DE19855585A1

DE19855585A1 - Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro-Muskelkraftantrieb

Info

Publication number: DE19855585A1
Application number: DE1998155585
Authority: DE
Inventors: Edgar Loehr
Original assignee: Carbike Leichtfahrzeuge & GmbH
Current assignee: CARBIKE GMBH, 88131 LINDAU, DE
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: DE19855585B4

Abstract

Mehrspuriges Leitfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb, bei dem der Fahrer die Motorleistung über die Pedale durch die Art einer Tretaktion steuern kann. Dabei erfassen ein Kraft- oder Drehmomentsensor sowie ein Drehwinkelsensor die Tretkurbelkräfte und die Tretkurbelposition mit hoher Auflösung. Ein Rechner, der die intelligente Motorsteuerung übernimmt, erkennt aus der Art der momentanen Tretaktion des Fahrers anhand gespeicherten Wissens über den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf während einer Tretkurbelumdrehung den Fahrerwillen und setzt ihn durch den Vergleich von Soll- und Istwerten zeitlich unmittelbar in ein entsprechendes Steuersignal für den Elektromotor um. Der Rechner erfaßt die persönlich typische Art des Tretens des Fahrers in stationären Fahrzuständen in einer Meßroutine. Der Fahrer kann die Art der Umsetzung seiner Steuerbefehle beeinflussen und erkann aus mehreren Fahrprogrammen z. B. "Komfort" oder "Sport" wählen. Das Feedback über die Tretkurbel ist optimal und der Fahrer wird zum Mittreten animiert. Die Bedienung ist einfach und logisch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb mit drei oder vier Rädern, das hauptsächlich im Kurzstrecken verkehr eingesetzt wird. Solche Fahrzeuge besitzen eine sehr hohe Raum- und Energieeffizienz, sind leise und abgasfrei und können einen wichtigen Beitrag zu einem umweltfreundlicheren Verkehr liefern. Sie haben häufig ein Leergewicht zwischen 80 und 300 kg inklusive Batterien, Stromerzeuger oder Brennstoffzellen und eine Motornennleistung zwischen 0,8 kW und 5 kW. Neben einem mehr oder minder großen energetischen Vorteil bietet der Muskelkraftantrieb dabei auch psychologische und physiologische Vorteile: Mit Pedalen unter den Füßen wird eine bestimmte Geschwindigkeit viel höher bewertet als im Pkw. Dies führt zu einer weit besseren Akzeptanz der relativ geringen Geschwindigkeit solcher Fahrzeuge. Durch die Tretaktion stellt sich das positive Gefühl der aktiven Fortbewegung ein. Der Kreislauf wird regelmäßig angeregt und trainiert. Eine Heizung des Fahrgastraumes ist auch bei großen Minusgraden nicht notwendig.

Ein solches Fahrzeug ist unter dem Namen TWIKE im Handel. Es ist dreirädrig und bietet zwei Personen Platz. Es hat zwei Tretkurbelsätze und einen 5-kW-Elektromotor. Beide Tretkurbelsätze werden auf einer gemeinsamen Welle zusammengefaßt, von der ein kurzer Kettentrieb auf eine handbetätigte Fahrradnabenschaltung führt und von dort weiter zum Differential, auf das auch der Elektromotor wirkt. Beide Fahrer treten also stets in der gleichen Tretfrequenz und ein Schalten ist nur möglich, wenn beide Fahrer gleichzeitig die Pedale entlasten. Die Leistung des Motors wird über einen zweistufigen Druckschalter am Lenkgriff geregelt. Die Bedienung des Hybrid antriebes erweist sich in der Praxis als recht komplex und braucht eine längere Gewöhnungszeit. Die sehr grobe Regelung des kräftigen Motors in lediglich zwei Stufen führt dazu, daß die gewünschte Fahrgeschwindigkeit nur durch ein ständiges An-/Ausschalten des Motors, bzw. ein ständiges Wechseln zwischen beiden Fahr stufen erreicht werden kann. Dafür wird viel Aufmerksamkeit vom Fahrer verlangt, der darüber häufig das Schalten des Muskelkraftantriebes vergißt. Dies führt dazu, daß der Beitrag der Muskelkraft zum Fahren sehr gering ist und das Treten mitunter ganz eingestellt wird, da das Feedback weitgehend fehlt. Der eigene Leistungsbeitrag wird nicht spürbar. Hinzu kommt, daß der Übersetzungsbereich der Fahrradschaltung für den Geschwindigkeitsbereich des TWIKE viel zu gering ist und unterhalb von etwa 20 km/h sowie oberhalb von etwa 60 km/h ein ergonomisches Treten nicht mehr möglich ist. Diese Nachteile verhindern eine breite Akzeptanz bei potentiellen Käufern.

Zwei weitere solche Fahrzeuge sind in P 43 06 094.3 und G 94 02 906.7 bekannt geworden. Sie bieten zwei Erwachsenen und zwei Kindern Platz und besitzt zwei unabhängig schaltbare Tretkurbelsätze. Die Motornennleistung beträgt ca. 0,5-1,5 kW. Sie werden per Hand durch einen Drehgriff oder eine Drucktaste proportional zum Drehwinkel oder Tastenweg geregelt. Obwohl hier der Beitrag der Muskelkraft zur Fortbewegung deutlich höher ist, als beim ersten Fahrzeug, spürt der Fahrer diesen Beitrag dennoch nur undeutlich. Die Bedienung der Motorsteuerung, der Gangschaltung, des Blinkers und der Fahrzeugbremsen führen zu einer insgesamt recht komplexen und gewöhnungsbedürftigen Fahrzeugbedienung. Zudem ist das Motorgas wie auch beim ersten Fahrzeug nur mit der rechten Hand bedienbar.

Bei den in zunehmender Stückzahl auf den Markt kommenden Elektrofahrrädern werden Handsteuerungen des Motors oder einfache, von der Tretbewegung oder einer Mindestkettenkraft abhängige An-Aus-Motorregelungen eingesetzt. Da der Motor mit 200-300 W schwach ist und nur etwa zur Hälfte zum Fortkommen beiträgt, ist eine solch grobe und träge Regelung akzeptabel, da genügend Feedback über den Pedalantrieb selbst kommt. Einige Elektrofahrräder mit zum Teil etwas höheren Motor leistungen benutzen eine von der Kettenkraft oder von der Tretfrequenz abhängige zwei oder dreistufige Motorregelung. Je stärker dabei die Motoren die Muskelkraft überwiegen, desto deutlicher wird das Manko einer feinfühligen, pedalkraftabhängigen Regelung. Ein in US 5749429 bekanntgewordene pedalgesteuerte Motorregelung eines sogennanten Power-Assist-Bikes benutzt eine Meßvorrichtung, die das vom Motor an der Kettenblattwelle abgegebene Moment mit dem durch die Tretkurbel abgegebenen Moment vergleicht und den Motor so regelt, daß das Verhältnis Motormoment zu Tretkurbelmoment stets 50 zu 50 ist. Damit wird einer gesetzlichen Vorschrift genüge getan, die zu einer Befreiung der Helmpflicht führt. Diese Art der Motorregelung reagiert zwar unmittelbar und die Motorleistung schwankt bei jeder Tretkurbelumdrehung, da aber das Fahrzeug bei diesem Motoranteil insgesamt noch träge auf eine Veränderung der Tretaktion reagiert, ist ein Pulsieren des Antriebes mit der Tretfrequenz allenfalls schwach spürbar.

Prozessorgesteuerte Motorregelungen für ein Fahrrad mit Elektrounterstützung sind in US5370200 und in US5664636 bekannt geworden. Dort erfaßt ein Kraftsensor das Drehmoment der Tretkurbelachse und ein Rechner steuert nach überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle den Motor proportional zu diesem Drehmoment. Ein Geschwindigkeitssensor verhindert jede Motorleistung, solange eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten worden ist. Alternativ oder zusätzlich wird auch vorgesehen, die Motorleistung ohne Geschwindigkeitsschwelle beim Startvorgang sukzessive mit jedem weiteren Tritt ins Pedal ansteigen zu lassen. Dies sind unum gängliche Sicherheitsvorkehrung bei Zweirädern, bei denen während des Auf- und Absteigens und in der Warteposition, mit einem Fuß am Boden und dem anderen auf dem Pedal, bereits hohe Pedaldrehmomente wirken können, ohne daß der Fahrer die Absicht hat zu starten. Eine solche Sicherheitsregelung mit Geschwindigkeitschwelle und/oder sukzessivem Kraftanstieg ist jedoch bei mehrspurigen Fahrzeugen nicht erforderlich, da beim Auf- und Absteigen und in der Warteposition keine nennens werten Tretkurbeldrehmomente auftreten. Sie ist bei den etwas schwereren Fahrzeugen des Oberbegriffs sogar sehr hinderlich, da der Fahrer gerade in der Startphase mit Muskelkraft allein überfordert ist und eine hohe Motorunterstützung erwartet.

Bei Leichtfahrzeugen, deren Eigenmasse die Fahrermasse übertrifft und die eine stärkere Motorisierung aufweisen, ist wegen der Motordominanz im Hybridantrieb eine feinfühlige Motorregelung ohne Geschwindigkeitsschwelle unerläßlich, bei der die gewünschte Motorleistung sofort zur Verfügung steht. Bei jedem Fahrzeug ist eine direkte, feinfühlige und schnelle Umsetzung des Fahrerwillens ein Kernpunkt in der Beurteilung und emotionalen Akzeptanz des Fahrzeuges durch den Fahrer. Eine gut dosierbare und schnelle Gasannahme ist beim Pkw mitentscheidendes Verkaufs argument. Ebenso hat beim unmotorisierten Fahrrad ein geringes Gewicht entschei dende Bedeutung, das den Eindruck einer im übertragenen Sinn "schnellen Gas annahme", also der unmittelbaren Umsetzung des Fahrerwillens, erzeugt. An der Schnittstelle zwischen Mensch und der ihn unterstützenden oder bewegenden Maschine wird der Charakter eines Fahrzeuges im positiven Sinn als Agilität oder negativen Sinn als Trägheit offenbar. Daneben ist eine gute und präzise Gasannahme auch ein sicherheitsrelevanter Faktor im dichten Verkehr, dem ein solches Fahrzeug noch wesentlich mehr ausgesetzt ist als ein Fahrrad.

Bei Leichtfahrzeugen mit besagtem Hybridantrieb kommt zusätzlich das Erfordernis hinzu, das verbreitete Vorurteil, ein solches Fahrzeug könne nur sehr schwer zu treten sein, durch ein entsprechend positives, also leichtes und spontanes Fahr- und Treterlebnis zu entkräften. Will man den Fahrer aus guten energetischen, gesund heitlichen und psychologischen Gründen zum Treten motivieren, muß es das Ziel sein, dem Fahrer die eigene Tretleistung in diesem Fahrzeug als vielfach multipliziert erleben zu lassen, d. h. ihm gleichsam Siebenmeilenstiefel anzuziehen. Er soll sich als Beweger und nicht als Bewegter fühlen. Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich dadurch, daß die Tretaktion in ihrem Kraftniveau prinzipiell ungleichmäßig und je nach Fahrer mehr oder minder unrund ist, so daß das Kraftniveau nicht unmittelbar als Signal zur Motorsteuerung verwendet werden kann.

Ebenfalls einen hohen Stellenwert hat eine einfache und selbstverständliche Art der Fahrzeugbedienung. Bei der erfolgreichen Markteinführung neuer Fahrzeugkonzepte ist es entscheidend wichtig, daß nicht nur die ökonomische sondern auch die psycho logische Schwelle für das Neue so niedrig wie möglich ist. Der Stand der Technik trägt dem zu wenig Rechnung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Schwierigkeiten zu lösen und ein Leicht fahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektromotor und Muskelkraft zu schaffen, das unmittelbar und feinfühlig auf den in der Art der Tretarbeit geäußerten Fahrerwillen reagiert, das einfach und selbstverständlich zu bedienen ist und das eine optimale Tretarbeit mit sehr gutem Feedback garantiert. Zusätzlich soll der Fahrer das Maß der Kraftverstärkung, bzw. den Charakter des Fahrzeuges in gewissen Grenzen indivi duell einstellen können und weitere Informationen über seine Tretleistung und andere trainingsrelevante Daten erhalten. Das Fahrzeug soll gewissermaßen zum Partner des Fahrers werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Leichtfahrzeug (1) des Oberbegriffs mit einem Rechner (7) ausgestattet wird, der die intelligente Motor steuerung übernimmt und der aus der Art der momentanen Tretaktion des Fahrers anhand gespeicherten Wissens über den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf während einer Tretkurbelumdrehung den Fahrerwillen erkennt und ihn zeitlich nahezu unmittelbar in ein entsprechendes Steuersignal für den Elektromotor (3) umsetzt. Dazu wird die Kraft des Zugtrums des Riemens oder der Kette (4) oder das Drehmoment am Kettenblatt (31) oder der Riemenscheibe der Fahrertretkurbel (2) durch einen Kraft- oder Drehmomentsensor (5) mit hoher Auflösung erfaßt. Gleich zeitig wird die Drehwinkelposition der Tretkurbel über einen Winkelsensor (6) erfaßt. Beide Signale werden an einen Rechner (7) mit Datenspeicher geleitet, der die Istwerte anhand gespeicherter Daten über den in dieser Winkelposition der Fahrer tretkurbel (2) zu erwartenden Kraftverlauf mit auf Erfahrungswerten basierenden Sollwerten vergleicht und der bei Überschreiten eines bestimmten Differenzwertes (dF; dM) nach oben mehr Motorleistung steuert und der bei Unterschreiten eines bestimmten Differenzwertes Motorleistung zurücknimmt. Dabei kann die Berechnung so erfolgen, daß in einem ersten Berechnungsschritt der Fahrerwillen festgestellt wird, in einem zweiten Berechnungsschritt die charakteristische Art der Umsetzung des Fahrerwillens in Motorleistung und in einem dritten Berechnungsschritt die Erkennung eines Vollgasbefehls behandelt wird.

Der Differenzwert (dF; dM) ist einstellbar und kann z. B. vom Fahrer oder von einem Fahrprogramm vorgegeben werden. Dabei können die Differenzwert nach oben anders eingestellt sein als die nach unten. Sind letztere kleiner ergibt sich eine frühere Rücknahme der Motorleistung. Dies spart Energie, da nach einer Rücknahme der Pedalkraft die Phasen hohen Leistungsbedarfs wie. z. B. Anfahr- und Beschleu nigungsvorgänge oder Steigungen überwunden sind und nun lediglich die Geschwin digkeit gehalten werden soll. Die Differenzwerte können auch eine Abhängigkeit vom jeweiligen Tretkurbelwinkel besitzen. Fig. 2 zeigt beispielhaft den Verlauf der Tretkraft Fr bzw. des Drehmomentes Mr über die Winkelposition α der Tretkurbel bei unrundem Tritt. Dabei zeigt der schraffierte Bereich das Toleranzband (16) an, innerhalb dessen keine Änderung der Motorleistung vorgenommen wird. Oberhalb dieses Bandes wird die Motorleistung, vorzugsweise proportional zum Abstand zur Bandgrenze, erhöht, unterhalb des Bandes wird sie, vorzugsweise proportional zum Abstand zur Band grenze, erniedrigt. Die Breite des Bandes wird durch den voreingestellten Differenz wert bestimmt. Sie ist vorzugsweise in den Bereichen relativ hohen Kraftniveaus relativ schmaler als im Bereich des Kraftminimums, da die Schwankungen im Minimum eher zufallsbedingt sind und das Kraftniveau weniger dem Fahrerwillen entspricht als in den anderen Bereichen.

Aufgrund des gespeicherten Wissens über den typischen Tretkraft- bzw. Drehmo mentverlauf wird zum Beispiel (Fig. 2) im Punkt A wird ein mittlerer Anstieg, im Punkt B ein flacher Anstieg, in Punkt C ein starker Abfall und in Punkt D ein starker Anstieg des nächsten Meßwertes erwartet. Der Punkt B' liegt zwar höher als der Sollwert für diese Winkelposition aber immer noch innerhalb des Toleranzbandes. Es erfolgt keine Änderung der Motorleistung. Der Punkt C' liegt zwar tiefer als Punkt C, doch oberhalb des Toleranzbandes. Dies führt zu einem Anstieg der Motorleistung. Der Punkt D' liegt unterhalb des Toleranzbandes, was zu einer Reduzierung der Motorleistung führt.

Die Daten über den zu erwartenden Kraftverlauf können nach Versuchsergebnissen eingespeichert sein. Es wird jedoch vorgeschlagen, daß der Rechner (7) den zu erwartenden Kraft- oder Drehmomentverlauf individuell beim jeweiligen Fahrer bestimmt und abspeichert. Dazu erfaßt er routinemäßig nach jedem Start und in bestimmten Zeitabständen den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf jeweils in stationären Fahrzuständen, also ohne nennenswerte Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges und ohne nennenswerte Änderungen des Kraft- bzw. Drehmoment verlaufs bezogen auf die jeweiligen Winkelpositionen. D. h. mehrere, sehr ähnliche, in geringem zeitlichen Abstand aufeinander folgende Verlaufskurven werden als charakteristisch angesehen und abgespeichert. Durch die Speicherung der Meßwerte als Relativwerte zum Mittelwert der gemessenen Kurve sind ähnliche Kurven sehr einfach erkennbar. In der Zeit vom Start bis zur ersten Messung wird ein allgemein typischer oder auf Wunsch ein persönlich-typischer Kraftverlauf verwendet, der aus mehreren Meßreihen gemittelt und abgespeichert wird. Dabei kann eine Plausibiltäts prüfung stattfinden und die maximal möglichen Abweichungen zu den Erfahrungs werten begrenzt werden.

Die rechnerische Umsetzung dieser Regelaufgabe kann auf mehrere unterschiedliche Arten erfolgen. Im folgenden wird eine mögliche, einfache Methode beschrieben.

Es ist günstig, die Kraft- oder Drehmomentmeßwerte jeweils nach bestimmten Winkel schritten, z. B. alle 10° der Tretkurbeldrehung zu erfassen. Damit ergibt sich eine Unabhängigkeit der Berechnung von der Tretfrequenz. Die Speicherung der einzelnen Kurvenpunkte geschieht dann in 10°-Schritten durch auf den Mittelwert der Kurve bezogene Relativwerte (R). Damit stehen die Einzelwerte auch untereinander in bestimmten Verhältnissen.

In einem ersten Berechnungsschritt wird aus den Einzelmeßwerten (F; M) ein Ausgabewert (Fr; Mr) ermittelt, der dem Fahrerwillen entspricht. Beträgt z. B. das gemessene Drehmoment in einem Meßpunkt 30 Nm und der zugehörige Relativwert 0,9, so wird für den nächsten Meßpunkt, der z. B. den Relativwert 0,95 besitzt, ein Sollwert des Drehmoments von 30.0,95/0,9 = 31,66 Nm errechnet. Der Istwert des nächsten Meßpunktes wird nun mit diesem Sollwert verglichen. Liegt er um mehr als den voreingestellten Differenzwert (dF; dM) über oder unter diesem wird der Istwert abzüglich bzw. zuzüglich dem Differenzwert als neuer Wert übernommen. Er behält jedoch seinen Relativwert (R). D. h. die für die nächste Berechnung zugrunde liegende Kurve ist in Richtung Y-Achse so gedehnt oder gestaucht worden, daß sie durch den neuen Wert läuft. Die Berechnung der nächsten Werte erfolgt analog zu diesem Schema. Jeder Kurve dieser Kurvenschar entspricht ein bestimmter mittlerer Kraft- bzw. Drehmomentwert. D. h. liegt der neue Wert z. B. um den Faktor 1, 1 über dem Sollwert, dann liegt der zugehörige Mittelwert um den Faktor 1, 1 höher als der vorherige Mittelwert. Das Ausgangssignal "Fr" bzw. "Mr" dieses Berechnungs abschnittes entpricht dem Mittelwert derjenigen Kurve der Kurvenschar, die durch den zuletzt gültigen Wert läuft. Es gilt allgemein für den Ausgabewert des ersten Berechnungsschrittes Mr_n (entsprechendes gilt für Fr_n):

M_n < Mr_n-1 R_n + dM = < Mr_n = (M_n- dM).R_n

M_n < Mr_n-1 R_n - dM = < Mr_n = (M_n + dM).R_n

Mr_n-1 R_n + dM < M_n < Mr_n-1 R_n - dM = < Mr_n = Mr_n-1

Es wird vorgeschlagen, den Istwert anhand zweier oder mehrerer Einzelmeßwerte zu ermitteln, um Meßfehler zu beschränken. Bei der Mittelwertbildung wird der jeweilige Relativwert mitberücksichtigt und das Mittel der Produkte "Einzelwert multipliziert mit zugehörigem Relativwert" berechnet. Die Anzahl der Einzelwerte, die für einen Ausgabewert Fr bzw. Mr gemittelt werden, ist vom Fahrer einstellbar, bzw. durch das Fahrprogramm vorgegeben. Hiermit können also Meßgenauigkeit und geforderte Präzission der Tretaktion versus Reaktionsgeschwindigkeit gewichtet werden.

Der Ausgabewert Fr bzw. Mr wird nun in einem zweiten Berechnungschritt in Beziehung zu dem Wert für den Motorstrom (I) gesetzt. Für die Verknüpfung können beliebige Funktionen angewendet werden. Es kann z. B. folgende einfache Funktion verwendet werden:

I = k1.Fr-Fs oder: I = k1.Mr-Ms

Dabei ist Fs bzw. Ms der Kraft- bzw. Drehmomentschwellenwert unterhalb dem kein Motorstrom angesteuert wird. k1 ist der voreinstellbare Verstärkungsfaktor. Durch die Variation von Fs bzw. Ms und k1 sind unterschiedliche, charakteristische Steuer reaktionen einstellbar. Fig. 3 zeigt hierfür drei Kurvenbeispiele für die Fahrprogramme "K" = Komfort, "E" = Eco und "S" = Sport.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, neben dem Absolutwert des Kraft- oder Drehmo mentniveaus und der Winkelposition der Fahrertretkurbel (2) die Ableitung nach der Zeit zu errechnen, d. h. die Geschwindigkeit der Änderung der Pedalkraft und die Tretfrequenz zu erfassen. Aus einem sehr schnellen Anstieg des Kraftniveaus erkennt der Rechner somit unabhängig vom absoluten Wert einen Vollgasbefehl (Kick-Down) und steuert den Motor oder die Motoren entsprechend an (Fig. 3). Dem Wert für den Motorstrom (I) wird dann ein zweiter Wert (I+) addiert oder mit diesem multipliziert, der in einer dritten Berechnung aus der Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmoment änderung anhand einer wählbaren oder vorgegebenen Funktion ermittelt wird. Diese Funktion kann einen ähnlich einfachen Aufbau haben wie oben. Auch hier ist ein Schwellenwert für die Geschwindigkeit sinnvoll, ab der eine Reaktion erfolgen kann:

I+ = k2.r-s oder I+ = k2.r-s

Dabei istr bzw. r die Änderungsgeschwindigkeit der Werte Fr bzw. Mr und es ist s bzw. s der Schwellenwert der Änderungsgeschwindigkeit der Kraft oder des Drehmomentes unterhalb dem kein zusätzlicher Motorstrom I+ angesteuert wird. k2 ist der voreinstellbare Reaktionsfaktor.

Über einen Wahlschalter kann der Fahrer zwischen mehreren Fahrprogrammen oder z. B. den Grundeinstellungen "Komfort", "Sport" oder "Eco" wählen. Mit einem in zwei Achsen beweglichen Schieberegler (9) können die Programme innerhalb eines drei eckigen Selektionsfeldes (39) beliebig gewichtet und kombiniert werden (Fig. 4). Dabei bedeutet das Grundprogramm "Komfort" eine niedrigere Kraft- oder Drehmoment schwelle für den Beginn der Motorunterstützung, einen größeren Verstärkungsfaktor der Tretleistung durch die Motorleistung, eine etwas längere Reaktionszeit = Zeitraum der Mittelwertbildung und ein nicht ganz maximales Endniveau der Motorunter stützung. Das Programm "Sport" besitzt eine höhere Kraft- oder Drehmomentschwelle, einen etwas kleineren Verstärkungsfaktor, eine sehr kurze Reaktionszeit und ein maximales Endniveau der Motorunterstützung. Das Programm "Eco" bedeutet eine mittlere Kraft- bzw. Drehmomentschwelle, einen geringeren Verstärkungsfaktor, eine etwas längere Reaktionszeit und das geringste Endniveau aller drei Fahrprogramme. Die Fig. 5 und 6. zeigen diese drei Programme im Vergleich. Weitere Fahrprogramme sind möglich und können im Speicher des Rechners (7) abgelegt werden. Eine sehr kurze Reaktionszeit im Programm "Sport" wird erwartet und ist auch möglich, da sportliche Fahrer eine sehr gut kontrollierte Beinarbeit zeigen, die wesentlich weniger von Zufälligkeiten bestimmt ist als beim normalen Fahrer. Eine körperliche Mehr leistung wird im Programm "Sport" durch das größere Endniveau der Motorleistung durch bessere Fahrleistungen belohnt. Der Beginn der Motorunterstützung liegt dabei bei einer Leistungsabgabe des Fahrers die deutlich unterhalb der Dauerleistung eines Menschen liegt. Im Programm "Komfort" kann die Motorunterstützung z. B. bei einem mittleren Drehmoment der Tretkurbel von 4 Nm beginnen, was bei einer Tretfrequenz von 60 UpM 25 W entspricht. Im Programm "Sport" das ja von entsprechend leistungsfähigeren Personen gewählt wird, beginnt die Motorunterstützung z. B. erst bei 9 Nm, was dann, wegen der um 50% höheren Tretfrequenz, einer Tretleistung von 85 W entspricht. Da die Kurzzeitleistung eines Menschen ein Vielfaches seiner Dauerleistung beträgt, ist der Fahrer niemals überfordert und empfindet das Fahren gegenüber dem Fahrrad als außerordentlich leicht.

Ähnlich wie der Mensch besitzen Elektromotoren eine deutlich höhere Kurzzeit leistung als Dauerleistung. Im Kurzzeitbereich kann das Motormanagment daher Motorleistungen zulassen, die über der Dauerüberleistung, ihr entspricht der Wert Id, des Motors liegt. D. h. die Kurvenfunktion zwischen Fr bzw. Mr und I kann kurzzeitig bis in den gestrichelten Bereich der Fig. 2 gehen. Dies ergibt höhere Beschleu nigungswerte und eine größere Steigfähigkeit an kurzen Steigungen.

Für Ausnahmefälle, z. B. bei einer Fußverletzung, oder auf speziellen Wunsch kann eine Umschaltung auf eine handbetätigte Motorregelung vorgesehen werden. Dabei wird die Motorleistung durch einen Gasdrehgriff (14) am Lenker (15) geregelt.

In einer weiteren Ausgestaltung werden aus dem Vergleich von Istwert der Pedal frequenz und einem vom Fahrer oder einem Fahrprogramm vorgegebenen Sollwert die Steuerbefehle für das automatisches Schaltgetriebe (23) berechnet und an einen Schaltservo (38) ausgegeben. Die Pedalfrequenz wird nach den Signalen des Winkel sensors (6) vom Rechner (7) ermittelt. Bei Überschreiten des Sollwertes um einen bestimmten Differenzwert schaltet der Rechner mittels eines Schaltservomotors (24) in den nächst höheren Gang, bei Unterschreiten in den nächst kleineren Gang. Unterschreitet die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert, schaltet er auto matisch in den kleinsten Gang. Der Sollwert der Pedalfrequenz ist vorzugsweise stufenlos einstellbar oder von dem gewählten Fahrprogramm vorgegeben. Dabei würde im Fahrprogramm "Sport" eine hohe, im Fahrprogramm "Eco" eine mittlere und im Fahrprogramm "Komfort" eine geringe Pedalfrequenz eingestellt. Wird ein stufen loses Getriebe verwendet, kann sowohl eine beliebig feine als auch grobe, virtuelle Gangabstufung verwendet werden. Die Zahl dieser virtuellen Gangstufen ist durch den Fahrer vorwählbar oder durch das jeweilige Fahrprogramm vorgegeben. Da beim Schaltvorgang je nach Größe des Gangunterschiedes ein mehr oder minder großer Sprung im Niveau der Tretkraft auftritt, behält der Rechner (7) für die Zeit des Schaltvorganges den vorherigen Wert. Er kann auch so programmiert werden, daß er die Motorleistung, ähnlich wie beim handgeschalteten Pkw, für diese Zeitspanne mehr oder minder weit zurücknimmt. Der Schaltvorgang wird so kurz wie möglich gesteuert.

In einer weiteren Ausgestaltung wird aus dem zeitlichen Verlauf der Tretarbeit die momentane Tretleistung und die insgesamt geleistete Tretarbeit errechnet. Dabei wird über wenigstens eine Pedalumdrehung integriert. Tretleistung und geleistete Tret arbeit werden dem Fahrer und bei entsprechender Ausrüstung des zweiten Tret kurbelsatzes auch dem Beifahrer über ein Display (8) angezeigt. Zusätzlich können weitere für das Training von Sportlern oder von Personen in der Rehabilitation wichtige Informationen erfaßt und angezeigt werden, wie z. B. Pulsfrequenz und Blutdruck. Ferner können zusätzlich akustische Signalgeber (25) zur Informations vermittlung eingesetzt werden, z. B. zur Anzeige eines unmittelbar bevorstehenden Schaltvorganges.

Damit ergibt sich ein vielfaches und optimales Feedback für die Körperaktion des Fahrers und ggf. des Beifahrers und es stellt sich ein einzigartiges Tret- und Fahr gefühl ein.

In Kombination mit einer Rücktrittbremse kann der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit alleine und intuitiv mit den Füßen, d. h. mit der Art seiner Tretaktion steuern. Es wird vorgeschlagen, die Rücktrittbremse in wenigstens zwei Stufen wirken zu lassen:
Zuerst eine elektrischen Rekuperationsbremse und dann eine elektrisch, hydraulisch oder mechanisch betätigte Reibungsbremse. Dazu sitzt auf der Achse der Fahrer tretkurbel (2) ein Freilauf (13), der beim Rückwärtstreten kuppelt und der die Bewe gung auf einen Bremshebel (20) überträgt, der nach einem kurzen Verfahrweg einen Schalter für die Rekuperationsbremse (19) betätigt. Die Stärke der elektrischen Bremswirkung wird vorzugsweise elektronisch und wiederum nach dem Kraft- oder dem Drehmomentwert der Fahrertretkurbel (2) geregelt. Nach einem gewissen weiteren Verfahrweg betätigt der Hebel den Geberzylinder (21) einer hydraulischen Fahrzeugbremse oder den Schalter für die elektrisch betätigte Reibungsbremse oder den Bowdenzug einer mechanisch betätigten Reibungsbremse. Es ist sinnvoll zusätzlich eine handbetätigte Fahrzeugbremse (26) am Lenker (15) vorzusehen.

Zum Rückwärtsfahren wird ein Schalter (22) betätigt, der die Drehrichtung des Elektromotors (3) ändert und gleichzeitig das Reversiergetriebe (37) für die Muskelkraft (23) einlegt. Ein Vorwärtstreten bewirkt nun eine Rückwärtsfahrt. Die Motorleistung ist genauso wie bei Vorwärtsfahrt von der Tretkraft abhängig. Die Maximalgeschwindigkeit ist allerdings elektronisch begrenzt.

Die Kraftübertragung des Muskelkraftantriebes kann mechanisch (Fig. 1), hydraulisch (Fig. 9) oder mit besonderen Maßnahmen elektrisch (Fig. 8) auf die Hinterräder (27) oder auch auf die Vorderräder erfolgen. Die Erfassung der Kraft oder des Dreh momentes an der Tretkurbel (2) erfolgt dann entsprechend durch einen Drucksensor (18) in der von der Hydraulikpumpe (52) kommenden Hydraulikleitung (30) oder durch ein Spannungs- oder Strommeßgerät (49), das den Strom des Generators (51) mißt. Die bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen notwendigen und sinnvollen Sicherheits funktionen, wie die elektronische Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Überwachung der Stromkreise, der Komponentenfunktionen, der Batterien, der Motoren und anderer elektrischer Verbraucher und Systeme können mit in den Rechner (7) integriert werden.

Aus der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:

1. Ein solches Leichtfahrzeug vermittelt ein einzigartiges, aktives Fahrgefühl, animiert durch sehr gutes Feedback zum Treten und ist mit frappierender Leichtigkeit und Einfachheit zu bewegen. Es vermittelt Emotionen, die mit keinem anderen Fahrzeug vergleichbar sind.
2. Es ist vom Fahrer individuell auf seine Bedürfnisse einstellbar und in verschiedenen Fahrprogrammen mit unterschiedlichem Fahrcharakter zu betreiben.
3. Es ist lernfähig und paßt sich der persönlichen Art des Tretens an. Daher reagiert es optimal.
4. Es kann zusätzlich die automatische Schaltung des Muskelkraftgetriebes vornehmen und entlastet so den Fahrer und ggf. den Beifahrer von Routineaufgaben.
5. Es kann dem Fahrer und ggf. auch dem Beifahrer über optische und ggf. akustische Signale zusätzliche Informationen geben über Tretleistung, Pulsfre quenz, Blutdruck, Trainingsprogramm etc. und zum idealen Trainingsgerät werden.

In der Summe wird nicht nur ein technisch gutes und energieeffizientes, sondern auch ein emotional sehr ansprechendes Fahrzeug erreicht.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles und aus den Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 Das Leichtfahrzeug mit der Anordnung seiner wichtigsten Antriebskomponenten in Seitenansicht ohne Darstellung der Verkabelung

Fig. 2 Ein Kurvenbeispiel für einen typischen Drehmomentverlauf der Tretkurbel mit zugehörigem Toleranzband

Fig. 3 Den funktionalen Zusammenhang zwischen dem relativen Moment Mr und dem Steuersignal I für drei verschiedene Fahrprogramme

Fig. 4 Den funktionalen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit der Drehmomentänderung der Tretkurbel und dem Steuersignal I+

Fig. 5 Das Selektionsfeld für die Fahrprogramme

Fig. 6 Den Kraftsensor an der vorderen Umlenkrolle der Kette

Fig. 7 Den Aufbau der Rücktrittbremse

Fig. 8 Eine Beispiel für eine elektrische Transmission und Drehmomenterfassung des Muskelkraftantriebes

Fig. 9 Eine Beispiel für eine hydraulische Transmission und Drehmomenterfassung des Musklekraftantriebes

Fig. 10 Die Getriebeelemente am Hinterrad in Draufsicht, ohne Darstellung des Elektromotors.

Ausführungsbeispiel

Das in Fig. 1 gezeigte Leichtfahrzeug 1 besitzt vier Räder, zwei nebeneinander liegende Fahrersitze 29 mit je einer zugehörigen Tretkurbel 2 und zwei voneinander unabhängigen Transmissionen der Muskelkraft über Ketten 4 auf die Hinterräder 27. Es hat zwei Elektromotoren 3, die je ein Hinterrad 27 über ein Getriebe mit Keilrippen riemen 40 antreiben. Zwei Hilfsrollen, die den Keilrippenriemen 40 mit großem Umschlingungswinkel um die Riemenscheibe 46 des Motors führen, ermöglichen ein Übersetzungsverhältnis 7,5 in einer Stufe und trotz großer Nähe zur Riemenscheibe 45 des Hinterrades 27. Das Fahrzeug hat ein Gewicht ohne Batterien von ca. 150 kg und ist mit 2 × 1 kW Nennleistung der beiden Elektromotoren 3 ausreichend motori siert. Es rollt auf vier Leichtlaufrädern 28 mit hohem Luftdruck und einem extrem geringen Rollwiderstandsbeiwert von ca. 0,06. Alle vier Räder sind gefedert. Vorne sind die Räder an Federbeinen mit Querlenkern, hinten an Längslenkern 48 geführt, deren Lagerpunkte nahe der Kette 4 liegen. Die pulsweitenmodulierte Leistungs steuerung ist in die Elektromotoren 3 integriert. Die Ansteuerung der Leistungs steuerung erfolgt durch den Rechner 7. Er befindet sich zwischen den Fahrersitzen 29. Unter diesen ist die Batterie 10 untergebracht. Die Tretkurbeln 2 befinden sich zwischen den Vorderrädern. Die Tretkurbelachse liegt etwas vor der Vorderachse. Die Tretkurbeln 2 sind ähnlich wie in Tretbooten doppelt gekröpft und außenseitig gelagert. Die radkastenseitige Tretkurbelwelle treibt das Kettenblatt 31. Die Kette 4 verläuft nahe der Radkastenwand und wird über zwei Umlenkrollen 32; 33 zum Hinterrad 27 geführt. Dort befindet sich das Ritzelpaket 34 einer vielstufigen Ketten schaltung. Diese wirkt über einen Freilauf 12 und ein schaltbares Reversiergetriebe 37 auf die Hinterradachse. Die Kettenschaltung wird automatisch betätigt. Der Rechner 7 steuert nach den Vorgaben des Fahrers oder des Fahrprogramms einen Schaltservomotor 24, der durch Verschieben des Schaltwerks 23 den Gangwechsel vornimmt. Der Schaltservomotor 24 schaltet stets nur in den speziellen Schaltsektoren des jeweiligen Ritzels, so daß der Schaltvorgang und damit die Störung des Tret zyklus extrem kurz ist. Am vorderen Kettenblatt 31 sitzt der Winkelsensor 6 für die Tretkurbel 2. Er erfaßt die Position der Tretkurbel in 10°-Schritten. Bei jedem neuen Schritt wird die Position der Tretkurbel an den Rechner übermittelt, der dann die zugehörigen Werte Fr bzw. Mr sowie I und I+ errechnet. In diesem Beispiel wird das Drehmoment nicht durch einen Drehmomentsensor zwischen Tretkurbelachse und Kettenblatt 31 erfaßt, sondern durch einen Kraftsensor 5 an der vorderen Umlenkrolle 32. Der Kraftsensor 5 besteht aus einem federbelasteten Hebelarm 43, dessen Schwenkweg erfaßt wird. Er trägt an einem Ende die vordere Umlenkrolle 32 und wird am anderen Ende durch einen Dämpfer 35 mit integrierter Feder abgestützt. Der Hebelarm 43 und der Dämpfer 35 sind mit der Trägerplatte 42 über je ein Gelenk verbunden. Parallel zum Dämpfer 35 befindet sich der Wegsensor 36, der das entsprechende Signal erzeugt. Der Dämpfer 35 filtert speziell die hohen Schwingungsfrequenzen, die vom Lauf der Kette auf der Umlenkrolle 32 herrühren. Die Kinematik der Hinterradfederung ist so gestaltet, daß der Einfederweg senkrecht zur Richtung der Kette 4 zwischen hinterer Umlenkrolle 33 und Ritzelpaket 34 am Hinterrad 27 stattfindet. Dazu befindet sich der Drehpunkt des Längslenkers 38 knapp unterhalb der Kette 4. Damit ist ein Einfluß der Fahrwerksbewegungen auf die Erfas sung der Kettenkraft ausgeschlossen. Beim Schalten in den Rückwärtsgang wird zunächst des Reversiergetriebe 37 durch einen elektrisch betriebenen Aktuator 41 umgeschaltet und dann, nach dem sicheren Einrasten, die Motorströme umgepolt. Die Wahl des Fahrprogrammes erfolgt über einen Zwei-Wege-Wahlschalter 9 in belie biger Gewichtung der Grundprogramme innerhalb eines dreieckigen Selektionsfeldes 39. Dieses ist an der Mittelkonsole plaziert. Aus dem zeitlichen Verlauf der Kettenkraft ermittelt der Rechner 7 durch Integration über eine Pedalumdrehung die momentane Leistung des Fahrers. Die Anzeige aller relevanten Werte erfolgt über ein Multi funktionsdisplay 8, das über eine Mode-Taste einstellbar ist. Ein akustischer Signal geber 25 zeigt dem Fahrer und ggf. dem Beifahrer durch einen kurzen Signalton einen bevorstehenden Gangwechsel an. Die Fahrzeugbremse wird durch ein kurzes Zurück treten der Fahrertretkurbel 2 betätigt. Der Freilauf der Rücktrittbremse 13 sitzt auf der Tretkurbelachse und kuppelt diese bei Rückwärtsdrehung mit dem Bremshebel 20, der den Geberzylinder 21 der hydraulischen Betriebsbremse betätigt. Der Bremshebel 20 läuft noch bevor die Bremszylinder an den Rädern greifen gegen einen federbe lasteten Schalter 19 an, der die Recuperationsbremse betätigt. Die Federbelastung ist dabei so hoch, daß ein am Pedal deutlich spürbarer Druckpunkt erzeugt wird. Zusätzlich kann das Fahrzeug über eine am Lenker 15 befindliche Handbremse 26 verzögert werden. Über eine Eingabetaste am Multifunktionsdisplay 8 kann bei Bedarf auf die Steuerung der Motorleistung durch einen Gasdrehgriff 14 am Lenker umgeschaltet werden. Die Kurvenfunktion des Fahrprogrammes "K = Komfort" für Mr und I ist so ausgelegt, daß unterhalb eines mittleren Momentes von 4 Nm an der Tretkurbel keine Motorleistung abgegeben wird und daß bei einem mittleren Moment von 16 Nm die für dieses Fahrprogramm maximale Motorleistung von 85% erreicht ist. Bei einer zugehörigen Tretfrequenz von 60 Umdrehungen pro Minute entspricht dies Tretleistungen von 25 W bzw. 100 W. Im Fahrprogramm "S = Sport" wird unterhalb von 9 Nm keine Motorleistung abgegeben und bei ca. 30 Nm mittleres Moment 100% Motorleistung erreicht. Dies entspricht bei der zugehörigen Tretfrequenz von 90 Umdrehungen pro Minute 85 W bzw. 280 W. 100% Motorleistung entsprechen dabei nicht der Nennleistung sondern der Dauerüberleistung der Elektromotoren. Das sich aus einem schnellen Kraft- oder Drehmomentanstieg ergebende Steuersignal I+ wird zum Steuersignal I addiert und kann je nach Betriebszustand bis in den Bereich der zulässigen Kurzzeitüberleistung der Elektromotoren gehen. 100% I+ entsprechen hier etwa 70% I. Dieses Verhältnis ist abhängig vom Verhältnis der zulässigen Kurzzeit leistung zur zulässigen Dauerüberleistung. Unabhängig von der durch den Fahrer angeforderten Leistung überwacht ein Energiemanagementsystem das alle elek trischen Funktionen und Komponenten des Fahrzeugs und regelt beim Überschreiten der zulässigen Betriebszustände von Elektromotoren 3 und Batterie 10 entsprechend zurück.

Liste der Bezugszeichen

1

Leichtfahrzeug

2

Tretkurbel Fahrer

3

Elektromotor

4

Kette

5

Kraftsensor

6

Drehwinkelsensor

7

Rechner

8

Multifunktionsdisplay

9

Zwei-Wege-Wahlschalter

10

Batterie

11

Strommeßgerät

12

Freilauf des Muskelkraftantriebes

13

Freilauf der Rücktrittbremse

14

Gasdrehgriff

15

Lenker

16

Toleranzband

17

Geschwindigkeitssensor

18

Drucksensor

18

19

Schalter für die Rekuperationsbremse

20

Bremshebel

21

Geberzylinder der Betriebsbremse

22

Schalter für Rückwärtsfahrt

23

Schaltwerk

24

Schaltservomotor

25

Akustischer Signalgeber

26

Handbetätigte Fahrzeugbremse

27

Hinterrad

27

28

Leichtlaufrad

29

Fahrersitz

29

30

Hydraulikleitung

31

Kettenblatt

32

vordere Umlenkrolle

33

hintere Umlenkrolle

34

Ritzelpaket

35

Dämpfer

36

Wegsensor

37

Reversiergetriebe

38

Längslenker

39

Selektionsfeld

40

Keilrippenriemen

41

Aktuator

42

Trägerplatte des Kraftsensors

43

Hebelarm des Kraftsensors

45

Riemenscheibe des Hinterrades

46

Riemenscheibe des Motors

49

Hinterradachse

50

Riemenscheibe der Tretkurbel

51

Generator

52

Hydraulikpumpe

53

Hydraulikleitung
α Drehwinkel der Tretkurbel
A, B, B', C, C', D, D' Beispielhafte Drehmomentwerte
K Fahrprogramm "Komfort"
E Fahrprogramm "Eco"
S Fahrprogramm "Sport"
M mittleres Drehmoment der Drehmomentkurve
F mittlere Kettenkraft der Kraftkurve
Mr, Fr Ausgabewert des 1. Berechnungschrittes
I Ausgabewert des 2. Berechnungschrittes
I+ Ausgabewert des 3. Berechnungschrittes
Id Ausgabewert, der der Dauerüberleistung des Motors entspricht
Fs Kraftschwellenwert
Ms Drehmomentschwellenwert
k1 Verstärkungsfaktor des 2. Berechnungschrittes
k2 Reaktionsfaktor des 3. Berechnungschrittes
r Änderungsgeschwindigkeit der Kraft
r Änderungsgeschwindigkeit des Drehmoments

Claims

1. Leichtfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Elektro- und Muskelkraftantrieb, mit drei oder vier Rädern für ein oder mehrere Personen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Elektromotors (3) vom Fahrer über die Pedale der Tretkurbel (2) während der Tretaktion gesteuert werden kann und daß ein Kraft- (5) oder Dreh momentsensor das momentane Drehmoment der Tretkurbel (2) erfaßt und ein Drehwinkelsensor (6) die momentane Pedalstellung erfaßt und daß deren Signale an einen Rechner (7) weitergeleitet werden, der daraus, unter Berücksichtigung gespeicherter Daten zum typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf innerhalb einer Tretkurbelumdrehung, das Steuersignal für die Motorleistungssteuerung errechnet, wobei der Rechner (7) bei einer Abweichung des Istwertes gegenüber dem Sollwert um mehr als einen bestimmten Differenzwert (dF; dM) nach oben mehr Motorleistung ansteuert bzw. bei einer Abweichung um mehr als einen bestimmten Differenzwert nach unten Motorleistung zurücknimmt und wobei der Differenzwert einstellbar ist und auch gleich Null sein kann.

2. Leichtfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Differenz wert, (dF; dM) also der Wert der zulässigen Abweichung von Soll- und Istwerten, durch den Fahrer oder durch ein vom Fahrer wählbares Fahrprogramm festgelegt wird.

3. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (7) einen durch den Fahrer frei eingestellten Faktor für das Verhältnis Tretkurbeldrehmoment zu Motorleistung oder ein vom Fahrer gewähltes Fahrprogramm bei der Berechnung des Steuersignals (I) verwendet.

4. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (7) die Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmomentänderung der Tretkurbel (2) erfaßt und bei einer raschen Änderung des Kraft- oder Drehmoment niveaus zusätzlich um einen bestimmten Betrag (I+) oder um einen bestimmten Faktor mehr Motorleistung steuert.

5. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kraft- oder Drehmomentwerte der zugrunde gelegten typischen Kurve des Kraft- oder Drehmomentverlaufs drehwinkelbezogen gespeichert werden und daß sie als auf den Mittelwert dieser typischen Kurve bezogene Relativwerte abgespeichert werden und daß der Vergleich von Soll- und Istwert und die Berechnung des Motorsignals drehwinkelbezogen erfolgt.

6. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Motorsignales in drei Schritten erfolgt, wobei der erste Schritt durch einen Vergleich von Soll- und Istwerten den Fahrerwillen erkennt und der zweite Schritt die charakteristische Art der Umsetzung des Fahrerwillens nach den Vorgaben des Fahrers oder eines gewählten Fahrprogrammes durchführt und der dritte Schritt einen eventuellen Vollgasbefehl aus der Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmomentänderung ermittelt.

7. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner den Istwert aus dem Mittelwert mehrerer Produkte von Einzelwert und zugehörigem Relativwert bildet und als Basis für die weitere Berechnung nimmt, wobei die Anzahl der Produkte für eine jeweilige Mittelwertberechnung durch den Fahrer selbst oder vorzugsweise durch das jeweilige Fahrprogramm vorgegeben wird.

8. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner lernfähig ist und anhand eines Meßprogramms, das die Tretcharak teristik des Fahrers in quasi-stationären Fahrzuständen erfaßt, Daten über den fahrertypischen Kraft- oder Drehmomentverlauf aufzeichnet, wobei das Meßprogramm vorzugsweise als sich während der Fahrt wiederholende Routine abläuft, und daß er aus dieser charakteristischen Kurve durch einen Vergleich mit den momentanen Kraft- oder Drehmomentwerten und dem momentanen Drehwinkel den Fahrerwillen erkennt.

9. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner zusätzlich zur Steuerung der Motorleistung auch die Steuerung des Schaltgetriebes für den Muskelkraftantrieb des Fahrers und ggf. des Beifahrers übernimmt, wobei die momentane Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Tretkurbel (2) mit einem vom Fahrer oder Beifahrer eingestellten Wert oder einem von einem gewählten Fahrprogramm berechneten Wert verglichen wird, wobei eine Abweichung nach oben um einen bestimmten Wert zu einem Schalten in die höheren Gänge führt, bzw. eine Abweichung nach unten zum Schalten in die niedrigeren Gänge führt und daß bei Unterschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit automatisch in den kleinsten Gang geschaltet wird.

10. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Fahrer aus dem pedalgesteuerten Modus in einen handgesteuerten Modus über Gasdrehgriff (14) oder Drucktaste umgeschaltet werden kann.

11. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbremse (21) durch den Rücktritt des Fahrerpedals (2) betätigt wird.

12. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Muskelkraft auf hydraulischem oder elektrischem Weg an das oder die Antriebsräder übertragen wird, wobei der momentane Kraft- bzw. Drehmomentwert vorzugsweise direkt über den erzeugten hydraulischen Druck oder den erzeugten Strom bzw. die erzeugte Spannung oder Stromstärke gemessen wird.

13. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner aus der Summe der einzelnen Kraft- bzw. Drehmomentwerte über einen bestimmten Zeitraum die vom Fahrer erbrachte Leistung bzw. Arbeit errechnet und daß dem Fahrer diese Werte optisch angezeigt werden können.

14. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß physiologisch bedeutsame Werte, wie z. B. Pulsfrequenz, Atemfrequenz und Atemvolumen, über entsprechende Sensoren erfaßt und auf Wunsch in einem Multi funktionsdisplay (8) angezeigt werden.

15. Leichtfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fahrer zusätzliche Informationen, z. B. über einen bevorstehenden Schaltvorgang oder das Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Pulsfrequenz, über einen akustischen Signalgeber (25) angezeigt werden können.