung aus separaten Beschleunigungssensoren und/ oder Drehratensensoren ausgebildet sein. Wiederum alternativ dazu kann die Überwachungssensorvorrichtung als Geschwindigkeitssensor oder als Drehzahlsensor des Mikromobilitätsfahrzeugs. Wiederum alternativ dazu kann die die Überwachungssensorvorrichtung mittels eines mobilen Endgeräts, z. B. mittels eines Smartphones, ausgebildet sein, welches z. B. Beschleunigungssensoren und/oder Drehratensensoren aufweist. Die Überwachungssensorvorrichtung kann somit, je nach Ausformung, eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate bezüglich wenigstens zweier Raumachsen des Mikromobilitätsfahrzeugs ermitteln.The monitoring sensor device serves to monitor the charge of the micro-mobility vehicle. The monitoring sensor device can be designed, for example, as an inertial measurement unit (IMU). As an alternative to this, the monitoring sensor device can be formed from separate acceleration sensors and/or yaw rate sensors. Again alternatively to this, the monitoring sensor device can function as a speed sensor or as a rotational speed sensor of the micromobility vehicle. Again alternatively, the monitoring sensor device by means of a mobile terminal, z. B. by means of a smartphone, be formed, which z. B. acceleration sensors and / or rotation rate sensors. Depending on the configuration, the monitoring sensor device can thus determine an acceleration and/or a rate of rotation with respect to at least two spatial axes of the micromobility vehicle.

Die Steuereinrichtung dient dazu, die Sensordaten, die die Überwachungssensorvorrichtung ermittelt, zu empfangen und anschließend auszuwerten. Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung eine Schnittstelle auf, mittels welcher die Steuereinrichtung mit einer kompatiblen Schnittstelle der Überwachungssensorvorrichtung signalwirksam verbunden werden kann. Diese signalwirksame Verbindung kann entweder kabelgebunden oder kabellos ausgebildet sein. Eine signalwirksame Verbindung ermöglicht ein Daten- und Signalaustausch zwischen den signalwirksam verbundenen Elementen. Bei einer kabellosen Verbindung erfolgt der Daten- und Signalaustausch vorzugsweise mittels eines Funkstandards.The control device is used to receive and then evaluate the sensor data that the monitoring sensor device determines. For this purpose, the control device has an interface, by means of which the control device can be connected in a signal-effective manner to a compatible interface of the monitoring sensor device. This signal-effective connection can either be wired or wireless. A signaling connection enables data and signal exchange between the signaling connected elements. In the case of a wireless connection, the exchange of data and signals preferably takes place using a radio standard.

In einem ersten Schritt des Verfahrens zur Überwachung der Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs wird die Überwachungssensorvorrichtung an dem Mikromobilitätsfahrzeug oder an der Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs angebracht. Vorzugsweise wird die Überwachungssensorvorrichtung in geeigneter Art und Weise an der Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs angebracht, so dass die Überwachungssensorvorrichtung nicht verrutschen kann. Alternativ dazu kann die Überwachungssensorvorrichtung in geeigneter Art und Weise am Mikromobilitätsfahrzeug selbst angebracht werden, beispielsweise an einem im Betrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs feststehenden Bauelement, z. B. an einem Rahmen oder an einer Karosserie. Wiederum alternativ dazu kann die Überwachungssensorvorrichtung in geeigneter Art und Weise am Mikromobilitätsfahrzeug selbst angebracht werden, beispielsweise an einem im Betrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs beweglichen Bauelement, z. B. an einem Lenker.In a first step of the method for monitoring the load of the micro-mobility vehicle, the monitoring sensor device is attached to the micro-mobility vehicle or to the load of the micro-mobility vehicle. The monitoring sensor device is preferably attached to the load of the micro-mobility vehicle in a suitable manner so that the monitoring sensor device cannot slip. As an alternative to this, the monitoring sensor device can be attached in a suitable manner to the micro-mobility vehicle itself, for example to a component which is stationary during operation of the micro-mobility vehicle, e.g. B. on a frame or on a body. Again as an alternative to this, the monitoring sensor device can be attached in a suitable manner to the micro-mobility vehicle itself, for example to a component that can be moved during operation of the micro-mobility vehicle, e.g. B. on a handlebar.

In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird Überwachungssensorvorrichtung anschließend ausgehend von einer Ausgangslage des Mikromobilitätsfahrzeugs kalibriert. Dabei bezeichnet die Ausgangslage des Mikromobilitätsfahrzeugs diejenige Lage, die das Mikromobilitätsfahrzeug, welches mit der Ladung beladen ist, im Stillstand einnimmt. Durch das Kalibrieren wird festgelegt, welche Position die Ladung bei Stillstand des Fahrzeugs einnimmt, wenn die Ladung durch den Betrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs nicht gekippt oder verrutscht sein kann.In a second step of the method, the monitoring sensor device is then calibrated based on an initial position of the micromobility vehicle. The initial position of the micro-mobility vehicle denotes the position that the micro-mobility vehicle, which is loaded with the load, assumes when stationary. The calibration determines which position the charge will assume when the vehicle is stationary if the charge cannot have tilted or slipped as a result of the operation of the micromobility vehicle.

Das Kalibrieren der Überwachungssensorvorrichtung richtet sich nach der Ausformung der eingesetzten Überwachungssensorvorrichtung und nach dem Ort der Anbringung der Überwachungssensorvorrichtung. Wird als Überwachungssensorvorrichtung beispielsweise ein mobiles Endgerät oder eine IMU verwendet, bei welchem bekannt ist, welche Sensoren in welcher Einbaulage vorhanden sind, kann die Kalibrierung beispielsweise mittels einer ggf. manuellen Eingabe durch den Fahrzeugnutzer an einer Benutzerschnittstelle des Mikromobilitätsfahrzeugs erfolgen. Der Fahrzeugnutzer gibt an, wie er die Überwachungssensorvorrichtung am Mikromobilitätsfahrzeug oder an der Ladung angebracht hat. Dies kann beispielsweise mittels einer grafischen Abfrage erfolgen. Die Raumachsen der Sensoren der Überwachungssensorvorrichtung können daraufhin automatisiert zugeordnet werden.The calibration of the monitoring sensor device depends on the design of the monitoring sensor device used and on the location of the attachment of the monitoring sensor device. If, for example, a mobile terminal device or an IMU is used as the monitoring sensor device, in which it is known which sensors are present in which installation position, the calibration can be carried out, for example, by means of a possibly manual input by the vehicle user at a user interface of the micromobility vehicle. The vehicle user indicates how they attached the surveillance sensor device to the micromobility vehicle or to the load. This can be done, for example, using a graphical query. The spatial axes of the sensors of the monitoring sensor device can then be automatically assigned.

Wird als Überwachungssensorvorrichtung hingegen eine Überwachungssensorvorrichtung verwendet, bei der die Einbaulage der einzelnen Sensoren nicht bekannt ist, ist zur Kalibrierung ein Sensortest nötig. Dabei vollführt der Fahrzeugnutzer z. B. eine Kalibrationsbewegung am Mikromobilitätsfahrzeug. Diese Kalibrationsbewegung kann angeleitet werden, indem dem Fahrzeugnutzer über die Benutzerschnittstelle Anweisungen ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine derartige Kalibrationsbewegung sein: ein Neigen des stillstehenden Mikromobilitätsfahrzeugs quer zur Fahrbahn, ein Einfedern des stillstehenden Mikromobilitätsfahrzeugs in Richtung der Fahrbahn, ein Bewegen des Mikromobilitätsfahrzeugs entlang der Fahrbahn, ein beidseitiges Einschlagen des Lenkers des stillstehenden Mikromobilitätsfahrzeugs oder ähnliche geeignete Bewegungen. Ausgehend von den Reaktionen der Überwachungssensorvorrichtung auf die Kalibrationsbewegung können die Raumachsen der Sensoren der Überwachungssensorvorrichtung automatisiert zugeordnet werden.If, on the other hand, a monitoring sensor device is used as the monitoring sensor device in which the installation position of the individual sensors is not known, a sensor test is required for the calibration. The vehicle user performs z. B. a calibration movement on the micromobility vehicle. This calibration movement can be guided by issuing instructions to the vehicle user via the user interface. For example, such a calibration movement can be: a tilting of the stationary micro-mobility vehicle across the roadway, a deflection of the stationary micro-mobility vehicle in the direction of the roadway, a movement of the micro-mobility vehicle along the roadway, the handlebars of the stationary micro-mobility vehicle turning on both sides or similar suitable movements. Based on the reactions of the monitoring sensor device to the calibration movement, the spatial axes of the sensors of the monitoring sensor device can be automatically assigned.

In einem dritten Schritt des Verfahrens ermittelt die Überwachungssensorvorrichtung während des Betriebs des Mikromobilitätsfahrzeugs kontinuierlich die Beschleunigung und/oder die Drehrate für wenigstens zwei Raumachsen des Mikromobilitätsfahrzeugs. Der Betrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs bezeichnet dabei einen Zustand des Fahrzeugs, bei welchem sich dieses entlang einer Fahrbahn bewegt. Beispielsweise kann für eine x-Achse, die längs der Fahrbahn verläuft, und für eine y-Achse, die quer zur Fahrbahn verläuft, jeweils eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate ermittelt werden. Zusätzlich kann für eine z-Achse, die senkrecht zur Fahrbahn verläuft, eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate ermittelt werden. Vorzugsweise wird für alle drei Raumachsen eine Beschleunigung und/oder Drehrate ermittelt. Besonders bevorzugt wird für alle drei Raumachsen eine Beschleunigung und eine Drehrate ermittelt.In a third step of the method, the monitoring sensor device continuously determines the acceleration and/or the yaw rate for at least two spatial axes of the micro-mobility vehicle during operation of the micro-mobility vehicle. In this context, the operation of the micromobility vehicle designates a state of the vehicle in which it is moving along a roadway. For example, an acceleration and/or a yaw rate can be determined for an x-axis, which runs along the roadway, and for a y-axis, which runs transversely to the roadway. In addition, an acceleration and/or a yaw rate can be determined for a z-axis that runs perpendicular to the roadway. An acceleration and/or yaw rate is preferably determined for all three spatial axes. An acceleration and a rotation rate are particularly preferably determined for all three spatial axes.

In einem vierten Schritt des Verfahrens wird mittels der Steuereinrichtung ausgehend von der im vorherigen Schritt ermittelten Beschleunigung und/oder der Drehrate kontinuierlich der Rollwinkel des Mikromobilitätsfahrzeugs ermittelt und bewertet. Der Rollwinkel gibt die Auslenkung aus der Ausgangslage an, die durch die Bewegung des Mikromobilitätsfahrzeugs um seine Längsachse verursacht wird. Diese Ermittlung erfolgt mittels eines mathematischen Verfahrens, beispielsweise kann ein Kalman-Filter oder ein Komplementärfilter eingesetzt werden, um aus den sensorisch ermittelten Beschleunigungen und/oder Drehraten bezüglich der einzelnen Achsen des Mikromobilitätsfahrzeugs den Rollwinkel zu berechnen.In a fourth step of the method, the roll angle of the micromobility vehicle is continuously determined and evaluated by the control device based on the acceleration and/or the yaw rate determined in the previous step. The roll angle indicates the deflection from the initial position, which is caused by the movement of the micromobility vehicle around its longitudinal axis. This is determined using a mathematical method, for example a Kalman filter or a complementary filter can be used in order to calculate the roll angle from the sensor-determined accelerations and/or yaw rates with regard to the individual axles of the micromobility vehicle.

Der ermittelte Rollwinkel wird von der Steuereinrichtung bewertet. Beispielsweise kann ein Vergleich erfolgen, bei welchem festgestellt wird, ob der Rollwinkel einen vorbestimmten Schwellwert erreicht oder überschreitet. Der Schwellwert gibt dabei keinen globalen Grenzwert an, sondern lediglich einen beispielsweise werksseitig festgelegten, zu beachtenden Wert. Der Schwellwert kann beispielsweise in einer Speichervorrichtung der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Beispielsweise kann in die Bewertung einbezogen werden, ob der Schwellwert für eine lange oder eine kurze Zeitdauer erreicht oder überschritten wurde. Eine kurze Zeitdauer kann beispielsweise wenige Sekunden oder sogar Millisekunden betragen. Eine lange Zeitdauer kann beispielsweise mehrere Minuten betragen.The determined roll angle is evaluated by the control device. For example, a comparison can be made in which it is determined whether the roll angle has reached or exceeded a predetermined threshold value. The threshold value does not specify a global limit value, but only a factory-set value, for example, value to consider. The threshold value can be stored, for example, in a memory device of the control device. For example, the assessment can include whether the threshold value was reached or exceeded for a long or short period of time. A short period of time can be a few seconds or even milliseconds, for example. A long period of time can be several minutes, for example.

In einem fünften Schritt des Verfahrens wird ausgehend von der Bewertung bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts des Rollwinkels eine Warnung an den Fahrzeugnutzer des Mikromobilitätsfahrzeugs ausgegeben. Wird der Schwellwert erreicht oder überschritten, gibt dies ein Verrutschen oder Kippen der Ladung an. Die Warnung kann akustisch und/oder visuell und/oder haptisch erfolgen. Vorzugsweise wird die Warnung an den Fahrzeugnutzer mittels einer Benutzerschnittstelle ausgegeben. Beispielsweise kann die Warnung mittels des mobilen Endgeräts ausgegeben werden. Beispielsweise kann sich die angezeigte Ausrichtung des Koordinatensystems des mobilen Endgeräts ändern, was als Hinweis auf eine gekippte oder verrutschte Ladung aufgefasst werden kann. Auf die Warnung hin kann der Fahrzeugnutzer die Ladung neu ausrichten oder sichern.In a fifth step of the method, based on the evaluation, a warning is issued to the vehicle user of the micromobility vehicle when the threshold value of the roll angle is reached or exceeded. If the threshold value is reached or exceeded, this indicates that the load has shifted or tilted. The warning can be acoustic and/or visual and/or haptic. The warning is preferably issued to the vehicle user by means of a user interface. For example, the warning can be issued using the mobile terminal device. For example, the displayed orientation of the coordinate system of the mobile device can change, which can be interpreted as an indication that the load has tilted or slipped. In response to the warning, the vehicle user can reposition or secure the load.

Vorteilhaft an dem beschriebenen Verfahren ist, dass es auch für ungeübte Nutzer eines Mikromobilitätsfahrzeuges ermöglicht ist, die richtige Beladung des Mikromobilitätsfahrzeugs im Blick zu haben. Dadurch wird die Sicherheit im Straßenverkehr verbessert, da ein Verrutschen oder Kippen der Ladung auf einfache Art und Weise festgestellt werden kann.An advantage of the method described is that it is also possible for inexperienced users of a micro-mobility vehicle to keep an eye on the correct loading of the micro-mobility vehicle. This improves road safety, since it is easy to detect if the load is slipping or tipping over.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens wird zusätzlich ausgehend von der Bewertung bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts des Rollwinkels eine ausgegebene Leistung der Antriebsvorrichtung reduziert.According to a further development of the method, based on the evaluation when the threshold value of the roll angle is reached or exceeded, an output power of the drive device is additionally reduced.

Das Mikromobilitätsfahrzeug weist daher eine Antriebsvorrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung verbunden ist mit der Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung des Mikromobilitätsfahrzeugs weist einen Elektromotor auf, welcher eine Antriebsleistung bereitstellen kann. Der Elektromotor kann entweder die volle Antriebsleistung bereitstellen oder nur als Unterstützung dienen, zusätzlich zu einem muskelkraftbetriebenen Antrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung des Mikromobilitätsfahrzeugs ist mit der Steuereinrichtung signalwirksam verbunden. Die Steuereinrichtung kann somit die Antriebsvorrichtung ansteuern. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise als ECU oder Domain-ECU ausgebildet.The micromobility vehicle therefore has a drive device, with the control device being connected to the drive device. The drive device of the micro-mobility vehicle has an electric motor that can provide drive power. The electric motor can either provide full drive power or serve only as a support, in addition to a human-powered propulsion of the micro-mobility vehicle. The drive device of the micromobility vehicle is signal-effectively connected to the control device. The control device can thus control the drive device. The control device is in the form of an ECU or domain ECU, for example.

Um die ausgegebene Leistung der Antriebsvorrichtung zu reduzieren, steuert die Steuereinrichtung die Antriebsvorrichtung, genauer den Elektromotor der Antriebsvorrichtung an. Ausgehend von dem Steuerbefehl der Steuereinrichtung wird die vom Elektromotor bereitgestellte Leistung reduziert, um eine weitere Destabilisierung des Mikromobilitätsfahrzeugs zu verhindern.In order to reduce the output power of the drive device, the control device controls the drive device, more precisely the electric motor of the drive device. Based on the control command from the control device, the power provided by the electric motor is reduced in order to prevent further destabilization of the micromobility vehicle.

Zusätzlich zur bereits oben beschriebenen Warnung, kann außerdem ein weiteres Warnsignal erfolgen, indem beispielsweise ein kurzer positiver oder negativer Beschleunigungsstoß erfolgt, der für den Fahrzeugnutzer nicht zur aktuellen Fahrsituation passt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Fahrzeugnutzer die Warnung nicht übersieht.In addition to the warning already described above, another warning signal can also be given, for example by a brief positive or negative acceleration jolt that does not suit the vehicle user to the current driving situation. This ensures that the vehicle user does not overlook the warning.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens wird zusätzlich ein Lenkwinkel des Mikromobilitätsfahrzeugs ermittelt und ausgewertet, wobei die Kalibrationsbewegung des Mikromobilitätsfahrzeugs eine Lenkbewegung, also ein beidseitiges Einschlagen des Lenkers des Mikromobilitätsfahrzeugs umfasst.According to a development of the method, a steering angle of the micro-mobility vehicle is also determined and evaluated, with the calibration movement of the micro-mobility vehicle comprising a steering movement, ie turning the handlebars of the micro-mobility vehicle on both sides.

Um den Lenkwinkel ermitteln zu können, weist das Mikromobilitätsfahrzeug zusätzlich einen Lenkwinkelsensor auf. Dieser ist mit der Steuereinrichtung signalwirksam verbunden. Wird die Überwachungssensorvorrichtung nämlich an einem Lenker des Mikromobilitätsfahrzeugs angebracht, ist es nötig, den Lenkwinkel zu kennen, um die Lenkbewegung im Betrieb des Mikromobilitätsfahrzeugs aus den Sensordaten der Überwachungssensorvorrichtung herauszurechnen. Die Steuereinrichtung erhält vom Lenkwinkelsensor die Lenkwinkeldaten. Diese fließen in die Ermittlung des Rollwinkels ein. Somit hat der Fahrzeugnutzer eine größere Freiheit bei der Wahl der Anbringung der Überwachungssensorvorrichtung am Mikromobilitätsfahrzeug.In order to be able to determine the steering angle, the micromobility vehicle also has a steering angle sensor. This is connected to the control device in a signal-effective manner. If the monitoring sensor device is attached to a handlebar of the micro-mobility vehicle, it is necessary to know the steering angle in order to calculate the steering movement from the sensor data of the monitoring sensor device when the micro-mobility vehicle is in operation. The control device receives the steering angle data from the steering angle sensor. These flow into the determination of the roll angle. Thus, the vehicle user has greater freedom in choosing how to attach the monitoring sensor device to the micromobility vehicle.

Die Steuereinrichtung für das Mikromobilitätsfahrzeug ist mit der Überwachungssensorvorrichtung und mit der Antriebsvorrichtung des Mikromobilitätsfahrzeugs verbindbar. Dies heißt, dass die Steuereinrichtung mit der Überwachungssensorvorrichtung und mit der Antriebsvorrichtung des Mikromobilitätsfahrzeugs verbunden ist, wenn die Steuereinrichtung in einem Mikromobilitätsfahrzeug verwendet wird. Diese Verbringungen sind sämtlich signalwirksam ausgeformt.The controller for the micro-mobility vehicle can be connected to the monitoring sensor device and to the drive device of the micro-mobility vehicle. This means that the control device is connected to the monitoring sensor device and to the driving device of the micro-mobility vehicle when the control device is used in a micro-mobility vehicle. These shipments are all signal-effective.

Die Steuereinrichtung umfasst Mittel, um das Verfahren ab dem zweiten Verfahrensschritt auszuführen, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist. Beispielsweise kann das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch die Steuereinrichtung diese veranlassen, das oben beschriebene Verfahren ab dem zweiten Verfahrensschritt auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise als herunterladbarer Datenstrom vorliegen oder auf einem Speichermedium verkörpert sein.The control device includes means for executing the method from the second step already described in the previous description. For example, the method can be in the form of a computer program product that includes instructions that, when the program is executed by the control device, cause the latter to carry out the method described above starting with the second method step For example, the computer program product may be in the form of a downloadable data stream or embodied on a storage medium.

Das Mikromobilitätsfahrzeug weist die Überwachungssensorvorrichtung und die Antriebsvorrichtung auf. Das Mikromobilitätsfahrzeug weist außerdem die Steuereinrichtung auf, die bereits beschrieben worden ist. Die Steuereinrichtung ist verbunden mit der Antriebsvorrichtung und mit der Überwachungssensorvorrichtung. Diese Verbindungen sind signalwirksam ausgebildet und können kabellos oder kabelgebunden ausgeformt sein.The micro mobility vehicle has the monitoring sensor device and the driving device. The micro-mobility vehicle also includes the controller that has already been described. The control device is connected to the drive device and to the monitoring sensor device. These connections are signal-effective and can be wireless or wired.

Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen beispielhaft:

1 eine schematische Darstellung eines Mikromobilitätsfahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Überwachung einer Ladung des Mikromobilitätsfahrzeugs aus 1.

Various exemplary embodiments and details of the invention are described in more detail on the basis of the figures explained below. Examples show:

1 a schematic representation of a micromobility vehicle according to an embodiment,
2 Figure 12 shows a schematic representation of a method for monitoring a charge of the micro-mobility vehicle 1 .

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikromobilitätsfahrzeugs 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Mikromobilitätsfahrzeug 1 ist als Cargobike ausgeformt, wobei die Ladung 8 in Fahrtrichtung (durch den Blockpfeil angegeben) vor einem Fahrzeugnutzer angeordnet ist. Das Mikromobilitätsfahrzeug 1 weist einen Rahmen 9 auf. Des Weiteren weist das Mikromobilitätsfahrzeug 1 eine Antriebsvorrichtung 5 auf. Diese Antriebsvorrichtung 5 weist einen Elektromotor 7 auf, der hier als Mittelmotor ausgeformt ist. Der Elektromotor 7 dient als Hilfsmotor, der den Fahrzeugnutzer bei der Fahrt mit dem Mikromobilitätsfahrzeug 1 unterstützt. Die Antriebsvorrichtung 5 weist zudem eine Pedaliervorrichtung 6 auf. Mittels dieser Pedaliervorrichtung 6 kann das Mikromobilitätsfahrzeug 1 mit der Muskelkraft des Fahrzeugnutzers betrieben werden, wobei der Elektromotor 7 unterstützen kann. 1 1 shows a schematic representation of a micro-mobility vehicle 1 according to an exemplary embodiment. The micromobility vehicle 1 is designed as a cargo bike, with the load 8 being arranged in front of a vehicle user in the direction of travel (indicated by the block arrow). The micro mobility vehicle 1 has a frame 9 . Furthermore, the micromobility vehicle 1 has a drive device 5 . This drive device 5 has an electric motor 7, which is designed here as a central motor. The electric motor 7 serves as an auxiliary motor that supports the vehicle user when driving the micromobility vehicle 1 . The drive device 5 also has a pedaling device 6 . By means of this pedaling device 6, the micro-mobility vehicle 1 can be operated with the muscle power of the vehicle user, with the electric motor 7 being able to provide support.

Das Mikromobilitätsfahrzeug 1 weist eine Steuereinrichtung 4 auf. Die Steuereinrichtung 4 ist beispielsweise als ECU ausgebildet. Das Mikromobilitätsfahrzeug 1 weist eine Überwachungssensorvorrichtung 2 auf, welche als IMU ausgebildet ist. Das Mikromobilitätsfahrzeug 1 weist eine Benutzerschnittstelle 3 auf, welche ein Touchdisplay aufweist, über welches Eingaben und Ausgaben erfolgen können. Die Steuereinrichtung 4 ist signalwirksam verbunden mit der Benutzerschnittstelle 3, mit der Überwachungssensorvorrichtung 2 und mit der Antriebsvorrichtung 5, genauer mit dem Motorsteuergerät des Elektromotors 7 der Antriebsvorrichtung 5.The micromobility vehicle 1 has a control device 4 . The control device 4 is in the form of an ECU, for example. The micromobility vehicle 1 has a monitoring sensor device 2 which is designed as an IMU. The micromobility vehicle 1 has a user interface 3, which has a touch display, via which inputs and outputs can be made. The control device 4 is signal-effectively connected to the user interface 3, to the monitoring sensor device 2 and to the drive device 5, more precisely to the motor control unit of the electric motor 7 of the drive device 5.

Die Steuereinrichtung 4 kann Sensordaten von der Überwachungssensorvorrichtung 2 empfangen und auswerten. Dies wird in 2 näher erläutert. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 4 den Elektromotor 7 ansteuern. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 4 Daten und Signale mit der Benutzerschnittstelle 3 austauschen.The control device 4 can receive and evaluate sensor data from the monitoring sensor device 2 . This will in 2 explained in more detail. Furthermore, the control device 4 can control the electric motor 7 . Furthermore, the control device 4 can exchange data and signals with the user interface 3 .

Die Überwachungssensorvorrichtung 2 ist an der Ladung 8 des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 angebracht. Alternativ kann die Überwachungssensorvorrichtung 2 z. B. an dem Rahmen 9 des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 angebracht werden. Die Überwachungssensorvorrichtung 2 ermittelt während des Fahrbetriebs des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 die Beschleunigungen und Drehraten der Ladung 8 für alle drei Raumachsen x, y, z, also für eine x-Achse, die längs der Fahrbahn 10 verläuft, für eine y-Achse, die quer zur Fahrbahn 10 verläuft, und für eine z-Achse, die senkrecht zur Fahrbahn 10 verläuft. Dies wird in 2 erläutert.The monitoring sensor device 2 is attached to the load 8 of the micro mobility vehicle 1 . Alternatively, the surveillance sensor device 2 z. B. be attached to the frame 9 of the micro-mobility vehicle 1 . During the driving operation of the micromobility vehicle 1, the monitoring sensor device 2 determines the accelerations and yaw rates of the load 8 for all three spatial axes x, y, z, i.e. for an x-axis that runs along the roadway 10, for a y-axis that runs transversely to the Lane 10 runs, and for a z-axis, which runs perpendicular to the lane 10. This will in 2 explained.

Alternativ zu der hier dargestellten Ausführung des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 können die Benutzerschnittstelle 3, die Steuereinrichtung 4 und die Überwachungssensorvorrichtung 2 in einem Gerät verbunden sein, beispielsweise in einem mobilen Endgerät, z. B. in einem Smartphone. Dieses kann dann beispielsweise an der Ladung 8, am Rahmen 9 oder auch am Lenker des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 angebracht sein.As an alternative to the embodiment of the micromobility vehicle 1 shown here, the user interface 3, the control device 4 and the monitoring sensor device 2 can be connected in one device, for example in a mobile terminal device, e.g. B. in a smartphone. This can then be attached to the load 8, to the frame 9 or to the handlebars of the micromobility vehicle 1, for example.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 100 zur Überwachung einer Ladung 8 des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 aus 1. 2 FIG. 12 shows a schematic representation of a method 100 for monitoring a load 8 of the micromobility vehicle 1 1 .

In einem ersten Schritt 101 des Verfahrens 100 wird die Überwachungssensorvorrichtung 2 durch den Fahrzeugnutzer an der Ladung 8 des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 angebracht.In a first step 101 of the method 100 the monitoring sensor device 2 is attached to the load 8 of the micromobility vehicle 1 by the vehicle user.

In einem zweiten Schritt 102 des Verfahrens 100 wird die Überwachungssensorvorrichtung 2 ausgehend von einer Ausgangslage des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 kalibriert. Zu diesem Zweck führt der Fahrzeugnutzer eine Kalibrationsbewegung durch, die durch die Überwachungssensorvorrichtung 2 detektiert wird. Ausgehend von dieser Kalibrationsbewegung kann auf die Einbaulage und Position der Sensoren der Überwachungssensorvorrichtung 2 geschlossen werden. Dadurch können die Raumachsen x, y, z für die spätere Auswertung durch die Steuereinrichtung festgestellt werden.In a second step 102 of the method 100 the monitoring sensor device 2 is calibrated based on an initial position of the micromobility vehicle 1 . For this purpose, the vehicle user carries out a calibration movement, which is detected by the monitoring sensor device 2 . Based on this calibration movement, the installation position and position of the sensors of the monitoring sensor device 2 can be inferred. In this way, the spatial axes x, y, z can be determined by the control device for later evaluation.

In einem dritten Schritt 103 des Verfahrens 100 ermittelt die Überwachungssensorvorrichtung 2 während des Fahrbetriebs des Mikromobilitätsfahrzeugs kontinuierlich für die drei Raumachsen x, y, z die Beschleunigung a und die Drehrate v. In anderen Worten wird die Beschleunigung a in x-Richtung, in y-Richtung und in z-Richtung ermittelt. Ebenso wird die Drehrate v in x-Richtung, in y-Richtung und in z-Richtung ermittelt. Alternativ dazu kann die Beschleunigung a für nur zwei Raumachsen x, y ermittelt werden, z. B. in x-Richtung und in y-Richtung. Ebenso kann auch die Drehrate v nur in x-Richtung und in y-Richtung ermittelt werden.In a third step 103 of method 100, monitoring sensor device 2 continuously determines acceleration a and yaw rate v for the three spatial axes x, y, z while the micromobility vehicle is being driven. In other words, the acceleration a in the x-direction, in y-direction and determined in the z-direction. The yaw rate v is also determined in the x-direction, in the y-direction and in the z-direction. Alternatively, the acceleration a can be determined for only two spatial axes x, y, e.g. B. in the x-direction and in the y-direction. Likewise, the yaw rate v can only be determined in the x-direction and in the y-direction.

In einem vierten Schritt 104 wird mittels der Steuereinrichtung 4 ausgehend von den Beschleunigungen a und den Drehraten v kontinuierlich ein Rollwinkel w des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 ermittelt und bewertet. Zu diesem Zweck wird ein mathematisches Verfahren eingesetzt, beispielsweise ein Kalman-Filter. Der Rollwinkel w wird bewertet, d. h. mit einem werksseitig festgelegten Schwellwert w_gr verglichen. Ist der Schwellwert w_gr größer als der ermittelte Rollwinkel w, läuft das Verfahren erneut.In a fourth step 104, a roll angle w of the micromobility vehicle 1 is continuously determined and evaluated by means of the control device 4 based on the accelerations a and the yaw rates v. A mathematical method is used for this purpose, for example a Kalman filter. The roll angle w is evaluated, i. H. compared with a factory set threshold value w_gr. If the threshold value w_gr is greater than the determined roll angle w, the method runs again.

Ist das Schwellwert w_gr kleiner oder gleich dem ermittelten Rollwinkel w, folgt der fünfte Schritt 105 des Verfahrens 100, denn dann ist die Ladung 8 verrutscht oder gekippt. Bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts w_gr des Rollwinkels w wird eine Warnung H an einen Fahrzeugnutzer des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 ausgegeben. Diese Warnung H kann akustisch und/oder haptisch und/oder visuell erfolgen. Daraufhin kann der Fahrzeugnutzer anhalten, die Ladung kontrollieren, neu ausrichten bzw. sichern.If the threshold value w_gr is less than or equal to the ascertained roll angle w, the fifth step 105 of the method 100 follows, because then the charge 8 has slipped or tilted. When the roll angle w reaches or exceeds the threshold value w_gr, a warning H is issued to a vehicle user of the micromobility vehicle 1 . This warning H can be acoustic and/or haptic and/or visual. The vehicle user can then stop, check, realign or secure the load.

Zusätzlich kann bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts w_gr des Rollwinkels w ein Eingriff in die durch den Elektromotor 7 bereitgestellte Antriebsleistung P erfolgen. Die Steuereinrichtung 4 steuert in diesem Fall den Elektromotor 7 der Antriebseinrichtung 5 an, so dass dieser weniger Leistung zur Verfügung stellt. Dadurch kann der weiteren Destabilisierung des Mikromobilitätsfahrzeugs 1 entgegengewirkt werden. Weiterhin kann auch ein Eingriff in die Pedaliervorrichtung 6 erfolgen, so dass der Fahrzeugnutzer das Weniger an Leistung P vom Elektromotor 7 nicht durch zusätzliche durch Muskelkraft bereitgestellte Leistung ausgleichen kann. Beispielsweise kann die Pedaliervorrichtung 6 gebremst oder entkoppelt werden.In addition, when the threshold value w_gr of the roll angle w is reached or exceeded, an intervention in the drive power P provided by the electric motor 7 can take place. In this case, the control device 4 controls the electric motor 7 of the drive device 5 so that it makes less power available. As a result, the further destabilization of the micromobility vehicle 1 can be counteracted. Furthermore, an intervention in the pedaling device 6 can also take place, so that the vehicle user cannot compensate for the less power P from the electric motor 7 with additional power provided by muscle power. For example, the pedaling device 6 can be braked or decoupled.

BezugszeichenlisteReference List

11: Mikromobilitätsfahrzeugmicro mobility vehicle
22: Überwachungssensorvorrichtungsurveillance sensor device
33: Benutzerschnittstelleuser interface
44: Steuereinrichtungcontrol device
55: Antriebsvorrichtungdrive device
66: Pedaliervorrichtungpedaling device
77: Elektromotorelectric motor
88th: Ladungcharge
99: RahmenFrame
1010: Fahrbahn roadway
100100: VerfahrenProceedings
101101: erster Schrittfirst step
102102: zweiter Schrittsecond step
103103: dritter SchrittThird step
104104: vierter Schrittfourth step
105105: fünfter Schrittfifth step
106106: sechster Schritt sixth step
aa: Beschleunigungacceleration
vv: Drehrateturn rate
ww: Rollwinkelroll angle
w_grf_gr: Schwellwert des RollwinkelsRoll Angle Threshold
HH: Warnungwarning
PP: LeistungPerformance
xx: x-AchseX axis
yy: y-Achsey-axis
ze.g: z-Achsez-axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102015118777 A1 [0003]

Claims

Method (100) for monitoring a load (8) of a micromobility vehicle (1), the micromobility vehicle (1) having a monitoring sensor device (2) and a control device (4), the control device (4) being connected to the monitoring sensor device (2) , characterized in that - the monitoring sensor device (2) is attached to the micromobility vehicle (1) or to the load (8) of the micromobility vehicle (1) in a first method step (101), - the monitoring sensor device (2) in a second method step ( 102) is calibrated starting from an initial position of the micro-mobility vehicle (1), - the monitoring sensor device (2) in a third method step (103) during operation of the micro-mobility vehicle (1) continuously for at least two spatial axes (x, y, z) of the micro-mobility vehicle ( 1) one acceleration (a) and/or one yaw rate (v) each is determined, - in a fourth method step (104) by means of the control device (4) starting from the respective acceleration (a) and/or the respective yaw rate (v) a roll angle (w) of the micromobility vehicle (1) is continuously determined and evaluated, - in a fifth method step (105) based on the evaluation when a threshold value (w_gr) of the roll angle (w) is reached or exceeded, a warning (H) is sent to a vehicle user of the micromobility vehicle (1) is issued.

Method (100) according to claim 1 , characterized in that an output power (P) of the drive device (5) is additionally reduced based on the evaluation when the threshold value (w_gr) of the roll angle (w) is reached or exceeded.

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the warning (H) occurs visually and/or acoustically and/or haptically.

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration takes place by means of a calibration movement of the micromobility vehicle (1).

Method (100) according to claim 4 , characterized in that a steering angle of the micro-mobility vehicle (1) is additionally determined and evaluated, the calibration movement of the micro-mobility vehicle (1) comprising a steering movement of the micro-mobility vehicle (1).

Control device (4) for a micromobility vehicle (1), wherein the control device (4) can be connected to a monitoring sensor device (2) and a drive device (5) of the micromobility vehicle (1), characterized in that the control device (4) comprises means for to carry out the method (100) according to any one of the preceding claims from the second method step (102).

Computer program product, characterized in that the computer program product comprises instructions which, when the program is executed, by a control device (4). claim 6 , this cause the method (100) according to one of Claims 1 until 5 to be carried out from the second method step (102).

Micro-mobility vehicle (1) having a monitoring sensor device (2) and a drive device (5), characterized in that the micro-mobility vehicle (1) has a control device (4). claim 6 has, wherein the control device (4) is connected to the drive device (5) and to the monitoring sensor device (2).