DE102022207723A1 - Method for assisting a driver in performing a driving maneuver with a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers mit einem Fahrzeug, insbesondere einem eBike, wobei das Fahrzeug eine Antriebseinheit und eine Sensoreinheit umfasst, wobei die Sensoreinheit zumindest ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor aufweist und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Erkennen der Durchführung eines Fahrkunstmanövers ausgehend von Signalen der Sensoreinheit anhand einer Veränderung eines Aufrichtwinkels des Fahrzeugs in Richtung eines Zielwinkels, und
- Anpassen, insbesondere Verringern, einer Antriebsunterstützung der Antriebseinheit bei Erkennen eines Fahrkunstmanövers abhängig von dem Aufrichtwinkel und dem Zielwinkel und/oder abhängig von einem mit einem Tiefpassfilter gefilterten Verlauf eines von dem Fahrer bereitgestellten Tretdrehmoments.
The invention relates to a method for supporting a driver when performing a driving maneuver with a vehicle, in particular an eBike, the vehicle comprising a drive unit and a sensor unit, the sensor unit having at least one gyroscope and/or an acceleration sensor and the method comprising the following steps includes:
- Detecting the execution of a driving maneuver based on signals from the sensor unit based on a change in an upright angle of the vehicle in the direction of a target angle, and
- Adjusting, in particular reducing, a drive support of the drive unit when a driving maneuver is detected depending on the erection angle and the target angle and / or depending on a profile of a pedaling torque provided by the driver, filtered with a low-pass filter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers mit einem Fahrzeug, insbesondere einem eBike.The invention relates to a method for supporting a driver when performing a driving maneuver with a vehicle, in particular an eBike.
Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug, insbesondere ein eBike, zum Unterstützen eines Fahrers beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers.The invention further relates to a vehicle, in particular an eBike, for supporting a driver when performing a driving maneuver.
Obwohl allgemein auf Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung anhand von eBikes erläutert.Although generally applicable to vehicles, the present invention is explained using eBikes.
Stand der TechnikState of the art
Manche Fahrer von Fahrzeugen wie Fahrrädern, Motorrädern oder eBikes vollführen auf ihren Fahrzeugen Fahrkunstmanöver. Ein bekanntes Fahrkunstmanöver ist der sogenannte „Wheelie“, bei dem das Fahrzeug während der Fahrt auf dem Hinterrad balanciert wird.Some drivers of vehicles such as bicycles, motorcycles or eBikes perform driving maneuvers on their vehicles. A well-known driving maneuver is the so-called “wheelie”, in which the vehicle is balanced on the rear wheel while driving.
Um einen Wheelie längere Zeit durchführen zu können muss ein Fahrer kontinuierlich ein Antriebsdrehmoment bereitstellen. Bei eBikes wird dieses Antriebsdrehmoment durch die Tretkraft des Fahrers sowie ein Unterstützungsdrehmoment durch eine Antriebseinheit bereitgestellt. Da das Unterstützungsdrehmoment für gewöhnlich abhängig von der Tretkraft des Fahrers ist, werden bei einem Fahrkunstmanöver möglicherweise auftretende Schwankungen der Tretkraft des Fahrers verstärkt. Darüber hinaus sind Fahrkunstmanöver schwierig durchzuführen, sodass insbesondere Anfänger Schwierigkeiten haben diese durchzuführen. In order to be able to perform a wheelie for a longer period of time, a driver must continuously provide drive torque. In eBikes, this drive torque is provided by the rider's pedaling force as well as an assist torque by a drive unit. Since the assist torque is usually dependent on the rider's pedaling force, any fluctuations in the rider's pedaling force that may occur during a skill maneuver are amplified. In addition, driving maneuvers are difficult to perform, so beginners in particular have difficulty doing them.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers mit einem Fahrzeug, insbesondere einem eBike, bereit, wobei das Fahrzeug eine Antriebseinheit und eine Sensoreinheit umfasst, wobei die Sensoreinheit zumindest ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor aufweist und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Erkennen der Durchführung eines Fahrkunstmanövers ausgehend von Signalen der Sensoreinheit anhand einer Veränderung eines Aufrichtwinkels des Fahrzeugs in Richtung eines Zielwinkels; und
- - Anpassen, insbesondere Verringern, einer Antriebsunterstützung der Antriebseinheit bei Erkennen eines Fahrkunstmanövers abhängig von dem Aufrichtwinkel und dem Zielwinkel und/oder abhängig von einem mit einem Tiefpassfilter gefilterten Verlauf eines von dem Fahrer bereitgestellten Tretdrehmoments.
- - Detecting the execution of a driving maneuver based on signals from the sensor unit based on a change in an upright angle of the vehicle in the direction of a target angle; and
- - Adjusting, in particular reducing, a drive support of the drive unit when a driving maneuver is detected depending on the erection angle and the target angle and / or depending on a profile of a pedaling torque provided by the driver, filtered with a low-pass filter.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein eBike, zum Unterstützen eines Fahrers beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers bereit, umfassend eine Sensoreinheit, wobei die Sensoreinheit zumindest ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor aufweist, eine Antriebseinheit und:
- - eine Erkennungseinrichtung, ausgebildet zum Erkennen der Durchführung eines Fahrkunstmanövers ausgehend von Signalen der Sensoreinheit anhand einer Veränderung eines Aufrichtwinkels des Fahrzeugs in Richtung eines Zielwinkels; und
- - eine Anpasseinrichtung, ausgebildet zum Anpassen, insbesondere Verringern, einer Antriebsunterstützung der Antriebseinheit bei Erkennen eines Fahrkunstmanövers abhängig von dem Aufrichtwinkel und dem Zielwinkel und/oder abhängig von einem mit einem Tiefpassfilter gefilterten Verlauf eines von dem Fahrer bereitgestellten Tretdrehmoments.
- - a detection device, designed to detect the execution of a driving maneuver based on signals from the sensor unit based on a change in an upright angle of the vehicle in the direction of a target angle; and
- - an adapting device, designed for adapting, in particular reducing, a drive support of the drive unit when detecting a driving maneuver depending on the righting angle and the target angle and / or depending on a profile of a pedaling torque provided by the driver, filtered with a low-pass filter.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass das Fahrkunstmanöver automatisch durch das Fahrzeug erkannt werden kann, sodass dieses abhängig von dem Fahrkunstmanöver die Antriebsunterstützung anpassen kann. Insbesondere können die bei einem Fahrkunstmanöver auftretenden schwankenden Tretdrehmomente ausgeglichen werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Fahrzeug den Fahrer aktiv bei dem Fahrkunstmanöver unterstützen kann, sodass der Fahrer das Fahrkunstmanöver einfacher ausführen kann.One of the advantages achieved with this is that the driving maneuver can be automatically recognized by the vehicle, so that it can adapt the drive support depending on the driving maneuver. In particular, the fluctuating pedaling torques that occur during a driving maneuver can be compensated for. Another advantage is that the vehicle can actively support the driver in the driving maneuver, so that the driver can carry out the driving maneuver more easily.
Ein Aufrichtwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Winkel zwischen einer Geraden durch die Mittelpunkte der Räder des Fahrzeugs und der Ebene eines Untergrunds. Der Aufrichtwinkel entspricht folglich dem Winkel zwischen dem Fahrzeug und dem Untergrund während des Fahrkunstmanövers. Insbesondere kann der Aufrichtwinkel dem Nickwinkel des Fahrzeugs entsprechen.A straightening angle in the sense of the present invention is in particular the angle between a straight line through the centers of the wheels of the vehicle and the plane of a surface. The righting angle therefore corresponds to the angle between the vehicle and the ground during the driving maneuver. In particular, the elevation angle can correspond to the pitch angle of the vehicle.
Ein Zielwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Winkel, in dem sich das Fahrzeug und der Fahrer im Gleichgewicht befinden, wenn das Fahrzeug nur auf dem Hinterrad bewegt wird. Insbesondere befindet sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs mit Fahrer lotrecht über dem Hinterrad, solange das Fahrzeug im Zielwinkel gehalten wird und nicht beschleunigt wird.A target angle in the sense of the present invention is in particular the angle at which the vehicle and the driver are in balance when the vehicle is only moved on the rear wheel. In particular, the center of gravity of the vehicle with driver is vertically above the rear wheel as long as the vehicle is held at the target angle and is not accelerated.
Mit anderen Worten wird zunächst von dem Fahrzeug erkannt, ob ein Fahrkunstmanöver, insbesondere ein Wheelie, von dem Fahrer durchgeführt wird. Hierfür weist das Fahrzeug ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor auf, mit dem detektiert werden kann, ob sich das Fahrzeug aufrichtet und sich der Aufrichtwinkel des Fahrzeugs in Richtung des Zielwinkels bewegt. Insbesondere eine ruckartige, impulsive Winkeländerung des Aufrichtwinkels des Fahrzeugs kann ein Indikator für ein Fahrkunstmanöver sein. Anschließend wird die Antriebsunterstützung der Antriebseinheit angepasst. Beispielsweise kann das Antriebsdrehmoment der Antriebseinheit umso mehr verringert werden, je näher sich der Aufrichtwinkel des Fahrzeugs dem Zielwinkel nähert, also je mehr sich das Fahrzeug dem Gleichgewichtszustand nähert. Hierdurch erhält der Fahrer mehr Kontrolle über das Fahrzeug, wenn er ein Fahrkunstmanöver durchführt. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Antriebsunterstützung nicht mehr direkt proportional zum Tretdrehmoment des Fahrers bestimmt wird, sondern der Verlauf des Tretdrehmoments durch einen Tiefpassfilter gefiltert wird und/oder ein bereits vorhandendener Tiefpassfilter hinsichtlich seiner Filtereigenschaften, beispielsweise durch eine Vergrößerung der Filterkonstanten, angepasst wird. Hierdurch werden ruckartige Tretbewegungen des Fahrers nicht verstärkt, sondern gedämpft. Außerdem können Schwankungen des Aufrichtwinkels, die beispielsweise durch Unerfahrenheit des Fahrers bedingt sind, durch die Antriebseinheit ausgeglichen werden.In other words, the vehicle first recognizes whether a driving maneuver, in particular a wheelie, is being performed by the driver. For this purpose, the vehicle has a gyroscope and/or an acceleration sensor, which can be used to detect whether the vehicle is standing up and the upright angle of the vehicle is moving in the direction of the target angle. In particular, a sudden, impulsive change in the vehicle's upright angle can be an indicator of a driving skill maneuver. The drive support of the drive unit is then adjusted. For example, the drive torque of the drive unit can be reduced the closer the vertical angle of the vehicle approaches the target angle, i.e. the closer the vehicle approaches the equilibrium state. This gives the driver more control over the vehicle when performing a driving maneuver. It is also conceivable that the drive support is no longer determined directly proportional to the rider's pedaling torque, but rather the progression of the pedaling torque is filtered through a low-pass filter and/or an already existing low-pass filter is adjusted with regard to its filter properties, for example by increasing the filter constant. This means that the driver's jerky pedaling movements are not amplified, but rather dampened. In addition, fluctuations in the erection angle, which are caused, for example, by the driver's inexperience, can be compensated for by the drive unit.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or become apparent thereby.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung basiert das Erkennen der Durchführung des Fahrkunstmanövers auf einem Impuls auf einen Lenker des Fahrzeugs, einer verstärkten Trittkraft, einer Steigung, einer manuellen Aktion eines Nutzers, einer Geschwindigkeit eines Vorderrades und/oder einem Antriebsmoment im Vorderrad. Mittels der genannten Indikatoren, die anzeigen, das ein Fahrer ein Fahrkunstmanöver durchführt oder durchführen will, kann ein Fahrkunstmanöver zuverlässig erkannt werden. Beispielsweise kann ein Fahrer beim Beginn seines Fahrkunstmanövers auf den Lenker drücken und gleichzeitig eine starke Kraft auf die Pedale ausüben, bevor er den Lenker ruckartig nach oben zieht. Hieran kann folglich ein angehendes Fahrkunstmanöver erkannt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Fahrer zunächst ein Betätigungselement des Fahrzeugs betätigt und so dem Fahrzeug signalisiert, dass er ein Fahrkunstmanöver durchführen wird. Weiterhin befindet sich das Vorderrad des Fahrzeugs beispielsweise bei einem Wheelie nicht auf dem Untergrund, sodass eine plötzliche Veränderung der Geschwindigkeit und/oder eines Widerstandsmoments beziehungsweise Antriebsmoments im Vorderrad ein Indikator für ein solches Fahrkunstmanöver sein kann.According to an advantageous development of the invention, the recognition of the performance of the driving maneuver is based on an impulse on a handlebar of the vehicle, an increased pedaling force, an incline, a manual action by a user, a speed of a front wheel and / or a drive torque in the front wheel. By means of the indicators mentioned, which indicate that a driver is performing or wants to perform a driving maneuver, a driving maneuver can be reliably recognized. For example, as a rider begins their riding maneuver, they may push on the handlebars while simultaneously applying a strong force to the pedals before jerking the handlebars upwards. This can therefore be used to recognize a budding driving skill maneuver. It is also conceivable that the driver first activates an actuating element of the vehicle and thus signals to the vehicle that he is going to perform a driving maneuver. Furthermore, the front wheel of the vehicle is not on the ground during a wheelie, for example, so that a sudden change in speed and/or a moment of resistance or drive torque in the front wheel can be an indicator of such a driving maneuver.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Zielwinkel ein vorbestimmter Winkel, der im Fahrzeug gespeichert ist, und/oder der Zielwinkel wird anhand von Systemleistung, Geschwindigkeit, Drehrate und/oder Beschleunigung geschätzt. Vorteil hiervon ist, dass der Zielwinkel einfach bestimmbar ist.According to a further advantageous development of the invention, the target angle is a predetermined angle that is stored in the vehicle, and/or the target angle is estimated based on system performance, speed, rotation rate and/or acceleration. The advantage of this is that the target angle can be easily determined.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Anpassen der Antriebsunterstützung ein Deaktivieren der Antriebsunterstützung, wenn der Aufrichtwinkel größer als der Zielwinkel ist. Wenn der Fahrer sich zu weit nach hinten neigt, der Aufrichtwinkel also größer als der Zielwinkel ist, besteht die Gefahr, dass der Fahrer nach hinten überkippt. Diese Gefahr kann reduziert werden, indem die Antriebsunterstützung deaktiviert wird, sodass durch das resultierende verringerte Antriebsdrehmoment der Fahrer nach vorne gedrückt wird. Hierdurch wird die Gefahr eines Sturzes verringert.According to a further advantageous development of the invention, adjusting the drive support includes deactivating the drive support if the erection angle is greater than the target angle. If the driver leans too far back, i.e. the erection angle is greater than the target angle, there is a risk of the driver tipping over backwards. This risk can be reduced by deactivating the drive support so that the resulting reduced drive torque pushes the driver forward. This reduces the risk of a fall.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Anpassen der Antriebsunterstützung ein automatisches Lösen einer Bremse. Wenn durch die Antriebsunterstützung lediglich ein positives Antriebsdrehmoment bereitgestellt wird, kann ein Nutzer kein negatives Antriebsdrehmoment einstellen, um beispielsweise den Aufrichtwinkel zu verringern. Deshalb kann ein Fahrer beim Durchführen eines Fahrkunstmanövers kontinuierlich eine Bremse betätigen, um so auch so ein negatives Antriebsdrehmoment simulieren zu können. Die Bremse kann von dem Fahrzeug automatisch gelöst werden, um so ein positives Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Auf diese Weise kann das Antriebsdrehmoment schnell erhöht werden.According to a further advantageous development of the invention, adjusting the drive support includes automatically releasing a brake. If only a positive drive torque is provided by the drive support, a user cannot set a negative drive torque, for example to reduce the erection angle. Therefore, a driver can continuously apply a brake when performing a driving maneuver in order to be able to simulate a negative drive torque. The brake can be automatically released by the vehicle to generate positive drive torque. In this way, the drive torque can be increased quickly.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein maximales Antriebsmoment kleiner als ein maximales Bremsmoment des Fahrzeugs. Das maximale Antriebsdrehmoment ist die Summe des von dem Fahrer erzeugten Tretdrehmoments und des von der Antriebseinheit erzeugten Unterstützungsdrehmoments. Wenn das maximale Antriebsdrehmoment kleiner als das maximale Bremsdrehmoment ist, kann der Fahrer jederzeit das Fahrkunstmanöver beenden. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Sicherheit beim Durchführen des Fahrkunstmanövers erhöht wird.According to a further advantageous development of the invention, a maximum drive torque is smaller than a maximum braking torque of the vehicle. The maximum drive torque is the sum of the pedaling torque generated by the driver and the assist torque generated by the drive unit. If the maximum drive torque is less than the maximum braking torque, the driver can end the driving maneuver at any time. One advantage of this is that safety is increased when performing the driving maneuver.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach Erkennen der Durchführung des Fahrkunstmanövers das Vorderrad mithilfe eines Nabenmotors in Rotation versetzt. Hierdurch wird durch einen Drehimpuls beziehungsweise die Corioliskraft die Manövrierbarkeit des Fahrkunstmanövers beim Drehen, insbesondere Einschlagen eines Lenkers erhöht.According to a further advantageous development of the invention, after recognizing that the driving maneuver has been carried out, the front wheel is set in rotation using a hub motor. This increases the maneuverability of the driving maneuver when turning, in particular turning the handlebars, through an angular momentum or the Coriolis force.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Fahrkunstmanöver basierend auf der Dauer des Fahrkunstmanövers, der zurückgelegten Strecke des Fahrkunstmanövers, dem Verlauf des Aufrichtwinkels, und/oder dem Verlauf eines seitlichen Kippwinkels ausgewertet. Der seitliche Kippwinkel ist insbesondere der Winkel zwischen dem Fahrzeug und der Ebene des Untergrunds senkrecht zur Fahrtrichtung, also insbesondere die Schräglage des Fahrzeugs bei der Fahrt. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Fahrer beim Fahrkunstmanöver durch das Fahrzeug unterstützt werden kann. Außerdem können relevante Daten über das Fahrkunstmanöver dem Fahrer mitgeteilt werden, beispielsweise zu Lernzwecken.According to a further advantageous development of the invention, the driving maneuver is evaluated based on the duration of the driving maneuver, the distance covered by the driving maneuver, the course of the righting angle, and / or the course of a lateral tilt angle. The lateral tilt angle is in particular the angle between the vehicle and the plane of the ground perpendicular to the direction of travel, i.e. in particular the inclined position of the vehicle when driving. One advantage of this is that the driver can be supported by the vehicle during driving maneuvers. In addition, relevant data about the driving maneuver can be communicated to the driver, for example for learning purposes.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Informationen über das Fahrkunstmanöver auf einer Anzeigeeinrichtung und/oder auf akustische Weise dargestellt. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise dem Fahrer beispielswese angezeigt werden, wie lange er das Fahrkunstmanöver durchgeführt hat, wie „sauber“ bzw. korrekt das Fahrkunstmanöver durchgeführt wird, oder wie gering die Abweichung des Aufrichtwinkels von dem Zielwinkel ist. Außerdem können mögliche Verbesserungen vorgeschlagen werden.According to a further advantageous development of the invention, information about the driving maneuver is displayed on a display device and/or in an acoustic manner. This can advantageously show the driver, for example, how long he has been performing the driving maneuver, how “cleanly” or correctly the driving maneuver is being carried out, or how small the deviation of the erection angle from the target angle is. Possible improvements can also be suggested.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Darstellen von Informationen eine Warnung über ein seitliches Abkippen des Fahrzeugs. Durch die Sensoreinheit kann detektiert werden, dass der Fahrer möglicherweise seitlich umfallen bzw. kippen könnte. In diesem Fall kann das Fahrzeug eine Warnung für den Fahrer ausgeben und beispielsweise den Fahrer auffordern, sein Gewicht zu einer Seite zu verlagern.According to an advantageous development of the invention, the display of information includes a warning about the vehicle tipping sideways. The sensor unit can detect that the driver could potentially fall over or tip over to the side. In this case, the vehicle can issue a warning to the driver, for example asking the driver to shift their weight to one side.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred versions and embodiments of the present invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Dabei zeigt in schematischer Form
-
1 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und -
2 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 Steps of a method according to an embodiment of the present invention, and -
2 a vehicle according to an embodiment of the present invention.
In einem ersten Schritt S1 wird das Durchführung eines Fahrkunstmanövers ausgehend von Signalen einer Sensoreinheit anhand einer Veränderung des Aufrichtwinkels des Fahrzeugs in Richtung eines Zielwinkels erkannt. Die Sensoreinheit kann zumindest ein Gyroskop und einen Beschleunigungssensor umfassen. Anhand der Sensorsignale kann erkannt werden, ob sich der Aufrichtwinkel des Fahrzeugs ändert. Wenn sich der Aufrichtwinkel dem Zielwinkel - also dem Gleichgewichtswinkel bei einem Fahrkunstmanöver wie einem „Wheelie“, dem Fahren auf dem Hinterrad - nähert, ist dies ein Indikator, dass der Fahrer gerade ein Fahrkunstmanöver durchführt. Insbesondere wenn der Winkel sich ruckartig und/oder impulsiv ändert, wird der Fahrer mit hoher Wahrscheinlichkeit auf dem Hinterrad fahren.In a first step S1, the execution of a driving maneuver is recognized based on signals from a sensor unit based on a change in the upright angle of the vehicle in the direction of a target angle. The sensor unit can include at least a gyroscope and an acceleration sensor. The sensor signals can be used to determine whether the upright angle of the vehicle changes. When the righting angle approaches the target angle - i.e. the balance angle in a driving maneuver such as a "wheelie", driving on the rear wheel - this is an indicator that the driver is currently performing a driving maneuver. In particular, if the angle changes suddenly and/or impulsively, the driver will most likely ride on the rear wheel.
Im Zielwinkel befindet sich das Fahrzeug und der Fahrer in einem labilen Gleichgewicht. Das Fahrzeug wird somit durch die Erdanziehung nicht beschleunigt. Dies kann durch die Sensoreinheit ebenfalls detektiert werden. Der Zielwinkel kann entweder im Fahrzeug gespeichert sein oder aufgrund von Parametern wie der Geschwindigkeit, der Antriebsleistung, der Beschleunigung und/oder der Drehrate geschätzt werden.At the target angle, the vehicle and the driver are in an unstable balance. The vehicle is therefore not accelerated by the earth's gravity. This can also be detected by the sensor unit. The target angle can either be stored in the vehicle or estimated based on parameters such as speed, drive power, acceleration and/or rotation rate.
Zusätzlich können weitere Indikatoren genutzt werden, um zu erkennen, ob der Fahrer auf dem Hinterrad fährt. Beispielsweise wird der Fahrer zum Ausführen des Fahrkunstmanövers häufig stark auf die Pedale treten und gleichzeitig an dem Lenker nach oben reißen. Während der Fahrt auf dem Hinterrad befindet sich das Vorderrad dann in der Luft, sodass auf das Vorderrad keine Reibungskräfte wirken. Dies kann beispielsweise anhand eines plötzlichen Abfallens eines Widerstandsmoments im Vorderrad oder der Geschwindigkeit des Vorderrades detektiert werden. Darüber hinaus wird ein Fahrkunstmanöver in der Regel in einer Ebene durchgeführt. Wird somit von der Sensoreinheit detektiert, dass sich das Fahrzeug an einem Hang befindet, ist es unwahrscheinlich, dass der Fahrer ein Fahrkunstmanöver ausführen möchte.In addition, other indicators can be used to detect whether the driver is riding on the rear wheel. For example, to perform the driving maneuver, the driver will often press hard on the pedals and at the same time pull up on the handlebars. While driving on the rear wheel, the front wheel is in the air, so that no frictional forces act on the front wheel. This can be detected, for example, based on a sudden drop in a moment of resistance in the front wheel or the speed of the front wheel. In addition, a driving maneuver is usually carried out on one level leads. If the sensor unit detects that the vehicle is on a slope, it is unlikely that the driver would want to perform a driving maneuver.
Sobald das Fahrkunstmanöver erkannt ist, wird in einem zweiten Schritt S2 eine Antriebsunterstützung der Antriebseinheit bei Erkennen eines Fahrkunstmanövers abhängig von dem Aufrichtwinkel und dem Zielwinkel und/oder abhängig von einem mit einem Tiefpassfilter gefilterten Verlauf eines von dem Fahrer bereitgestellten Tretdrehmoments angepasst, insbesondere verringert. Um den Fahrer bei dem Fahrkunstmanöver zu unterstützen, kann durch die Antriebseinheit aktiv das Antriebsdrehmoment geändert werden. Beispielsweise kann die Antriebsunterstützung verringert werden, je näher der Fahrer das Fahrzeug am Zielwinkel fährt. Hierdurch erhält der Fahrer eine höhere Kontrolle über das Fahrzeug. Darüber hinaus tritt ein Fahrer bei einem Fahrkunstmanöver häufig mit hoher Kraft in die Pedale. Dies würde bei einem eBike zu einer hohen Antriebsunterstützung führen und den Fahrer möglicherweise irritieren.As soon as the driving maneuver is recognized, in a second step S2, drive support of the drive unit is adjusted, in particular reduced, when a driving maneuver is detected, depending on the righting angle and the target angle and / or depending on a profile of a pedaling torque provided by the driver filtered with a low-pass filter. In order to support the driver in the driving maneuver, the drive unit can actively change the drive torque. For example, the drive support can be reduced the closer the driver drives the vehicle to the target angle. This gives the driver greater control over the vehicle. In addition, a driver often pedals with great force during a skill maneuver. This would lead to a high level of drive support on an eBike and could potentially irritate the rider.
Weiter kann durch die Antriebsunterstützung der Fahrer bei dem Fahrkunstmanöver unterstützt werden. Solange der Aufrichtwinkel des Fahrzeugs geringer als der Zielwinkel ist, kann durch die Antriebsunterstützung ein Antriebsdrehmoment bereitgestellt werden, dass den Aufrichtwinkel des Fahrzeugs vergrößert. Auf diese Weise kann der Fahrer einfacher das Fahrkunstmanöver durchführen. Insbesondere kann das Fahrzeug Nickbewegungen - also Änderungen des Aufrichtwinkels - aktiv herausregeln, um so ein konstantes Fahren im Zielwinkel zu ermöglichen.The driver can also be supported in the driving maneuvers through the drive support. As long as the righting angle of the vehicle is less than the target angle, the drive support can provide a drive torque that increases the righting angle of the vehicle. In this way, the driver can perform the driving maneuver more easily. In particular, the vehicle can actively control pitching movements - i.e. changes in the upright angle - in order to enable constant driving at the target angle.
Außerdem kann ein Tiefpassfilter mit einer hohen Filterkonstante genutzt werden, um das Antriebsdrehmoment zu dämpfen und/oder zu glätten, sodass der Fahrer gleichmäßiger fahren kann.In addition, a low-pass filter with a high filter constant can be used to dampen and/or smooth the drive torque so that the driver can drive more smoothly.
Die Antriebsunterstützung ist dabei so gering, dass über ein Betätigen der Bremse der Fahrer jederzeit das Fahrkunstmanöver beenden kann.The drive support is so low that the driver can end the driving maneuver at any time by applying the brake.
Während der Fahrt auf dem Hinterrad kann durch das Fahrzeug die Dauer des Fahrkunstmanövers angegeben werden, beispielsweise durch ein akustisches Signal. Ebenso können weitere Daten über das Fahrkunstmanöver beispielsweise die Gleichmäßigkeit, die zurückgelegte Strecke oder die notwendige Antriebsunterstützung dargestellt werden. Insbesondere können auch Hinweise zur Verbesserung des Fahrkunstmanövers dargestellt werden. Wenn der Fahrer beispielsweise droht, seitlich wegzukippen, kann das Fahrzeug dies über die Sensoreinheit detektieren und einen Vorschlag machen, den Lenker einzuschlagen oder das Gewicht zu verlagern.While driving on the rear wheel, the vehicle can indicate the duration of the driving maneuver, for example by means of an acoustic signal. Further data about the driving maneuver, for example the smoothness, the distance traveled or the necessary drive support, can also be displayed. In particular, tips for improving driving maneuvers can also be presented. For example, if the driver threatens to tip over sideways, the vehicle can detect this via the sensor unit and make a suggestion to turn the handlebars or shift the weight.
In
Die Erkennungseinrichtung 6 ist ausgebildet zum Erkennen der Durchführung eines Fahrkunstmanövers ausgehend von Signalen einer Sensoreinheit 10 anhand einer Veränderung eines Aufrichtwinkels 8 des Fahrzeugs in Richtung des Zielwinkels 9. Die Sensoreinheit 10 kann beispielsweise ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor (nicht gezeigt) umfassen. Insbesondere kann die Sensoreinheit 10 ein Teil der Erkennungseinrichtung 6 sein.The detection device 6 is designed to detect the execution of a driving maneuver based on signals from a
Die Anpasseinrichtung 7 ist ausgebildet zum Anpassen, insbesondere Verringern, einer Antriebsunterstützung der Antriebseinheit 5 bei Erkennen eines Fahrkunstmanövers abhängig von dem Aufrichtwinkel 8 und dem Zielwinkel 9 und/oder abhängig von einem mit einem Tiefpassfilter gefilterten Verlauf eines von dem Fahrer 2 bereitgestellten Tretdrehmoments.The adapting device 7 is designed to adapt, in particular reduce, a drive support of the
Während der Fahrt auf dem Hinterrad 3 wird durch die Antriebseinheit 5 die Antriebsunterstützung so geregelt, dass sich das Fahrzeug 1 möglichst im Zielwinkel 9 befindet. Hierfür kann die Antriebsunterstützung umso geringer sein, je ähnlicher der Aufrichtwinkel 8 dem Zielwinkel 9 ist. Wenn der Aufrichtwinkel 8 größer als der Zielwinkel 9 wird, wird die Antriebsunterstützung deaktiviert.While driving on the rear wheel 3, the drive support is regulated by the
Außerdem kann der Fahrer 2 kontinuierlich eine Bremse 11 während des Fahrkunstmanövers betätigen, um ein negatives Aufrichtmoment der Antriebseinheit 5 entgegenzustellen. Die Bremse 11 kann auch automatisch von dem Fahrzeug 1 betätigt oder gelöst werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug 1 die von dem Fahrer 2 betätigte Bremse 11 lösen, um ein zusätzliches Antriebsdrehmoment zu generieren, oder die Bremse betätigen, um den Aufrichtwinkel 8 zu verringern.In addition, the
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012009203 A1 [0006]DE 102012009203 A1 [0006]
Claims (11)
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DE102012009203A1 (en) | 2012-05-10 | 2013-11-14 | Audi Ag | Vehicle e.g. electric bicycle, has control unit that provides control signals to drive device so as to adjust inclination angle to predetermined setpoint based on current actual value of inclination angle detected by detection unit |
DE102019122058A1 (en) | 2018-08-23 | 2020-02-27 | Shimano Inc. | CONTROL DEVICE FOR A HUMAN DRIVEN VEHICLE AND DRIVE UNIT FOR A HUMAN DRIVEN VEHICLE |
-
2022
- 2022-07-27 DE DE102022207723.7A patent/DE102022207723A1/en active Pending
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