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Die Erfindung betrifft ein sich selbständig aufrichtendes, selbstbalancierendes Fahrzeug sowie ein elektronisches Motorsteuergerät für ein solches Fahrzeug.
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Sogenannte selbstbalancierende Fahrzeuge mit zwei Rädern und elektromotorischem Antrieb sind aus dem Stand der Technik bekannt. Neben größeren Fahrzeugen mit Lenkstange sind seit einiger Zeit auch kleinere, Fahrzeuge erhältlich, die keine Lenkstange aufweisen und in ihrer Grundform einem Brett ähneln. Diese werden u.a. als Hoverboards, Self Balance Boards oder Self Balance Scooter bezeichnet und weisen zwei Fahrzeughälften auf, die um eine zentrale Drehachse drehbar miteinander verbunden sind.
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Die Steuerung dieser Fahrzeuge erfolgt auf bekannte Weise durch eine Gewichtsverlagerung des Fahrers auf den Trittflächen der beiden voneinander unabhängig neigbaren Fahrzeughälften des quer zur Fahrtrichtung liegenden Fahrzeuggehäuses. Eine Verlagerung des Gewichts nach vorn führt zu einer Fahrt des Fahrzeugs in Fahrtrichtung nach vorn bzw. zu einer Beschleunigung, während eine Verlagerung des Gewichts nach hinten das Fahrzeug abbremst bzw. das Fahrzeug rückwärts fahren läßt. Ein Lenken des Fahrzeugs erfolgt entsprechend durch eine unterschiedlich starke Belastung der Trittflächen bzw. durch ein Neigen der Trittflächen in gegensätzliche Neigungsrichtungen.
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Zum Antrieb der Räder werden im Fahrbetrieb batteriebetriebene Elektromotoren von einem Motorsteuergerät angesteuert. Diese Ansteuerung erfolgt dabei auf der Grundlage der von Sensoren ermittelten Neigungswinkel der Trittflächen.
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Im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugs befinden sich die beiden um eine zentrale Drehachse drehbar miteinander verbundenen Fahrzeughälften in einer willkürlichen Drehstellung zueinander. Die zur Ansteuerung der Elektromotoren benötigten Neigungswinkelwerte der Trittflächen werden von den Sensoren aus Sicherheitsgründen erst zum Zweck des Auslancierens an das Motorsteuergerät übermittelt, nämlich dann, wenn ein Fahrer auf den Trittflächen steht. Dies ist beispielsweise Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters
DE 20 2014 010 564 U1 . Vor dieser Verbesserung erfolgte das Drehen der Räder (zum Zweck des Ausbalancierens) noch vollkommen unabhängig davon, ob ein Benutzer auf dem Fahrzeug steht, d.h. es wurde unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugs und auch nach dem Absteigen solange „ausbalanciert“, bis der Netzschalter betätigt und das Fahrzeug ausgeschaltet wurde. Durch die in
DE 20 2014 010 564 U1 vorgeschlagene Lösung wird nun sichergestellt, daß sich die Räder zum Zweck des Ausbalancierens erst dann drehen, wenn ein Fahrer auf den Trittflächen steht.
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Unabhängig davon ist es jedoch nach wie vor für eine einfache Benutzung des Fahrzeugs nachteilig, daß sich die beiden Trittflächen beim Einschalten des Fahrzeugs nahezu immer in einer zum Aufsteigen ungünstigen geneigten Lage zueinander bzw. zur Horizontalen befinden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Handhabung eines solchen selbstbalancierenden Fahrzeuges zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug nach Anspruch 1 bzw. ein elektronisches Steuergerät nach Anspruch 9 gelöst.
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Das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren dient zum selbständigen Aufrichten eines selbstbalancierenden Fahrzeuges, welches Fahrzeug zwei zueinander bewegbare Fahrzeugteile aufweist, wobei jedem der beiden Fahrzeugteile eine Trittfläche und ein Antriebsrad zugeordnet sind, wobei die beiden Antriebsräder unabhängig voneinander antreibbar sind, zu welchem Zweck jedem der beiden Antriebsräder ein Elektromotor zugeordnet ist, wobei diese Elektromotoren von einem elektronischen Steuergerät ansteuerbar sind, das mit einer Anzahl Sensoreinheiten verbindbar ist, mit deren Hilfe der Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen ermittelbar ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Fahrbetriebsmodus verschiedener Inbetriebnahmemodus vorgesehen ist, in welchem Inbetriebnahmemodus in Abhängigkeit von dem ermittelten Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen zumindest einer der beiden Elektromotoren von dem elektronischen Steuergerät derart angesteuert wird, daß wenigstens eines der beiden Fahrzeugteile selbständig eine Aufrichtbewegung hin zu einer gewünschten, insbesondere horizontalen Lage seiner Trittfläche vollführt.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist zwei zueinander bewegbare Fahrzeugteile auf, wobei jedem der beiden Fahrzeugteile eine Trittfläche und ein Antriebsrad zugeordnet sind, wobei die beiden Antriebsräder unabhängig voneinander antreibbar sind, zu welchem Zweck jedem der beiden Antriebsräder ein Elektromotor zugeordnet ist, wobei diese Elektromotoren von einem elektronischen Steuergerät ansteuerbar sind, das mit einer Anzahl Sensoreinheiten verbindbar ist, mit deren Hilfe der Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen ermittelbar ist. Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Fahrbetriebsmodus verschiedener Inbetriebnahmemodus vorgesehen ist und daß in diesem Inbetriebnahmemodus in Abhängigkeit von dem ermittelten Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen zumindest einer der beiden Elektromotoren derart von dem elektronischen Steuergerät ansteuerbar ist, daß wenigstens eines der beiden Fahrzeugteile selbständig eine Aufrichtbewegung hin zu einer gewünschten, insbesondere horizontalen Lage seiner Trittfläche vollführt.
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Das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät ist für ein selbstbalancierendes Fahrzeug ausgebildet, welches Fahrzeug zwei zueinander bewegbare Fahrzeugteile aufweist, wobei jedem der beiden Fahrzeugteile eine Trittfläche und ein Antriebsrad zugeordnet sind, wobei die beiden Antriebsräder unabhängig voneinander antreibbar sind, zu welchem Zweck jedem der beiden Antriebsräder ein Elektromotor zugeordnet ist, wobei diese Elektromotoren von dem elektronischen Steuergerät ansteuerbar sind, das mit einer Anzahl Sensoreinheiten verbindbar ist, mit deren Hilfe der Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen ermittelbar ist. Das elektronische Steuergerät ist dadurch gekennzeichnet, daß es derart ausgebildet ist, daß ein von einem Fahrbetriebsmodus verschiedener Inbetriebnahmemodus vorgesehen ist und daß in diesem Inbetriebnahmemodus in Abhängigkeit von dem ermittelten Neigungswinkel wenigstens einer der beiden Trittflächen zumindest einer der beiden Elektromotoren derart von dem elektronischen Steuergerät ansteuerbar ist, daß wenigstens eines der beiden Fahrzeugteile selbständig eine Aufrichtbewegung hin zu einer gewünschten, insbesondere horizontalen Lage seiner Trittfläche vollführt.
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Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das elektronische Steuergerät und umgekehrt.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, einen von dem Fahrbetriebsmodus verschiedenen Inbetriebnahmemodus vorzusehen, in dem auf bisher nicht bekannte Art und Weise eine alternative Steuerung des Fahrzeugantriebs erfolgt, nämlich ein selbständiges Aufrichten des Fahrzeugs aus einer Ruhelage hin zu einer gewünschten Betriebslage, in der sich die Trittflächen des Fahrzeugs in einer für das Besteigen des Fahrzeugs durch den Fahrer vorteilhaften Lage befinden. Auf diese Weise wird mit der Erfindung ein selbstbalancierendes Fahrzeug geschaffen, dessen Handhabung gegenüber bekannten Fahrzeugen dieser Art deutlich verbessert ist.
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Zur Realisierung der Erfindung ist es im einfachsten Fall lediglich erforderlich, die Funktionsweise des elektronischen Steuergerätes zu verändern, beispielsweise durch eine Anpassung der Programmierung des Steuergerätes, während alle anderen Komponenten des Fahrzeugs unverändert blieben.
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Die Erfindung betrifft nicht die bereits bekannte Funktion des Ausbalancierens von selbstbalancierenden Fahrzeugen. Auch damit, daß das Ausbalancieren erst dann erfolgt, wenn ein Fahrer auf den Trittbrettern des Fahrzeugs steht, hat die Erfindung nichts zu tun. Statt dessen schlägt die Erfindung erstmals eine „Aufrichten“-Funktion für selbstbalancierende Fahrzeuge vor, die gewährleistet, daß sich die beiden Trittflächen vor dem Aufsteigen des Fahrers in einer zum Aufsteigen günstigen Lage zueinander bzw. zur Horizontalen befinden. Zu diesem Zweck wird ein eigener, von dem Fahr- und Ausbalancier-Modus unabhängiger Betriebsmodus vorgesehen, der ausschließlich dem Aufrichten der Trittbretter vor dem Besteigen des Fahrzeugs dient. Dieser zweite Betriebs- bzw. Steuermodus ist unabdingbar, damit die Ansteuerung der Elektromotoren gerade kein Ausbalancieren, sondern statt dessen das zu diesem Zeitpunkt gewünschte Aufrichten bewirkt.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Darstellung eines selbstbalancierenden Fahrzeugs,
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2 eine Darstellung von Funktionskomponenten des Fahrzeugs,
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3 eine Abfolge von Verfahrensschritten beim Einschalten des Fahrzeugs,
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4 eine Abfolge von Verfahrensschritten des Inbetriebnahmemodus.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Das selbstbalancierende Fahrzeug 1 weist zwei Fahrzeughälften 2, 3 auf. Die Fahrzeughälften 2, 3 sind zueinander bewegbar derart, daß sie um eine zentrale Drehachse 4 drehbar miteinander verbunden sind. Jeder der beiden Fahrzeughälften 2, 3, sind eine Trittfläche 5, 6 und ein Antriebsrad 7, 8 zugeordnet. Die Trittflächen 5, 6 sind an den Oberseiten der jeweiligen Gehäuseteile 9, 10 der Fahrzeughälften 2, 3 angeordnet. Die Fahrzeughälften 2, 3 sind hinsichtlich ihrer Gehäuseteile 9, 10 in der Fahrzeugmitte 12 voneinander getrennt und lediglich im Fahrzeuginneren über die zentrale Drehachse 4 miteinander verbunden. Die nicht gemeinsamen, voneinander verschiedenen Achsen 13, 14 der beiden Antriebsräder 7, 8 sind dabei koaxial zueinander angeordnet. Die Achsen 13, 14 der Antriebsräder 7, 8 liegen dabei auch koaxial zu der zentralen Drehachse 4. Die Fahrtrichtung 15 des Fahrzeugs 1 bei Geradeausfahrt liegt somit quer zu der zentralen Drehachse 4.
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Von anderen selbstbalancierenden Fahrzeugen, insbesondere von sogenannten inverspendelartigen Fahrzeugen, unterscheidet sich das Fahrzeug 1 dadurch, daß es über keine Lenkstange verfügt. Bei inverspendelartigen Fahrzeugen mit Lenkstange sind keine unabhängig voneinander um eine horizontale Querachse drehbaren Fahrzeugteile vorgesehen. Es entfällt bei solchen Fahrzeugen daher von vornherein die Notwendigkeit eines Aufrichtens von Fahrzeugteilen im Sinne der Erfindung. Im Gegensatz dazu werden die beiden gegeneinander verdrehbaren Fahrzeughälften bei dem Fahrzeug zur Realisierung der Lenk- und Beschleunigungs- bzw. Abbremsfunktion benötigt.
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Die beiden Antriebsräder 7, 8 sind unabhängig voneinander antreibbar. Zu diesem Zweck ist jedem der beiden Antriebsräder 7, 8 ein Elektromotor 16, 17 zugeordnet. Jeder dieser beiden Elektromotoren 16, 17 ist einzeln ansteuerbar.
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Als Motoren 16, 17 kommen vorzugsweise Nabenmotoren als Direktantriebe zum Einsatz. Vorzugsweise werden dabei Außenläufermotoren eingesetzt. Für jedes Antriebsrad 7, 8 bildet dabei die Radachse 13, 14 zusammen mit dem Stator des Motors 16, 17, beispielsweise in Form eines Elektromagneten, eine feste Einheit, die mit dem Gehäuse 9, 10 des Fahrzeugs 1 verbunden ist, während Reifen und Felge des Rades 7, 8 als Rotor außen um den Stator gelagert laufen.
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Bei dem Elektromotoren 16, 17 handelt es sich vorzugsweise um bürstenlose Motoren mit elektronischer Motorsteuerung. Im vorliegenden Fall erfolgt die Ansteuerung über ein gemeinsames elektronisches Steuergerät 18. Das Steuergerät 18 ist mit zwei Sensoreinheiten 19, 10 verbunden, mit deren Hilfe jeweils der Neigungswinkel einer der beiden Trittflächen 5, 6 zur Horizontalen ermittelt werden kann. Bei den Sensoreinheiten 19, 20 handelt es sich um beispielsweise um Gyroskope oder andere geeignete Neigungswinkelmesser, beispielsweise um 6-Achsen-Neigungswinkelmesser, deren Meßwerte auch im Fahrbetriebsmodus zur Ansteuerung der Elektromotoren 16, 17 genutzt werden. Die Sensoreinheiten 19, 20 sind vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Trittflächen 5, 6 im Inneren der Gehäuseteile 9, 10 angeordnet und vorzugsweise dauerhaft, mittels einer Kabelverbindung, mit dem Steuergerät 18 verbunden, so daß eine permanente, ununterbrochene Weitergabe von Neigungswinkelmeßwerten an das Steuergerät 18 möglich ist.
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Das Steuergerät 18 ist derart ausgebildet, daß es, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, in zwei voneinander verschiedenen Modi betreibbar ist, einem Fahrbetriebsmodus und einem Inbetriebnahmemodus.
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Dabei wird der Fahrbetriebsmodus, wie dies auch bei früheren Modellen der Fall ist, immer erst nach dem Aufsteigen des Fahrers auf beide Trittflächen 5, 6 aktiviert, wobei dieses Aufsteigen durch eine Anzahl entsprechender Sensoreinrichtungen (nicht dargestellt) in bzw. an den Trittflächen 5, 6 festgestellt wird. Hierfür werden beispielsweise Infrarot-Lichtschranken verwendet, die dann geschlossen werden, wenn ein Fahrer auf den beiden Trittflächen 5, 6 steht. Die Sensoreinrichtungen können auf vorteilhafte Weise mit den Sensoreinheiten 19, 20 konstruktiv verbunden sein.
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Der neuartige Inbetriebnahmemodus wird hingegen bereits unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung des Fahrzeugs 1, genauer gesagt mit dem Einschalten des Steuergerätes 18, automatisch aktiviert. Ein Aufsteigen des Fahrers auf die Trittflächen 5, 6 ist dafür nicht erforderlich. Vorzugsweise wird der Inbetriebnahmemodus nur dann aktiviert, wenn kein Fahrer auf einer der Trittflächen 5, 6 steht.
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Das elektronische Steuergerät 18 ist derart ausgebildet, daß es anschließend, insbesondere in Abhängigkeit von dem ermittelten Neigungswinkel N1, N2 wenigstens einer der beiden Trittflächen 5, 6, zumindest einen der beiden Elektromotoren 16, 17 derart ansteuert, daß wenigstens eine der beiden Fahrzeughälften 2, 3 selbständig eine Aufrichtbewegung 22, 23 hin zu einer definierten gewünschten Lage seiner Trittfläche 5, 6 vollführt, wobei es sich vorteilhafterweise bei der gewünschten Lage um die horizontale Lage der Trittfläche 5, 6 handelt. Bei der Aufrichtbewegung 22, 23 handelt es sich um eine Drehbewegung des mit dem Stator des jeweiligen Antriebsrades 7, 8 verbundenen Gehäuseteils 9, 10, und damit um eine Drehbewegung der Fahrzeughälfte 2, 3 um die Radachse 13, 14. Als besonders vorteilhaft für ein zuverlässiges Aufrichten des Fahrzeuges 1 hat es sich erwiesen, wenn beide Elektromotoren 16, 17 angesteuert werden, d.h. beide Fahrzeughälften 2, 3 eine Aufrichtbewegung 22, 23 vollführen.
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Bei der gewünschten Aufrichtbewegung 22, 23 werden die Elektromotoren 16, 17 zum Ausgleich der festgestellten Neigung der Trittflächen 5, 6 in die jeweils entgegengesetzte Richtung angesteuert, vorzugsweise unter Zugrundelegung des jeweils kleineren Neigungswinkels N1, N2. Eine Ansteuerung der Elektromotoren 16, 17 führt dabei jedoch nicht zu einer Drehung des Rotors, was ein Drehen der Räder 7, 8 und somit einen Vortrieb, also ein Fahren des Fahrzeugs 1, zur Folge hätte. Statt dessen führt das Ansteuern der Elektromotoren 16, 17 im Inbetriebnahmemodus zu einer Drehung des jeweiligen Stators und somit zu einer Drehung des damit verbundenen Fahrzeuggehäuses 9, 10. Aufgrund des geringeren mechanischen Widerstandes bei der Drehung der beiden Fahrzeughälften 2, 3 um die zentrale Drehachse 4 bzw. aufgrund der geringeren Trägheit der Gehäuseteile 9, 10, werden also anstelle der Räder 7, 8 die beiden über die zentrale Drehachse 4 miteinander verbundenen Fahrzeughälften 2, 3 bewegt, so daß sich das Fahrzeug 1 ohne zu fahren, d.h. bei unbeweglichem Rotor, aufrichtet. Dies trifft jedenfalls dann zu, wenn die Drehrichtung der beiden Elektromotoren 16, 17 während der Aufrichtbewegung 22, 23 gleich ist, also dann, wenn die beiden Trittflächen 5, 6 des Fahrzeugs 1 jeweils gleichgerichtete Neigungswinkel N1, N2 zur Horizontalen aufweisen (z. B. N1 = +25° und N2 = +15°). In einem davon abweichenden Fall, bei dem die beiden Trittflächen 5, 6 in unterschiedliche Richtungen geneigt sind (z. B. N1 = +25° und N2 = –15°), erfolgt zusätzlich zu der Aufrichtbewegung 22, 23 eine Fahrbewegung des Fahrzeugs 1 im Kreis, da die Drehrichtungen der beiden Elektromotoren 16, 17, genauer gesagt die Drehrichtungen der Rotoren, und damit die Drehrichtungen der Antriebsräder 7, 8 voneinander verschieden sind.
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Die Aufrichtbewegung 22, 23 erfolgt in Richtung der gewünschten Lage der Trittfläche 5, 6. Diese Wunschlage muß dabei nicht erreicht werden. Auch eine von der Wunschlage abweichenden, die Wunschlage nicht ganz erreichende Orientierung der Trittfläche 5. 6 im Raum, beispielsweise eine lediglich im wesentlichen horizontale Lage, kann als Betriebslage gelten.
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Ein Ablauf des Aufrichtvorgangs könnte sich wie folgt darstellen, siehe 3: Das auf dem Boden stehende Fahrzeug 1 wird eingeschaltet (Schritt 101). Nach dem Einschalten des Fahrzeugs 1 wird zunächst ermittelt, ob ein Fahrer auf einem oder beiden Trittflächen 5, 6 des Fahrzeugs 1 steht (Schritt 102). Ist dies der Fall, wird der Fahrbetriebsmodus als aktueller Arbeitsmodus des Steuergerätes 18 aktiviert (Schritt 103) und es erfolgt auf die bekannte Art und Weise ein Fahren des Fahrzeugs 1 durch Gewichtsverlagerung des Fahrers. Wird hingegen nach dem Einschalten festgestellt, daß sich kein Fahrer auf den Trittflächen 5, 6 befindet, wird der Inbetriebnahmemodus als Arbeitsmodus des Steuergerätes 18 aktiviert (Schritt 104).
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In diesem Inbetriebnahmemodus, siehe 4, werden zunächst mit Hilfe der Sensoreinheiten 19, 20 die Neigungswinkel N1, N2 der beiden Trittflächen 5, 6 zur Horizontalen bestimmt (Schritt 201). Anschließend werden diese Neigungswinkel N1, N2 in dem Steuergerät 18 ausgewertet. Diese Auswertung umfaßt dabei die Überprüfung, ob die Neigungswinkel N1, N2 von Null verschieden sind (Schritt 202). Mit anderen Worten wird zunächst geprüft, ob die Trittflächen 5, 6 überhaupt geneigt sind. Ist dies nicht der Fall, d.h. befinden sich die Trittflächen 5, 6 in einer horizontalen Lage oder zumindest in einer im wesentlichen horizontalen Lage, wobei zur Beurteilung ein Toleranzbereich von beispielsweise wenigen Grad herangezogen werden kann, wird aus dem Inbetriebnahmemodus unmittelbar in den Fahrbetriebsmodus umgeschaltet, da ein Aufrichten des Fahrzeugs 1 nicht notwendig ist (Schritt 203). Ergibt die Überprüfung hingegen, daß die Neigungswinkel N1, N2 von Null verschieden sind bzw. nicht in dem Toleranzbereich liegen, wird anschließend als weiterer Teil der Auswertung ein Größenvergleich der beiden ermittelten Neigungswinkel N1, N2 durchgeführt, mit dem Ziel, dem kleineren der beiden Werte zu ermitteln (Schritt 204).
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Im Anschluß daran erfolgt durch das Steuergerät 18 die Ansteuerung beider Elektromotoren 16, 17 (Schritt 205). Vorgabe und Ziel der Ansteuerung ist es, den ermittelten (kleinsten) Wert des Neigungswinkels N1, N2 auszugleichen. Beträgt also beispielsweise der erste festgestellte Neigungswinkel N1 = –16° und der zweite festgestellte Neigungswinkel N2 = –21°, dann wird versucht, durch das Ansteuern der Elektromotoren 16, 17 in die der Neigung entgegengesetzte Richtung beide Trittflächen 5, 6 um +16° aufzurichten, so daß im Ergebnis die eine Trittfläche 5 waagerecht ist (Neigungswinkel N1 = 0°) und die andere Trittfläche 6 noch eine geringere Neigung als vor dem Aufrichtvorgang aufweist, hier N2 = –5°. Dabei drehen sich bei Ansteuerung der Elektromotoren 16, 17 aufgrund des geringeren Widerstandes nicht die Antriebsräder 7, 8, sondern statt dessen die mit den Statoren verbundenen Gehäuseteile 9, 10 mit ihren Trittflächen 5, 6. Daß das Ansteuern der Elektromotoren 16, 17 in Abhängigkeit von der Neigung der Trittflächen 5, 6 erfolgt, bedeutet also in diesem Fall, daß die ermittelte Neigungsrichtung der Trittflächen 5, 6 die Drehrichtung der Elektromotoren 16, 17 bestimmt, während der ermittelte Wert des Neigungswinkels N1, N2 der Trittflächen 5, 6 den Drehwinkel der Elektromotoren 16, 17 bestimmt.
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Das Ansteuern der beiden Elektromotoren 16, 17 während des Aufrichtens erfolgt dabei in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so, daß eine maximale Drehgeschwindigkeit der Elektromotoren 16, 17 nicht überschritten wird, sich die Elektromotoren 16, 17 also mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit drehen. Insbesondere ist diese Drehgeschwindigkeit geringer als die übliche Drehgeschwindigkeit der Elektromotoren 16, 17 im Fahrbetriebsmodus. Diese Begrenzung der Drehgeschwindigkeit verhindert unbeabsichtigte schnelle Bewegungen des Fahrzeugs 1 und dient damit der Handhabungssicherheit des Fahrzeugs 1 im Inbetriebnahmemodus.
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Im einfachsten Fall erfolgt während bzw. nach dem Aufrichtvorgang keine Überprüfung, insbesondere keine erneute Neigungswinkelmessung, und das Aufrichten des Fahrzeugs 1 erfolgt auch nicht unter Verwendung einer Regeleinrichtung, beispielsweise derart, daß nach einem ersten Aufrichtschritt und einer Überprüfung der Neigungswinkel N1, N2 nach einem ersten Aufrichtvorgang ein zweiter Aufrichtvorgang erfolgt, wenn beispielsweise festgestellt wird, daß einer der Neigungswinkel N1, N2 der beiden Trittflächen 5, 6 noch immer einen zuvor festgelegten Grenzwert übersteigt. Eine solche zusätzliche Überprüfung und Nachregelung ist jedoch optional möglich.
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Ein „Aufrichten“, wie es erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, kann mit nur einem einzigen Betriebsmodus nicht verwirklicht werden. Daher ist zwingend ein unabhängiger zweiter Modus erforderlich, hier der sogenannte „Inbetriebnahmemodus“. Würde von Seiten der Motorsteuerung nicht zwischen dem Fahrbetriebsmodus und dem Inbetriebnahmemodus unterschieden werden, sondern würde statt dessen allein der übliche Fahrbetriebsmodus vorliegen, dann würde es bei schräggestellten Trittflächen 5, 6 unmittelbar nach der Aktivierung des Fahrzeugs 1 zu einer extrem schnellen Drehbewegung der Motoren 16, 17 und damit der Räder 7, 8 kommen, da das Steuergerät 18 so ausgelegt ist, daß die Motorendrehzahlen im wesentlichen proportional zur Abweichung des Soll-Neigungswinkels erhöht werden. Es würde im Ergebnis daher nicht zu einem Aufrichten im Sinne der Erfindung, sondern zu einem Durchdrehen der Motoren 16, 17 kommen, was ein unkontrolliertes und unsicheres Beschleunigen des Fahrzeugs 1 zur Folge hätte. Die Verwendung der beiden Betriebsmodi gewährleistet daher nicht nur, daß überhaupt eine „Aufrichten-Funktion“ im Sinne der Erfindung verwirklicht werden kann. Es garantiert auch einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs 1.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät 18 derart ausgebildet, daß es eine Begrenzungsfunktion verwirklicht, bei der aus praktischen Gründen sowie aus Sicherheitsgründen ein Durchdrehen der Räder 7, 8 verhindert wird, wenn der Neigungswinkel nicht bzw. nicht in einem gewünschten Maße ausgeglichen werden kann. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck die Ansteuerung der Elektromotoren 16, 17 während des Aufrichtens auf einen maximalen Drehwinkel, beispielsweise entsprechend einer halben oder einer ganzen Radumdrehung, und/oder eine maximale Drehzeit, beispielsweise eine Sekunde, begrenzt. Das Steuergerät 18 schaltet anschließend die Motorspannung ab und der Inbetriebnahmemodus wird verlassen, auch wenn der Neigungswinkel N1, N2 nicht ausgeglichen werden konnte. Durch diese Begrenzungsfunktion bzw. das anschließende Beenden des Inbetriebnahmemodus wird verhindert, daß die Elektromotoren 16, 17 im Inbetriebnahmemodus dauerhaft angesteuert werden, wenn das Fahrzeug 1 angeschaltet wird, obwohl es sich nicht auf dem Boden befindet, beispielsweise weil es in der Hand gehalten wird. Auch verhindert diese Funktion, daß das Fahrzeug 1 während des Inbetriebnahmemodus ohne Fahrer losfährt, wenn der Boden nicht eben ist, weil ansonsten ein dauerhafter Versuch des Aufrichtens zu einer ungewünschten Fahrbewegung führen würde. Die Begrenzung des Drehwinkels bzw. der Drehzeit stellt nicht somit nur ein reines Sicherheitsmerkmal dar, sondern ermöglicht überhaupt erst ein Aufrichten im Sinne der Erfindung.
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Nach dem Aufrichtvorgang, sobald also die eine der beiden Trittflächen 5, 6 eine waagerechte Lage aufweist, befindet sich das Fahrzeug 1 in einem Zustand, in dem ein einfaches Aufsteigen des Fahrers auf die Trittflächen 5, 6 möglich ist. Das Steuergerät 18 schaltet daher die Motorspannung ab, der Inbetriebnahmemodus wird automatisch verlassen (Schritt 206). Später schaltet das Steuergerät 18 selbständig in den Fahrbetriebsmodus, wenn ein Fahrer die Trittbretter 5, 6 betritt.
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Im Fahrbetriebsmodus steuert das Steuergerät 18 die beiden Elektromotoren 16, 17 wie üblich so an, daß diese versuchen, durch Antrieb der Antriebsräder 7, 8 die Trittflächen 5, 6 der beiden Fahrzeughälften 2, 3 in eine Lage zu bringen, in denen die Neigungswinkel N1, N2 gleich Null sind, sich die Trittflächen 5, 6 also in der Waagerechten befinden („Ausbalancieren“). Je stärker sich die Trittflächen 5, 6 durch eine entsprechende Gewichtsverlagerung der Fahrers in Fahrtrichtung 15 neigen, desto größer sind die Bemühungen des Steuergerätes 18, die Neigungswinkel auszugleichen, was in einer entsprechenden Ansteuerung der Elektromotoren 16, 17 und im Ergebnis in einer Beschleunigung des Fahrzeugs 1 resultiert.
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In einer nicht illustrierten Ausführungsform der Erfindung ist das Fahrzeug 1 derart ausgebildet, daß der Fahrer das Fahrzeug 1 bzw. das Steuergerät 18 nicht nur über einen am Fahrzeug 1 angebrachten Schalter (nicht abgebildet) einschalten kann, sondern auch mittels einer mit dem Fahrzeug 1 verbindbaren Fernbedienung. Damit kann das Aufrichten des Fahrzeugs 1 erfolgen, ohne daß sich der Fahrer unmittelbar am Fahrzeug 1 befindet bzw. ohne daß der Fahrer eine Manipulation am Fahrzeug 1 selbst durchführen muß. Durch eine solche Bedienung „aus der Ferne“ wird die Handhabung des Fahrzeugs 1 deutlich verbessert, da es für den Fahrer weder für das Einschalten noch das Aufrichten des Fahrzeugs 1 notwendig ist, das Fahrzeug 1 in die Hand zu nehmen bzw. sich zu dem auf dem Boden stehenden Fahrzeug 1 zu bücken.
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Bei der Fernbedienung kann es sich beispielsweise um eine mit der Steuereinheit 18 über eine drahtlose Kommunikationsverbindung in Verbindung stehende tragbare Computervorrichtung handeln, wie ein Smartphone oder ein Tablet-Computer, auf dem eine geeignete Bediensoftware für das Steuergerät 18 ausgeführt wird, zu welchem Zweck die Steuereinheit 18 mit einem entsprechenden Funkempfänger oder dergleichen (nicht dargestellt) ausgestattet ist.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- erste Fahrzeughälfte
- 3
- zweite Fahrzeughälfte
- 4
- zentrale Drehachse
- 5
- erste Trittfläche
- 6
- zweite Trittfläche
- 7
- erstes Antriebsrad
- 8
- zweites Antriebsrad
- 9
- erstes Gehäuseteil
- 10
- zweites Gehäuseteil
- 11
- (frei)
- 12
- Fahrzeugmitte
- 13
- erste Achse
- 14
- zweite Achse
- 15
- Fahrtrichtung
- 16
- erster Elektromotor
- 17
- zweiter Elektromotor
- 18
- elektronisches Steuergerät
- 19
- erste Sensoreinheit
- 20
- zweite Sensoreinheit
- 21
- (frei)
- 22
- Aufrichtbewegung der ersten Fahrzeughälfte
- 23
- Aufrichtbewegung der zweiten Fahrzeughälfte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202014010564 U1 [0005, 0005]
