DE102022211469A1 - Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike, wobei die Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, auf Anforderung einer Steuereinheit ein Unterstützungsdrehmoment für einen Fahrer bereitzustellen, umfassend die Schritte:- Detektieren eines Sprungs des Fahrzeugs,- Verringern um einen vorgebbaren Faktor, insbesondere Abschalten, des von der Antriebseinheit angeforderten Unterstützungsdrehmoments, wenn ein Sprung des Fahrzeugs detektiert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike.
• Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike, mit einer Antriebseinheit.
• Obwohl allgemein auf Fahrzeuge anwendbar, wird die folgende Erfindung anhand von eBikes erläutert.
• Stand der Technik
• Es ist bei eBikes bekannt geworden, das Unterstützungsdrehmoment der Antriebseinheit abhängig von dem Fahrertretmoment bereitzustellen. Hierfür wird das Pedaldrehmoment, das durch den Fahrer erzeugt wird, gemessen, um basierend darauf ein Unterstützungsdrehmoment zu generieren.
• EBikes werden auch in bergigem Gelände genutzt, beispielsweise zum Mountainbiking. Hierbei kann es vorkommen, dass ein Fahrer einen Sprung mit dem eBike durchführt. Ebenso werden Sprünge bei Kunststücken mit dem eBike durchgeführt.
• Bei der Landung nach einem Sprung kann ein Fahrer jedoch ungewollt ein Drehmoment auf die Pedale aufbringen. Dies kann beispielsweise durch das Einfedern des Hinterbaus des eBikes entstehen, wodurch eine Spannung auf die Kette erzeugt wird, die einen Pedalrückschlag bewirkt. Außerdem kann durch einen unsauberen Sprung der Fahrer primär auf einem der beiden Pedale landen, anstatt auf beiden Pedalen gleichmäßig. Auch hierdurch wird ein Drehmoment auf die Pedale erzeugt.
• Dieses ungewollte Drehmoment bewirkt, dass die Antriebseinheit ein zusätzliches - ungewolltes - Unterstützungsdrehmoment bereitstellt. Hierdurch könnte sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs unerwartet ändern und so das Fahrerlebnis beeinträchtigen.
• Offenbarung der Erfindung
• In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bereit, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs wie ein eBike, wobei die Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, auf Anforderung einer Steuereinheit ein Unterstützungsdrehmoment für einen Fahrer bereitzustellen, umfassend die Schritte:
• - Detektieren eines Sprungs des Fahrzeugs,
• - Verringern um einen vorgebbaren Faktor, insbesondere Abschalten, des von der Antriebseinheit angeforderten Unterstützungsdrehmoments, wenn ein Sprung des Fahrzeugs detektiert wird.
• In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug bereit, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike, mit einer Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, auf Anforderung einer Steuereinheit ein Unterstützungsdrehmoment für einen Fahrer bereitzustellen, umfassend:
• - eine Detektiereinrichtung, ausgebildet zum Detektieren eines Sprungs des Fahrzeugs,
• - eine Verringerungseinrichtung, ausgebildet zum Verringern um einen vorgebbaren Faktor, insbesondere Abschalten, des von der Antriebseinheit angeforderten Unterstützungsdrehmoments, wenn ein Sprung des Fahrzeugs detektiert wird.
• Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass nach einem Sprung kein oder zumindest weniger ungewolltes Unterstützungsdrehmoment bereitgestellt wird. Außerdem wird das Fahrgefühl nach einem Sprung verbessert.
• Der Begriff „Sprung“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen vorzugsweise in der Beschreibung auf ein Abheben eines, mehrerer oder aller Räder des Fahrzeugs von einem Untergrund. Insbesondere ist ein Sprung ein kurzfristiges Verbleiben des Fahrzeugs in der Luft, das durch ein Fallen des Fahrzeugs charakterisiert ist.
• Der Begriff „angefordertes Unterstützungsdrehmoment“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen vorzugsweise in der Beschreibung, auf das unterstützende Drehmoment das von einer Antriebseinheit durch eine Steuereinheit angefordert wird, beispielsweise wenn der Fahrer ein Tretdrehmoment auf die Pedale ausübt. Insbesondere kann die Steuereinheit ein Unterstützungsdrehmoment proportional zu dem Pedaldrehmoment anfordern.
• Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Detektieren eines Sprungs anhand einer Sprunglänge, einer Flugzeit und/oder einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs detektiert. Der Begriff „Flugzeit“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen vorzugsweise in der Beschreibung, auf den Zeitraum, in dem zumindest ein Rad, insbesondere ein Hinterrad, vorzugsweise alle Räder keinen Kontakt zu einem Untergrund aufweist. Beispielsweise kann eine kurze Flugzeit darauf hindeuten, dass sich das Fahrzeug lediglich aufgrund von Unebenheiten des Bodens von dem Untergrund entfernt hat und kein „Sprung“ von dem Fahrer durchgeführt wurde. Ein Vorteil hiervon ist, dass ein tatsächlicher Sprung zuverlässig erkannt werden kann.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Verringern des von der Antriebseinheit angeforderten Unterstützungsdrehmoments nach einem erfolgten Sprung bei einer Landung des Fahrzeugs. Insbesondere bei oder während der Landung können ungewollte Drehmomente durch den Fahrer erzeugt werden. Vorteilhafterweise kann das angeforderte Unterstützungsdrehmoment bei der Landung reduziert werden, um ein ungewollt hohes Gesamtantriebsdrehmoment zu verhindern.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Verringern des von der Antriebseinheit angeforderten Unterstützungsdrehmoment für einen Zeitraum von 100 ms, vorzugsweise 1000 ms, insbesondere 2000 ms. Ein Vorteil hiervon ist, dass für einen kurzen Zeitraum nach der Landung, in dem das Tretdrehmoment ungewollt erhöht sein kann, das Unterstützungsdrehmoment reduziert wird.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Antriebseinheit, umfassend eine aktive Fahrunterstützungsregelung und eine Pedaleinheit, ausgebildet, bei unbetätigter Pedaleinheit durch einen Nutzer, eine Fahrunterstützung bereitzustellen und wobei die aktive Fahrunterstützungsregelung der Antriebseinheit nach einem erfolgten Sprung bei einer Landung deaktiviert wird. Eine derartige Fahrunterstützungsregelung kann beispielsweise ein „Nachschieben“ sein, durch das das Fahrzeug ein Hindernis überwinden kann, wenn dieses auf ein solches trifft. Eine solche Fahrunterstützungsregelung könnte jedoch bei einem Sprung ein unerwartete Drehmomenterhöhung bewirken. Dies kann verhindert werden, wenn die Fahrunterstützungsregelung bei Detektion eines Sprunges deaktiviert wird.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung basiert das Detektieren eines Sprungs auf einem Vergleich der Flugzeit mit einem Schwellwert. Die Flugzeit kann als Indikator für einen Sprung dienen, da bei einer kurzen Flugzeit eine erhöhte Wahrscheinlichkeit vorliegt, dass kein Sprung durchgeführt worden ist, sondern lediglich eine Bodenwelle überfahren worden ist. In diesem Fall ist eine Drehmomentunterstützung durch die Antriebseinheit gewünscht und das angeforderte Unterstützungsdrehmoment wird nicht verringert. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Drehmomentunterstützung bereitgestellt werden kann, wenn diese erwünscht ist.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Faktor, um den das von der Antriebseinheit angeforderte Drehmoment reduziert wird, und/oder ein Zeitraum, in dem das von der Antriebseinheit angeforderte Drehmoment reduziert wird, abhängig von einer Sprunglänge, einer Flugzeit, einer Vertikalbeschleunigung, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Sprung, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei der Landung, einem Aufsetzwinkel des Fahrzeugs, einem Gefälle eines Untergrunds beim Aufsetzen des Fahrzeugs und/oder ein zurückgelegter Federweg eines Fahrwerks des Fahrzeugs. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Unterstützungsdrehmoment auf den Sprung angepasst werden kann, sodass der Fahrer kein unerwartetes und/oder ungewünschtes Drehmoment erfährt.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Faktor, um den das von der Antriebseinheit angeforderte Unterstützungsdrehmoment reduziert wird, abhängig von einer Flugzeit und dem Schwellwert. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Unterstützungsdrehmoment umso stärker verringert werden kann, je länger die Flugzeit ist, also je größer der Sprung war. Hierdurch kann auch bei großen Sprüngen, die voraussichtlich ein höheres, unerwünschtes Pedaldrehmoment bewirken, das Unterstützungsdrehmoment angepasst werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Faktor, um den das von der der Antriebseinheit angeforderte Unterstützungsdrehmoment reduziert wird, nach einer Landung des Fahrzeugs mit einer Änderungsrate von 1,0 1/s, vorzugsweise 0,5 1/s, insbesondere 0,1 1/s bis zu dem Wert 1 erhöht. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Fahrzeug nach dem erfolgten Sprung wieder die gewünschte Drehmomentunterstützung bereitstellt. Insbesondere wird die Drehmomentunterstützung kontinuierlich erhöht, um ein plötzliches Beschleunigen des Fahrzeugs zu vermindern.
• Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung.
• 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.
• Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• 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 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• In einem Schritt S1 wird ein Sprung eines Fahrzeugs detektiert. Hierfür wird beispielsweise die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs, also die Beschleunigung entlang einer Hochachse des Fahrzeugs gemessen und davon ausgehend ein Sprung detektiert. Es ist ebenfalls möglich, dass der Sprung daran erkannt wird, dass zumindest ein Reifen sich in der Luft befindet, also kein Widerstandsmoment erzeugt. Außerdem kann ein Sprung von einem kurzen Abheben der Räder durch Unebenheiten des Bodens unterschieden werden, indem die Flugzeit des Fahrzeugs bestimmt wird.
• Hierfür wird zunächst ein Schwellwert definiert, der eine minimale Flugzeit beschreibt. Wenn die gemessene Flugzeit größer als der Schwellwert ist, wird ein Sprung detektiert. Ein Sprung kann dann anhand der folgenden Formel bestimmt werden: $$k_{reduced}=\frac{k_{offset}}{k_{airtime}}$$

  

  dabei ist:
• k_reduced: Reduktionsfaktor
• k_offset: Schwellwert
• k_airtime: Flugzeit
• Wenn gilt: k_reduced < 1, ist die Flugzeit größer als der Schwellwert und ein Sprung wird detektiert.
• In einem weiteren Schritt S2 wird ein von der Antriebseinheit angefordertes Unterstützungsdrehmoment um einen vorgebbaren Faktor verringert, wenn ein Sprung des Fahrzeugs detektiert wird. Beispielsweise kann eine Steuereinheit des Fahrzeugs auf Reaktion eines gemessenen Pedaldrehmoments ein Unterstützungsdrehmoment von der Antriebseinheit anfordern, wobei das angeforderte Unterstützungsdrehmoment bei Detektion eines Sprungs reduziert wird.
• Je größer der Sprung ist, das heißt, je länger die Flugzeit des Fahrzeugs ist, umso wahrscheinlicher kann ein ungewolltes Drehmoment von dem Fahrer auf das Fahrzeug aufgebracht werden. Entsprechend kann das Unterstützungsdrehmoment umso stärker reduziert werden. Dies kann anhand der folgenden Formel gewährleistet werden: $$T_{result}=k_{reduced}\ast T_{request}$$

  
• Dabei ist:
• T_result: Das tatsächlich bereitgestellte, reduzierte Unterstützungsdrehmoment
• T_request: Das ursprünglich angeforderte Unterstützungsdrehmoment
• Hierdurch wird das ursprünglich angeforderte Unterstützungsdrehmoment, das beispielsweise basierend auf dem Pedaldrehmoment berechnet worden ist, reduziert, um ein ungewolltes Erhöhen des Gesamtdrehmoments zu vermeiden. Dabei wird das Unterstützungsdrehmoment lediglich dann reduziert, wenn ein Sprung erkannt wird, also k_reduced kleiner als der Wert „1“ ist. Hierdurch wird ein Erhöhen des Unterstützungsdrehmoments verhindert.
• Es ist ebenfalls möglich, dass bei Detektion eines Sprungs das Unterstützungsdrehmoment vollständig verhindert wird. Nachdem ein Sprung erkannt worden ist und das Unterstützungsdrehmoment reduziert worden ist, kann das Unterstützungsdrehmoment wieder sukzessive auf den ursprünglichen Wert erhöht werden, indem der Faktor k_reduced kontinuierlich bis auf den Wert „1“ erhöht wird.
• 2 zeigt in schematische Form ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Das Fahrzeug 1, hier in Form eines eBikes, umfasst eine Antriebseinheit 2 und eine Steuereinheit 3. Die Steuereinheit 3 kann ein Unterstützungsdrehmoment von der Antriebseinheit 2 anfordern. Beispielsweise fordert die Steuereinheit 3 ein Unterstützungsdrehmoment an, wenn von einem Nutzer (nicht gezeigt) ein Drehmoment auf die Pedaleinheit 6 aufgebracht wird.
• Das Fahrzeug 1 umfasst eine Detektiereinrichtung 4, die dazu ausgebildet ist, einen Sprung des Fahrzeugs 1 zu detektieren. Ein solcher Sprung liegt beispielsweise vor, wenn das Fahrzeug von einer erhöhten Position 7 auf eine niedrigere Position 8 gefahren wird und sich die Räder 9 in der Zwischenzeit in der Luft befinden, also keinen Bodenkontakt aufweisen. Anhand der ruckartigen Vertikalbeschleunigung beim Fall oder einem plötzlichen Abfallen eines Widerstandsmoments der Räder 9 kann ein solcher Sprung erkannt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass der Fahrer mit dem Fahrzeug 1 in der Ebene spring, in dem er ruckartig an dem Fahrzeug 1 zieht.
• Weiter umfasst das Fahrzeug 1 eine Verringerungseinrichtung 5, die ausgebildet ist, das von der Antriebseinheit 2 angeforderte Unterstützungsdrehmoment um einen vorgebbaren Faktor zu verringern, wenn ein Sprung detektiert wird und/oder kein Unterstützungsdrehmoment von der Antriebseinrichtung anzufordern. Wenn der Fahrer mit dem Fahrzeug 1 auf die niedrige Position 8 springt, könnte er beim Landen eine Kraft auf die Pedaleinheit 6 ausüben, die von der Steuerungseinrichtung 3 als Drehmomentanforderung erkannt werden kann. Hierdurch würde die Antriebseinheit 2 ein Unterstützungsdrehmoment bereitstellen und das Fahrzeug 1 beschleunigen. Um dies zu verhindern, verringert die Verringerungseinrichtung 5 das durch die Steuerungseinheit 3 von der Antriebseinheit 2 angeforderte Drehmoment, sodass das Fahrzeug 1 nicht unerwartet beschleunigt.
• Das Fahrzeug ist insbesondere ausgebildet, die Schritte S1 und S2 gemäß 1 durchzuführen. Die Antriebseinheit 2, die Steuerungseinrichtung 3, die Detektiereinrichtung 4 und die Verringerungseinrichtung 5 können in beliebiger Kombination als integrale Einheit ausgebildet sein.
• Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims (10)

1. Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit (2) eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs (1) wie ein eBike, wobei die Antriebseinheit (2) dazu ausgebildet ist, auf Anforderung einer Steuereinheit (3) ein Unterstützungsdrehmoment für einen Fahrer bereitzustellen, umfassend die Schritte: - Detektieren eines Sprungs des Fahrzeugs (1), - Verringern um einen vorgebbaren Faktor, insbesondere Abschalten, des von der Antriebseinheit (2) angeforderten Unterstützungsdrehmoments, wenn ein Sprung des Fahrzeugs (1) detektiert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Detektieren eines Sprungs anhand einer Sprunglänge, einer Flugzeit und/oder einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs (1) detektiert wird.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei das Verringern des von der Antriebseinheit (2) angeforderten Unterstützungsdrehmoment nach einem erfolgten Sprung bei einer Landung des Fahrzeugs (1) erfolgt.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Verringern des von der Antriebseinheit (2) angeforderten Unterstützungsdrehmoments für einen Zeitraum von 100 ms, vorzugsweise 1000 ms, insbesondere 2000 ms erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Antriebseinheit (2), umfassend eine aktive Fahrunterstützungsregelung und eine Pedaleinheit (6), ausgebildet wird, bei unbetätigter Pedaleinheit (6) durch einen Nutzer, eine Fahrunterstützung bereitzustellen und wobei die aktive Fahrunterstützungsregelung der Antriebseinheit (2) nach einem erfolgten Sprung bei einer Landung deaktiviert wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei das Detektieren eines Sprungs auf einem Vergleich der Flugzeit mit einem Schwellwert basiert.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei der Faktor, um den das von der Antriebseinheit (2) angeforderte Drehmoment reduziert wird, und/oder ein Zeitraum, in dem das von der Antriebseinheit angeforderte Drehmoment reduziert wird, abhängig von einer Sprunglänge, einer Flugzeit, einer Vertikalbeschleunigung, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) vor dem Sprung, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) bei der Landung, einem Aufsetzwinkel des Fahrzeugs (1), einem Gefälle eines Untergrunds beim Aufsetzen des Fahrzeugs (1) und/oder ein zurückgelegter Federweg eines Fahrwerks des Fahrzeugs (1) ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch einem der Ansprüche 6-7, wobei der Faktor, um den das von der Antriebseinheit (2) angeforderte Unterstützungsdrehmoment reduziert wird, abhängig von einer Flugzeit und dem Schwellwert ist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei der Faktor, um den das von der der Antriebseinheit (2) angeforderte Unterstützungsdrehmoment reduziert wird, nach einer Landung des Fahrzeugs (1) mit einer Änderungsrate von 1,0 1/s, vorzugsweise 0,5 1/s, insbesondere 0,1 1/s bis zum Wert 1 erhöht wird.
10. Fahrzeug (1), insbesondere einspuriges Fahrzeug (1) wie ein eBike, mit einer Antriebseinheit (2), die dazu ausgebildet ist, auf Anforderung einer Steuereinheit (3) ein Unterstützungsdrehmoment für einen Fahrer bereitzustellen, umfassend: - eine Detektiereinrichtung (4), ausgebildet zum Detektieren eines Sprungs des Fahrzeugs (1), - eine Verringerungseinrichtung (5), ausgebildet zum Verringern um einen vorgebbaren Faktor, insbesondere Abschalten, des von der Antriebseinheit (2) angeforderten Unterstützungsdrehmoments, wenn ein Sprung des Fahrzeugs (1) detektiert wird.

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