EP3601026A1 - Verfahren und steuergerät zur steuerung eines motorantriebs - Google Patents

Verfahren und steuergerät zur steuerung eines motorantriebs

Info

Publication number
EP3601026A1
EP3601026A1 EP18717245.7A EP18717245A EP3601026A1 EP 3601026 A1 EP3601026 A1 EP 3601026A1 EP 18717245 A EP18717245 A EP 18717245A EP 3601026 A1 EP3601026 A1 EP 3601026A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
manual
motor drive
movement
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18717245.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Dittmer
Hans-Christian Haag
Sebastian Kaefer
Stefan Gering
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brake Force One GmbH
Original Assignee
Brake Force One GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brake Force One GmbH filed Critical Brake Force One GmbH
Publication of EP3601026A1 publication Critical patent/EP3601026A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K3/00—Bicycles
    • B62K3/002—Bicycles without a seat, i.e. the rider operating the vehicle in a standing position, e.g. non-motorized scooters; non-motorized scooters with skis or runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a motor drive, a
  • Control unit for carrying out the method and a vehicle with the
  • Control unit The subject of the present invention is also a
  • Control devices are known, for example, for electrically assisted
  • the scooter is driven by an executed by means of a foot of the driver repulsion. Subsequently, a arranged on the scooter motor drive means of the control device is automatically controlled such that the scooter keeps the speed after the repulsion movement for a certain period of time constant or a decrease in the
  • a scooter with an electric motor is known, wherein the electric motor is designed to support by means of a driving force acceleration of the scooter during a repelling movement with a foot of a driver.
  • Motor drive a driven by means of a manual repulsion movement
  • the sensor signal represents at least one value of a characteristic of the manual repulsion movement
  • Target value of the final speed of the manual repulsion movement is.
  • the subject matter of the present invention is furthermore a control device for carrying out the method, a vehicle with the control device, a motor drive and at least one sensor element and a computer program.
  • a method for controlling a motor drive can be understood as a control method for a motor drive.
  • the steps of the method can be performed, for example, by means of a computer program set up for this purpose on a control unit.
  • motor drive which is adapted to transmit an engine power to a vehicle or to apply an engine power to a vehicle. Under an engine power can under the present
  • Motor drive is designed to transmit a drive force to the vehicle by means of a drive torque and / or a braking force to the vehicle by means of a braking torque.
  • the motor drive is designed, the
  • the motor drive may be, for example, an electric motor or an internal combustion engine.
  • the motor drive is designed, a
  • manual drive movement in particular a manual repelling movement, by means of a drive torque to assist motor and / or a
  • a manual repulsive movement can be understood to mean a repulsive or suppressive movement of a person with his or her body or with a body part on a surface.
  • the body part may be, for example, a foot or a hand.
  • the area may be the area on which the vehicle is moving,
  • the vehicle may be designed as a scooter.
  • the manual repulsion movement is preferably performed with the foot, that is, in other words, as a pedestrian repulsion movement.
  • the repelling takes place on a surface such as a pedal or a handrim.
  • the vehicle may, for example, also be a bicycle or a wheelchair.
  • the repelling takes place for example on a water surface or in the water, so that the vehicle can also be a pedalo or a rowing boat.
  • a sensor signal can be understood to mean an analog or digital signal which is designed to transmit information.
  • the signal can be sent by a sensor and by a sensor
  • Control unit be receivable.
  • the sensor signal may be composed of the signals of various sensors.
  • the sensor signal can be processed by signal processing.
  • an end speed of a manual repulsion movement can be understood as meaning the speed of the vehicle when the manual repulsion movement ends.
  • the final velocity of the manual repulsion motion may be the maximum velocity during the manual repulsion movement.
  • Repelling motion may be a defined value of
  • Memory unit of a control unit is stored. It is conceivable that too
  • the determined target value of the end velocity may be the value of the end velocity which, in the case of an analogously executed characteristic manual
  • Repelling movement is achieved with the motor drive deactivated. It is also conceivable that the determined target value of the end velocity is smaller than the value of
  • Final speed is, which is achieved with an analogously executed characteristic manual repulsion movement with deactivated motor drive.
  • Vehicle is assisted during the manual repulsion movement by means of the engine power.
  • a target value of the final speed of the manual repulsion movement is determined by means of a parameter of the manual repulsion movement and the motor drive is controlled such that the value achieved by means of the manual repulsion movement and the engine power
  • Final speed of the manual repulsion movement is equal to the determined target value of the final speed of the manual repulsion movement.
  • Repelling movement achieved operating state of the engine drive is the midteis of the method achieved final speed of the vehicle greater than or equal to or less than in a executed by the driver with deactivated motor drive manual repulsion movement. Consequently, the inventive method and the control unit according to the invention optionally allow a less physically strenuous, comfortable or a sporty, physical fitness training locomotion with the vehicle.
  • the motor drive is put into an operating state in which the motor drive during the manual repulsion movement a driving force applied to the vehicle to assist an acceleration of the vehicle in the manual repulsion movement by means of the driving force.
  • This configuration allows the driver to achieve the determined ornamental value of the end speed of the manual repulsion movement due to the additional driving force of the motor drive with less effort.
  • the driver can achieve a higher end speed in the manual repulsion motion than in a manual repulsion motion without
  • Repelling movement is a typically achievable with such a manual repulsion movement change in the speed of the vehicle can be determined.
  • the motor drive can be controlled such that the to achieve the
  • Speed change necessary energy is applied to a first portion of the driver of the vehicle and to a second portion of the motor drive.
  • the control unit is programmable such that, for example, in a comfort mode, the proportion of energy to be applied by the driver is significantly smaller than the energy to be applied by the motor drive. It is also conceivable that the control unit is programmable such that, for example, in a
  • Initial range of the manual repulsion movement is received. It is conceivable that immediately after a detection of a manual repulsion movement, for example by means of the sensor signal, a control signal is transmitted to the motor drive to enable the motor drive in an operating state in which the motor drive applies an engine power to the vehicle. This allows the motor drive to apply an engine force to the vehicle for as long a period as possible during the manual repulsion movement to achieve the determined target value of the end speed of the manual repulsion movement.
  • the sensor signal is at least one element
  • Spatial axis can be understood in the context of the present invention, a rotation axis, in particular a roll axis, a pitch axis or a yaw axis.
  • the vehicle By pushing away from a surface of the vehicle, the vehicle accelerates and increases its speed.
  • the beginning of the manual repulsion movement can be determined, for example, from the fact that the
  • Speed increases. It is also conceivable that the driver tilts at least a part of the vehicle about a spatial axis and / or the driver shifts his body weight on the vehicle, in particular away from a distribution of the body weight during a manual repulsion movement temporally upstream coasting phase of the vehicle.
  • the manual repulsion movement is stopped by the driver of the vehicle by returning his body or a body part to a starting position similar to a position before the manual repulsion movement.
  • the completion of the manual repulsion movement can be detected, for example, by the fact that the acceleration changes its mathematical sign and / or the
  • the driver can choose by a manual version chosen by him
  • Course represents, in the method detects a manual repulsion movement and different manual repulsion movements are distinguished from each other. This makes it possible, the temporal course of a manual repulsion movement or at least one value of a detected characteristic of a manual repulsion movement with a stored by means of a storage unit amount of time histories of manual repulsive movements or with stored values of the characteristic of manual repulsion movements by means of a
  • Each stored time history or each value of the stored characteristic can be a
  • Absteth is assigned to the vehicle to be transmitted total energy. From the current speed of the vehicle and the transmitted
  • Total energy can be deduced to a target value of the final rate of manual repulsion movement. It is advantageous if, for determining the final speed of the manual repulsion movement, the total mass of
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control device for carrying out a method for controlling a motor drive with two
  • Figure 2a-h is a schematic diagram of the progress of a
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a scooter designed as a scooter
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method for controlling a
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 10 for controlling a
  • Motor drive 12 and a control unit 10 is shown schematically.
  • control unit 10 is electronically coupled to a first sensor element 14, a second sensor element 16 and the motor drive 12.
  • the control unit 10 on an interface, not shown, by means of which the first sensor element 14 and the second sensor element 16 are connected to the control unit 10 wired electronically coupled.
  • the interface is designed to electronically couple the first sensor element 14 and the second sensor element 16 to the control unit 10 wirelessly.
  • the control unit 10 for the motor drive 12 is designed to receive the sensor signal S1 from the first sensor element 14 and the sensor signal S2 from the second sensor element 16 and to transmit a control signal S3 to the motor drive 12.
  • the control unit 10 has a memory unit 18, a computing unit 19 and a comparison unit 20.
  • the sensor signal S1 represents a characteristic of the manual
  • the sensor signal S1 represents the one of a driver of a vehicle which can be driven by means of a manual repulsion movement during the manual repulsion movement
  • the control unit 10 is arranged on the vehicle.
  • the sensor signal S1 represents an acceleration of the vehicle or a speed of the vehicle or an angular velocity about a spatial axis of the vehicle or a time course of the variables mentioned.
  • the sensor signal S2 represents a parameter for a speed of the vehicle.
  • the sensor signal S2 represents a rotational speed of a wheel of the vehicle. It is conceivable that the sensor signal S1 and the
  • Sensor signal S2 are identical and represent the speed of the vehicle.
  • the force sensor 14 is designed to transmit information about the force transmitted by the driver to the carrier structure of the vehicle to the control unit 10 by means of the sensor signal S1 transfer.
  • Carrier structure of the vehicle may be arranged.
  • the first sensor element 14 can also be used as an acceleration sensor 14 or as
  • the second sensor element 6 is a
  • Speed sensor 16 is a Hall sensor 16.
  • the speed sensor 16 is configured to transmit information about the speed of the vehicle by means of the sensor signal S2 to the control unit 10.
  • the control unit 10 is designed to continuously receive, by means of the interface, a value of the force transmitted by the driver to the carrier structure of the vehicle, represented by the sensor signal S1, and a value of the speed of the vehicle represented by the sensor signal S2.
  • the control unit 10 is configured to determine the received value of the force transmitted to the vehicle by the driver and the value of
  • control unit 10 is formed continuously by means of the stored
  • Sensor signals S1 continuously represent the time course of the force transmitted by the driver to the support structure of the vehicle with a stored in the storage unit 18 amount of characteristic time profiles of the force transmitted from the driver to the support structure of the vehicle during the manual repulsion movement by means of the comparison unit 20 to compare.
  • the control unit 10 is designed to detect a characteristic manual repulsion movement by this comparison.
  • the manual repulsion movement by means of a foot of the driver for example, as follows
  • the force exerted by the driver on the scooter frame is initially increased by the movement of the driver's foot in a direction of travel of the vehicle. Subsequently, the transmitted by the driver to the support structure of the vehicle force takes place by placing the driver's foot on a surface of the
  • Tretrollers strong or impulsive Upon completion of the manual repulsion movement, the driver positions his body, in particular his foot, in a position taken prior to the manual repulsion movement
  • Repelling movement of the force exerted by the driver on the scooter frame force is not or not only as described along the direction of travel of the
  • Tretrollers changes, but along a spatial direction, which is different from the direction of travel of the scooter. Characteristic is due to the touchdown of a foot on the ground of the scooter, the change in the force in a direction in space, which is perpendicular to the direction of travel of the scooter.
  • the control unit 10 is designed to select by means of the comparison unit 20 from the stored amount of the characteristic time profiles of the force transmitted from the driver to the support structure of the vehicle, a time course which the least deviation from the temporal
  • the control unit 10 is designed, by means of the memory unit 18, for each of the stored characteristic time profiles of the force transmitted by the driver to the carrier structure of the vehicle during the manual
  • control unit 10 is designed based on the determined by means of the comparison unit 20
  • control unit 10 is designed to determine a target value of a final speed of the current manual repulsion movement by means of the arithmetic unit 19.
  • target value of the final velocity of the current manual repulsion movement is the sum of the value of the velocity at the beginning of the manual repulsion movement and that by means of the
  • Comparison unit 20 determined speed change.
  • the control unit 10 is configured to transmit the control signal S3 to the motor drive 12 to place the motor drive 12 in an operating state in which the motor drive 12 transmits an engine power to the vehicle as described below such that the value of the speed of the vehicle a time end of the manual repulsion movement corresponds to the determined target value of the final speed of the vehicle.
  • Figure 2a-h is a schematic diagram of the progress of a vehicle with a motor drive 12, one in a support structure of
  • Vehicle arranged force sensor, a speed sensor, an acceleration sensor and a control unit 10 for controlling the
  • Motor drive 12 shown In the locomotion shown in the flowcharts in Figure 2a-d of the motor drive 12 is set only after completion of a manual repelling movement in an operating state in which the motor drive 12 applies an engine power M to the vehicle. In contrast, the one shown in the flowcharts in FIGS. 2e-h
  • FIGS. 2a and 2e show a speed v of the vehicle as a function of the time t.
  • FIGS. 2b and 2f show an acceleration a of the vehicle as a function of the time t.
  • FIGS. 2c and 2g show a force F as a function of time t transmitted by a driver of the vehicle during a manual repulsion movement to the carrier structure of the vehicle.
  • FIGS. 2d and 2h show the engine power M or driving force M transmitted to the vehicle by the motor drive 12 as a function of the time t.
  • the time course of the movement of the vehicle is in six different successive phases I, II, III, IV, V, VI in Figure 2a-d or ⁇ , II ', III', IV, V, VI 'in Figure 2e-h divided.
  • Phase I the driver of the vehicle accelerates by means of a first manual
  • the force F transmitted by the driver to the carrier structure of the vehicle is constant in phase I and, in this exemplary embodiment, results in a constant acceleration a of the vehicle.
  • the force F is smaller than in a phase in which the driver is not manual
  • Repelling movement It is also conceivable that the force F during the manual repulsion movement is greater than in a phase in which the driver does not execute a manual repulsion movement.
  • Phase II begins at the end of the first manual repulsion movement.
  • the driver does not perform a manual repulsion movement. That is, in other words, the driver performs no movement, by means of which an acceleration a or a force F is transmitted to the vehicle. It is conceivable that the force on the support structure of the vehicle during phases in which no manual repulsion movement is performed assumes a constant value that is non-zero and different from the value of the force during the manual repulsion movement.
  • the completion of the first manual repelling movement can be detected, for example, by means of an acceleration sensor via a change of sign of the acceleration of the vehicle.
  • an acceleration sensor via a change of sign of the acceleration of the vehicle.
  • Motor drive 12 is placed in an operating state in which the motor drive 12 by means of a torque applying a driving force M to the vehicle to the value of the received from the speed sensor
  • the motor drive 12 is automatically placed in phase III in an operating state in which the motor drive 12 no engine power M on the vehicle so that the vehicle due to
  • phase IV the driver of the vehicle accelerates the vehicle in analogy to phase I by means of a second manual repulsion movement.
  • the driver exerts the force F on the support structure of the vehicle.
  • the force F transmitted by the driver to the support structure of the vehicle or the acceleration a of the vehicle in phase IV is constant and greater in magnitude than the force F or acceleration a in phase I.
  • the driver achieves a greater absolute speed by means of the second manual repulsion movement and a greater speed difference between the start time of the second manual repulsion movement and the
  • Phase V begins at the end of the second manual repulsion motion.
  • the driver does not perform a manual repulsion movement. That is, in other words, the driver performs no movement, by means of which an acceleration a or a force F is transmitted to the vehicle.
  • the motor drive 12 is put into an operating state in which the motor drive 12 applies a driving force F to the vehicle by means of a torque in order to keep the value of the speed constant over time and to prevent the vehicle from rolling out.
  • the motor drive 12 is automated in phase VI in a
  • phase ⁇ the driver of the vehicle accelerates the vehicle by means of a third manual repulsion movement.
  • the driver exerts the force F on the support structure of the vehicle.
  • the driver's on the support structure the vehicle transmitted force F and the acceleration a of the vehicle is constant in a time-first subphase l'i of the phase.
  • the controller 10 continuously receives a current value of a
  • the current value of the acceleration a of the vehicle and the current value of the force F transmitted to the carrier structure of the vehicle by the driver are stored by means of a memory unit. Detects the controller 10 by means of a
  • a speed difference of the vehicle is stored for each time course of the force F on the carrier structure of the vehicle.
  • Speed difference of the vehicle may be, for example, the difference in speed, which the driver of the vehicle by means of the time course of the force F without the assistance of the motor drive 12 to one of the current manual repulsion motion ahead in time
  • a target value of the speed difference for the current manual repulsion movement can be determined by means of the comparison unit.
  • a target value of the final speed of the current manual repulsion movement can be calculated by adding the speed of the vehicle at the beginning of the manual repulsion movement with the determined speed difference.
  • the driving force M applies to the vehicle.
  • the motor drive 12 transmits the driving force M to the vehicle as described below in such a manner that the speed v of the vehicle after completion of the repulsion movement corresponds to the target value of the final speed of the repulsion movement.
  • control unit 12 receives from the speed sensor the current speed v of the vehicle and from the force sensor, the current force F exerted by the driver on the support structure of the vehicle F. If the driver of the vehicle in subphase l'ii increases the absolute value of the vehicle to the support structure Vehicle transmitted force compared to the determined stored time course of the force F transmits the
  • the motor drive transmits a braking force to the vehicle.
  • the phases ⁇ and III proceed analogously to the phases II and III.
  • phase IV the driver of the vehicle accelerates the vehicle analogously to phase I 'by means of a fourth manual repulsion movement.
  • the driver exerts the force F on the support structure of the vehicle.
  • Vehicle is in a temporally first subphase IV i of the phase IV constant and magnitude greater than the force F or acceleration a in phase ⁇ . Analogous to the phase, the storage unit continuously updates the current
  • Speed difference for the current manual repulsion motion can be determined.
  • a target value of the final speed of the current manual repulsion movement can be calculated by the
  • the driving force M applies to the vehicle.
  • the motor drive 12 is controlled as described above such that the
  • Speed v of the vehicle after completion of the repulsion movement corresponds to the determined target value of the final speed of the repulsion movement.
  • Phases V and VI are analogous to phases V and VI.
  • Figure 3 a vehicle or a scooter is shown, wherein the
  • the vehicle 22 or the scooter 22 has a motor drive 12, a control unit 10 for the motor drive 12 and seven sensor elements 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36. Furthermore, the scooter 22 has a support structure 38, two
  • the support structure 38 is as Tretroller(mechanical 38 respectively
  • Scooter frame 38 is formed.
  • the support structure 38 has a tread area
  • the tread area 48 has a footboard 50.
  • the tread area 48 serves to accommodate a person to be transported, in particular a driver.
  • the support structure 38 is thus designed to receive or carry a person to be conveyed by the scooter 22.
  • the control unit 10 At a front in a direction of travel 52 of the scooter 22 front portion 54 of the support structure 38, the control unit 10, a rotation rate sensor 34 and an acceleration sensor 32 are arranged.
  • the rotation rate sensor 34 is designed to detect an inclination of the kick scooter 22 relative to a horizontal plane, for example, uphill or downhill travel and / or pendulum-type movements transmitted to the scooter 22 by the driver during the manual repulsion movement.
  • Acceleration sensor 32 is designed to detect accelerations exerted on scooter 22 during travel by means of vehicle 22, in particular during the manual repulsion movement of the driver.
  • Acceleration sensor 32 and yaw rate sensor 34 may be in their
  • Entity be designed as a six-axis inertial measuring unit.
  • the six-axis inertial measurement unit accelerations along three different, in particular three orthogonal, spatial directions and
  • the change in the acceleration detected by means of the acceleration sensor 32 can be analyzed by the control unit 10.
  • the time profile of the gradient of the acceleration is evaluated and compared by means of the comparison unit 20 with characteristic time profiles of the gradient of the acceleration.
  • a third force sensor 28 is arranged.
  • the force sensors 24, 26, 28 are designed to detect the force exerted by the driver on the carrier structure 38 as described in FIG.
  • the force sensors 24, 26, 28 are strain gauges 24, 26, 28.
  • the force sensors 24, 26, 28 are designed to have relative and / or absolute values of the pressure forces on the force sensors 24, 26, 28
  • Scooter 22 to detect. It is conceivable that the force sensors 24, 26, 28 in such a way are arranged on the scooter 22 that from the sensor signals of the force sensors 24, 26, 28 can be determined whether both feet of the driver of the scooter 22 are on the running board 50. By this arrangement of the force sensors 24, 26, 28 is the manual repulsion of other, not executed by the driver as a manual repulsive motion body movements distinguishable.
  • the handlebar 44 is rod-shaped and rotatably mounted to the support structure 38.
  • the handlebar 44 has a handlebar 46 and a fourth force sensor 30.
  • the fourth force sensor 30 is designed to detect pressure forces and / or tensile forces exerted on the handlebar 44 during the manual repulsion movement of the driver.
  • the force sensors 24, 26, 28, 30 are formed in the manual
  • Tretrollers 22 and designed as an electric motor 12 motor drive 12 is arranged.
  • a speed sensor 36 is arranged in the area of the rear wheel 42.
  • the speed sensor 36 detects the rotational speed of the rear wheel 42. From the rotational speed of the rear wheel 42, the
  • Control unit 10 the speed of scooter 22 determine.
  • the speed sensor 36 is a Hall sensor 36.
  • the rear wheel 42 is coupled to the electric motor 12.
  • the electric motor 12 is configured to transmit a torque to the rear wheel 42.
  • the four force sensors 24, 26, 28, 30, the acceleration sensor 32, the rotation rate sensor 34, the speed sensor 36 and the electric motor 12 are electronically coupled to the controller 10.
  • the sensors 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 and the electric motor 2 are electronically connected to the controller 10 via a cable connection.
  • Coupling connectionless be realized via a radio signal.
  • the control device 10 described in FIG. 1 is used to control the motor drive 12, as shown in FIG. 2 and subsequently described in FIG. 4.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method for controlling a
  • step 110 the method begins.
  • step 120 the controller 10 receives the sensor signal S1 from the first sensor element 14, the first
  • Sensor element 14 is a force sensor 14 and the sensor signal S1, the value of the force exerted by the driver on the support structure of the vehicle force
  • control unit 10 stores the sensor signal S1 by means of the memory unit 18.
  • Step 120 is executed periodically, so that in the
  • Memory unit 18 of the control unit 10 is a time course of the force exerted by the driver on the vehicle force is stored.
  • step 130 the control unit 10 compares by means of the comparison unit 20 the time profile of the force exerted by the driver on the support structure of the vehicle with stored in the memory unit 18 characteristic time profiles of the driver during a manual
  • the controller 10 may initially be a manual
  • step 140 the control unit 10 determines a target value for the final speed of the manual repulsion movement by means of the comparison unit 20 and / or the arithmetic unit 19. It is conceivable that saved to everyone
  • step 150 the controller 10 transmits the control signal S3 to the motor driver 12 to place the motor drive 12 in an operating state in which the motor drive 12 transmits an engine power to the vehicle 22.
  • the control unit 10 receives and stores in step 160 of a
  • Speed sensor 16 a sensor signal S2, which represents the current value of the speed of the vehicle. In addition, this receives and stores
  • step 170 the motor drive compares the current value of the speed with the target value of the speed. If the current value of the speed is less than or greater than the target value of the end speed, the method proceeds to step 150.
  • the control unit 10 transmits the control signal S3 to the motor drive 12 such that the vehicle is accelerated by means of a drive force or braked by means of a braking force.
  • the control unit 10 compares, by means of the comparison unit 20, the time profile of the force exerted by the driver on the support structure of the vehicle with stored in the memory unit 16 characteristic time profiles of the force exerted by the driver during a manual repulsion movement on the support structure of the vehicle to a Timing end of the manual repulsion movement to detect.
  • the process ends in step 180 and starts again in step 110.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the
  • Embodiment according to an embodiment both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Abstract

Verfahren (100) zur Steuerung eines Motorantriebs eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten: - Empfangen (120) mindestens eines Sensorsignals während der manuellen Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert; - Vergleichen (130) des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln; - Übertragen (150) eines Steuersignals an den Motorantrieb in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, wobei der Wert der mitteis der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Steuergerät zur Steuerung eines Motorantriebs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motorantriebs, ein
Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit dem
Steuergerät. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein
Computerprogramm.
Bekannt sind Steuervorrichtungen beispielsweise für elektrisch unterstützte
Tretroller. Hierbei wird der Tretroller durch eine mittels eines Fußes des Fahrers ausgeführte Abstoßbewegung angetrieben. Anschließend wird ein am Tretroller angeordneter Motorantrieb mittels der Steuervorrichtung automatisiert derart angesteuert, dass der Tretroller die Geschwindigkeit nach der Abstoßbewegung für eine gewisse Zeitdauer konstant hält beziehungsweise eine Abnahme der
Geschwindigkeit beim Ausrollen des Tretrollers verlangsamt.
Aus der US 2014 0196968 A1 ist ein Tretroller mit einem Elektromotor bekannt, wobei der Elektromotor ausgebildet ist, mittels einer Antriebskraft eine Beschleunigung des Tretrollers während einer Abstoßbewegung mit einem Fuß eines Fahrers zu unterstützen.
Offenbarung der Erfindung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines
Motorantriebs eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren
Fahrzeugs zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten:
- Empfangen mindestens eines Sensorsignals während der manuellen
Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert; - Vergleichen des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen
Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln;
- Übertragen eines Steuersignals an den Motorantrieb in Abhängigkeit von dem
Sensorsignal, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt,
wobei der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten
Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens, ein Fahrzeug mit dem Steuergerät, einem Motorantrieb und mindestens einem Sensorelement sowie ein Computerprogramm.
Unter einem Verfahren zur Steuerung eines Motorantriebs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren für einen Motorantrieb verstanden werden. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise mittels eines dafür eingerichteten Computerprogramms auf einem Steuergerät ausgeführt werden.
Unter einem Motorantrieb kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein
motorischer Antrieb verstanden werden, der ausgebildet ist, eine Motorkraft auf ein Fahrzeug zu übertragen beziehungsweise eine Motorkraft auf ein Fahrzeug aufzubringen. Unter einer Motorkraft kann im Rahmen der vorliegenden
Erfindung eine Antriebskraft und/oder eine Bremskraft verstanden werden. Der
Motorantrieb ist ausgebildet, mittels eines Antriebsmoments eine Antriebskraft auf das Fahrzeug und/oder mittels eines Bremsmoments eine Bremskraft auf das Fahrzeug zu übertragen. Beispielsweise ist der Motorantrieb ausgebildet, das
Antriebsmoment und/oder das Bremsmoment auf mindestens ein Rad des
Fahrzeugs zu übertragen. Der Motorantrieb kann zum Beispiel ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor sein. Der Motorantrieb ist ausgebildet, eine
manuelle Antriebsbewegung, insbesondere eine manuelle Abstoßbewegung, mittels eines Antriebsmoments motorisch zu unterstützen und/oder eine
manuelle Abstoßbewegung mittels eines Bremsmoments zu hemmen. Denkbar ist, dass der Motorantrieb beim Bremsen freiwerdende Bremsenergie rekuperiert beziehungsweise zurückgewinnt. Unter einer manuellen Abstoßbewegung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine abstoßende oder abdrückende Bewegung einer Person mit ihrem Körper oder mit einem Körperteil an einer Fläche verstanden werden. Bei dem Körperteil kann es sich beispielsweise um einen Fuß oder eine Hand handeln. Bei der Fläche kann es sich um die Fläche handeln, auf weicher die Fortbewegung des Fahrzeugs erfolgt,
beispielsweise ein Untergrund. Hierbei kann das Fahrzeug als Tretroller ausgebildet sein. Dabei wird die manuelle Abstoßbewegung bevorzugt mit dem Fuß, das heißt, mit anderen Worten, als peduelle Abstoßbewegung ausgeführt. Auch ist jedoch denkbar, dass das Abstoßen an einer Fläche wie beispielsweise einem Pedal oder einem Greifreifen erfolgt. Demnach kann es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise auch um ein Fahrrad oder einen Rollstuhl handeln. Denkbar ist auch, dass das Abstoßen beispielsweise an einer Wasseroberfläche beziehungsweise im Wasser erfolgt, so dass das Fahrzeug auch ein Tretboot oder ein Ruderboot sein kann.
Unter einem Sensorsignal kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein analoges oder digitales Signal verstanden werden, das ausgebildet ist, Informationen zu übertragen. Das Signal kann von einem Sensor aussendbar und von einem
Steuergerät empfangbar sein. Das Sensorsignal kann aus den Signalen verschiedener Sensoren zusammengesetzt sein. Das Sensorsignal kann mittels Signalverarbeitung bearbeitbar sein.
Unter einer Endgeschwindigkeit einer manuellen Abstoßbewegung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei Beendigung der manuellen Abstoßbewegung verstanden werden. Die Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung kann die Maximalgeschwindigkeit bei der manuellen Abstoßbewegung sein.
Bei dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen
Abstoßbewegung kann es sich um einen definierten Wert der
Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs handeln, der zum Beispiel in einer
Speichereinheit eines Steuergeräts gespeichert ist. Denkbar ist, dass zu
verschiedenen Werten einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung
unterschiedliche Endgeschwindigkeiten gespeichert sind. Beispielsweise kann der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit der Wert der Endgeschwindigkeit sein, der bei einer analog ausgeführten charakteristischen manuellen
Abstoßbewegung bei deaktiviertem Motorantrieb erzielt wird. Denkbar ist auch, dass der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit kleiner als der Wert der
Endgeschwindigkeit ist, der bei einer analog ausgeführten charakteristischen manuellen Abstoßbewegung bei deaktiviertem Motorantrieb erzielt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Steuergerät
ermöglichen eine Ansteuerung des Motorantriebs derart, dass ein Fahrer des
Fahrzeugs während der manuellen Abstoßbewegung mittels der Motorkraft unterstützt wird. Hierbei wird im Gegensatz zum Stand der Technik mittels einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ermittelt und der Motorantrieb derart angesteuert, dass der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten
Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist. Dadurch kann der Fahrer mittels einer charakteristischen manuellen Abstoßbewegung den Motorantrieb in einen definierten Betriebszustand versetzen, in welchem der Motorantrieb eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, und ohne Betätigung eines Steuerelements auf die mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielte Endgeschwindigkeit Einfluss nehmen. In Abhängigkeit von dem mittels der charakteristischen manuellen
Abstoßbewegung erzielten Betriebszustand des Motorantriebs ist die mitteis des Verfahrens erzielte Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer oder gleich oder kleiner als bei einer von dem Fahrer bei deaktiviertem Motorantrieb ausgeführten manuellen Abstoßbewegung. Folglich ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Steuergerät wahlweise eine körperlich weniger anstrengende, komfortable oder eine sportliche, die körperliche Fitness trainierende Fortbewegung mit dem Fahrzeug.
Es ist vorteilhaft, wenn der Motorantrieb in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem der Motorantrieb während der manuellen Abstoßbewegung eine Antriebskraft auf das Fahrzeug aufbringt, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs bei der manuellen Abstoßbewegung mittels der Antriebskraft zu unterstützen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es dem Fahrer, den ermittelten Zierwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufgrund der zusätzlichen Antriebskraft des Motorantriebs mit geringerem Kraftaufwand zu erreichen. Alternativ kann der Fahrer aufgrund der zusätzlichen Antriebskraft des Motorantriebs eine höhere Endgeschwindigkeit bei der manuellen Abstoßbewegung erreichen als bei einer manuellen Abstoßbewegung ohne
Unterstützung mittels des Motorantriebs. Dadurch kann die zur Fortbewegung notwendige Muskelkraft reduziert und ein frühzeitiges Ermüden des Fahrers verhindert werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn eine von einem Fahrer des Fahrzeugs zum Erreichen des Zielwerts der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufzubringende
Energie mittels der Antriebskraft des Motorantriebs reduziert wird. Denkbar ist hierbei, dass die manuellen Abstoßbewegungen des Fahrers charakteristische zeitliche Verläufe aufweisen und bereits aus einem zeitlichen Beginn der manuellen
Abstoßbewegung eine typischerweise mit einer solchen manuellen Abstoßbewegung erzielbare Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelbar ist. Somit kann der Motorantrieb derart angesteuert werden, dass die zum Erreichen der
Geschwindigkeitsänderung notwendige Energie zu einem ersten Anteil von dem Fahrer des Fahrzeugs und zu einem zweiten Anteil von dem Motorantrieb aufgebracht wird. Denkbar ist, dass das Steuergerät derart programmierbar ist, dass beispielsweise in einem Komfortmodus der vom Fahrer aufzubringende Anteil der Energie deutlich kleiner als die vom Motorantrieb aufzubringende Energie ist. Denkbar ist auch, dass das Steuergerät derart programmierbar ist, dass beispielsweise in einem
Komfortmodus der vom Fahrer aufzubringende Anteil der Energie wesentlich größer ist als die vom Motorantrieb aufzubringende Energie. Dadurch kann der Fahrer in
Abhängigkeit von seiner körperlichen Verfassung entlastet werden, sodass eine komfortable Fortbewegung mittels des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sensorsignal während eines zeitlichen
Anfangsbereichs der manuellen Abstoßbewegung empfangen wird. Denkbar ist, dass unmittelbar nach einem Feststellen einer manuellen Abstoßbewegung beispielsweise mittels des Sensorsignals ein Steuersignal an den Motorantrieb übertragen wird, um den Motorantrieb in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt. Dadurch kann der Motorantrieb über einen möglichst langen Zeitraum während der manuellen Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringen, um den ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu erzielen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Sensorsignal zumindest ein Element
und/oder zumindest einen zeitlichen Verlauf eines Elements repräsentiert aus einer Gruppe bestehend aus: Stärke einer bei der manuellen Abstoßbewegung auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft, Höhe einer mittels der manuellen Abstoßbewegung ausgeübten Beschleunigung, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs. Unter einer
Raumachse kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Rotationsachse, insbesondere eine Wankachse, eine Nickachse oder eine Gierachse verstanden werden.
Durch das Abstoßen von einem Untergrund des Fahrzeugs wird das Fahrzeug beschleunigt und vergrößert seine Geschwindigkeit. Der Beginn der manuellen Abstoßbewegung kann zum Beispiel daran festgestellt werden, dass die
Beschleunigung ihr mathematisches Vorzeichen wechselt und/oder die
Geschwindigkeit anwächst. Denkbar ist auch, dass der Fahrer zumindest einen Teil des Fahrzeugs um eine Raumachse neigt und/oder der Fahrer sein Körpergewicht auf dem Fahrzeug verlagert, insbesondere weg von einer Verteilung des Körpergewichts während einer der manuellen Abstoßbewegung zeitlich vorgeordneten Ausrollphase des Fahrzeugs. Die manuelle Abstoßbewegung wird von dem Fahrer des Fahrzeugs beendet, indem er seinen Körper oder ein Körperteil in eine einer Position vor der manuellen Abstoßbewegung ähnliche Ausgangsposition zurückführt. Die Beendigung der manuellen Abstoßbewegung kann zum Beispiel daran festgestellt werden, dass die Beschleunigung ihr mathematisches Vorzeichen wechselt und/oder die
Geschwindigkeit nicht weiter anwächst und/oder der Fahrer sein Körpergewicht auf dem Fahrzeug verlagert, insbesondere hin zu einer der Verteilung des Körpergewichts vor der manuellen Abstoßbewegung vergleichbaren Verteilung des Körpergewichts.
Der Fahrer kann durch eine von ihm gewählte Ausführung der manuellen
Abstoßbewegung die physikalischen Größen Stärke der bei auf das Fahrzeug übertragenen Kraft, Beschleunigung des Fahrzeugs, Geschwindigkeit des Fahrzeugs und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine Raumachse des Fahrzeugs sowie den zeitlichen Verlauf aller genannten physikalischen Größen während der manuellen Abstoßbewegung beeinflussen. Folglich kann mittels eines Sensorsignals, das zumindest eine der genannten physikalischen Größen und/oder deren zeitlichen
Verlauf repräsentiert, bei dem Verfahren eine manuelle Abstoßbewegung erkannt und verschiedene manuelle Abstoßbewegungen voneinander unterschieden werden. Dadurch ist es möglich, den zeitlichen Verlauf einer manuellen Abstoßbewegung beziehungsweise mindestens einen Wert einer erfassten Kenngröße einer manuellen Abstoßbewegung mit einer mittels einer Speichereinheit gespeicherten Menge von zeitlichen Verläufen von manuellen Abstoßbewegungen beziehungsweise mit gespeicherten Werten der Kenngröße von manuellen Abstoßbewegungen mittels einer
Verglefchseinheit eines Steuergeräts zu vergleichen. Jedem gespeicherten zeitlichen Verlauf beziehungsweise jedem Wert der gespeicherten Kenngröße kann eine
Endgeschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeitsänderung zugeordnet sein.
Dadurch kann besonders präzise auf einen von dem Fahrer beabsichtigen Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung geschlossen werden.
Denkbar ist auch, dass jedem gespeicherten zeitlichen Verlauf beziehungsweise jedem Wert der gespeicherten Kenngröße eine vom Motorantrieb bei der manuellen
Abstoßbewegung auf das Fahrzeug zu übertragende Gesamtenergie zugeordnet ist. Aus der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der zu übertragenden
Gesamtenergie kann auf einen Ziel wert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung geschlossen werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zur Ermittlung der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung die Gesamtmasse von
Fahrzeug und mittels des Fahrzeugs beförderten Personen sowie die auftretende Fahrwiderstände wie beispielsweise die Hangabtriebskraft oder die Rollreibungskraft berücksichtigt werden.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung eines Motorantriebs mit zwei
Sensorelementen und einem Motorantrieb;
Figur 2a-h ein schematisches Verlaufsdiagramm der Fortbewegung eines
Fahrzeugs mit einem Motorantrieb, mehreren Sensorelementen und einem Steuergerät;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines als Tretroller ausgebildeten
Fahrzeugs mit einem Motorantrieb, mehreren Sensorelementen und einem Steuergerät zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung des
Motorantriebs; Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines
Motorantriebs.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Steuerung eines
Motorantriebs 12 beziehungsweise eines Steuergeräts 10 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 10 zur Steuerung des Motorantriebs 12
beziehungsweise das Steuergerät 10 ist mit einem ersten Sensorelement 14, einem zweiten Sensorelement 16 und dem Motorantrieb 12 elektronisch gekoppelt. Hierzu weist das Steuergerät 10 eine nicht dargestellte Schnittstelle auf, mittels derer das erste Sensorelement 14 und das zweite Sensorelement 16 mit dem Steuergerät 10 drahtgebunden elektronisch koppelbar sind. Alternativ ist die Schnittstelle ausgebildet, das erste Sensorelement 14 und das zweite Sensorelement 16 mit dem Steuergerät 10 drahtlos elektronisch zu koppeln. Das Steuergerät 10 für den Motorantrieb 12 ist ausgebildet, das Sensorsignal S1 von dem ersten Sensorelement 14 und das Sensorsignal S2 von dem zweiten Sensorelement 16 zu empfangen sowie ein Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 zu übertragen. Das Steuergerät 10 weist eine Speichereinheit 18, eine Recheneinheit 19 und eine Vergleichseinheit 20 auf.
Das Sensorsignal S1 repräsentiert eine Kenngröße der manuellen
Abstoßbewegung. In diesem Ausführungsbeispiel repräsentiert das Sensorsignal S1 die von einem Fahrer eines mittels einer manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs bei der manuellen Abstoßbewegung auf eine
Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübte Kraft. Hierbei ist das Steuergerät 10 an dem Fahrzeug angeordnet. Denkbar ist auch, dass das Sensorsignal S1 eine Beschleunigung des Fahrzeugs oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs oder einen zeitlichen Verlauf der genannten Größen repräsentiert. Das Sensorsignal S2 repräsentiert eine Kenngröße für eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Zum Beispiel repräsentiert das Sensorsignal S2 eine Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs. Denkbar ist, dass das Sensorsignal S1 und das
Sensorsignal S2 identisch sind und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentieren.
Bei dem ersten Sensorelement 14 handelt es sich um einen Kraftsensor 14. Beispielsweise ist der Kraftsensor 14 ein Dehnungsmessstreifen 14. Der Kraftsensor 14 ist ausgebildet, Informationen über die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft mittels des Sensorsignals S1 an das Steuergerät 10 zu übertragen. Dazu kann der Kraftsensor 14 in der
Trägerstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Alternativ kann das erste Sensorelement 14 auch als Beschleunigungssensor 14 oder als
Geschwindigkeitssensor 14 oder als Drehratensensor 14 oder als eine
Kombination der genannten Sensoren ausgebildet sein.
Bei dem zweiten Sensorelement 6 handelt es sich um einen
Geschwindigkeitssensor 16. Beispielsweise ist der Geschwindigkeitssensor 16 ein Hallsensor 16. Der Geschwindigkeitssensor 16 ist ausgebildet, Informationen über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels des Sensorsignals S2 an das Steuergerät 10 zu übertragen.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Schnittstelle einen von dem Sensorsignal S1 repräsentierten Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft und einen von dem Sensorsignal S2 repräsentierten Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich zu empfangen. Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, den empfangenen Wert der von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragenen Kraft und den Wert der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich zu speichern. Weiterhin ist das Steuergerät 10 ausgebildet, kontinuierlich den mittels der gespeicherten
Sensorsignale S1 repräsentierten zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft mit einer in der Speichereinheit 18 gespeicherten Menge von charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft während der manuellen Abstoßbewegung mittels der Vergleichseinheit 20 kontinuierlich zu vergleichen. Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, durch diesen Vergleich eine charakteristische manuelle Abstoßbewegung zu erkennen.
Ist das Fahrzeug als Tretroller ausgebildet, ist die manuelle Abstoßbewegung mittels eines Fußes des Fahrers beispielsweise folgendermaßen
charakteristisch: Zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung wird die von dem Fahrer auf den Tretrollerrahmen ausgeübte Kraft durch die Bewegung des Fußes des Fahrers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs zunächst erhöht. Anschließend nimmt die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft durch ein Aufsetzen des Fußes des Fahrers auf einem Untergrund des
Tretrollers stark beziehungsweise impulsartig ab. Bei Beendigung der manuellen Abstoßbewegung positioniert der Fahrer seinen Körper, insbesondere seinen Fuß in eine vor der manuellen Abstoßbewegung eingenommene
Ausgangsposition. Denkbar ist auch, dass während der manuellen
Abstoßbewegung die von dem Fahrer auf den Tretrollerrahmen ausgeübte Kraft sich nicht oder nicht nur wie beschrieben entlang der Fahrtrichtung des
Tretrollers ändert, sondern entlang einer Raumrichtung, die von der Fahrtrichtung des Tretrollers verschieden ist. Charakteristisch ist aufgrund des Aufsetzens eines Fußes auf dem Untergrund des Tretrollers die Veränderung der Kraft in einer Raumrichtung, die senkrecht zur Fahrtrichtung des Tretrollers ist.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Vergleichseinheit 20 aus der gespeicherten Menge der charakteristischen zeitlichen Verläufe der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft einen zeitlichen Verlauf auszuwählen, welcher die geringste Abweichung von dem zeitlichen
Verlauf der aktuellen manuellen Abstoßbewegung aufweist.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, mittels der Speichereinheit 18 zu jedem der gespeicherten charakteristischen zeitlichen Verläufe der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft während der manuellen
Abstoßbewegung eine bei dieser manuellen Abstoßbewegung erzielten
Geschwindigkeitsänderung abzuspeichern. Insbesondere ist das Steuergerät 10 ausgebildet, anhand des mittels der Vergleichseinheit 20 ermittelten
charakteristischen zeitlichen Verlaufs der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft eine Geschwindigkeitsänderung für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung zu ermitteln. Ferner ist das Steuergerät 10 ausgebildet, mittels der Recheneinheit 19 einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln. Zum Beispiel ist der Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung die Summe des Wertes der Geschwindigkeit zu einem Beginn der manuellen Abstoßbewegung und der mittels der
Vergleichseinheit 20 ermittelten Geschwindigkeitsänderung.
Das Steuergerät 10 ist ausgebildet, das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 zu übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 wie unten beschrieben derart eine Motorkraft auf das Fahrzeug überträgt, dass der Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs an einem zeitlichen Ende der manuellen Abstoßbewegung dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht.
In Figur 2a-h wird ein schematisches Verlaufsdiagramm der Fortbewegung eines Fahrzeugs mit einem Motorantrieb 12, einem in einer Trägerstruktur des
Fahrzeugs angeordneten Kraftsensor, einem Geschwindigkeitssensor, einem Beschleunigungssensor und einem Steuergerät 10 zur Steuerung des
Motorantriebs 12 gezeigt. Bei der in den Verlaufsdiagrammen in Figur 2a-d gezeigten Fortbewegung wird der Motorantrieb 12 erst nach einer Beendigung einer manuellen Abstoßbewegung in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Im Gegensatz dazu wird bei der in den Verlaufsdiagrammen in Figur 2e-h gezeigten
Fortbewegung der Motorantrieb 12 bereits während der manuellen
Abstoßbewegung in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt.
Figur 2a und 2e zeigen eine Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit t. Figur 2b und 2f zeigen eine Beschleunigung a des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit t. Figur 2c und 2g zeigen eine von einem Fahrer des Fahrzeugs bei einer manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F in Abhängigkeit von der Zeit t. Figur 2d und 2h zeigen die von dem Motorantrieb 12 auf das Fahrzeug übertragene Motorkraft M beziehungsweise Antriebskraft M in Abhängigkeit von der Zeit t. Der zeitliche Verlauf der Fortbewegung des Fahrzeugs ist in sechs verschiedene aufeinanderfolgende Phasen I, II, III, IV, V, VI in Figur 2a-d bzw. Γ, II', III', IV, V, VI' in Figur 2e-h unterteilt. In Phase I beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs mittels einer ersten manuellen
Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dazu übt der Fahrer die Kraft F auf die
Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F ist in Phase I konstant und ergibt in diesem Ausführungsbeispiel eine konstante Beschleunigung a des Fahrzeugs. Hierbei ist die Kraft F kleiner als in einer Phase, in welcher der Fahrer keine manuelle
Abstoßbewegung ausführt. Denkbar ist auch, dass die Kraft F während der manuellen Abstoßbewegung größer ist als in einer Phase, in welcher der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung ausführt.
Nach Beendigung der ersten manuellen Abstoßbewegung beginnt Phase II. Während Phase II führt der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung aus. Das heißt, mit anderen Worten, der Fahrer führt keine Bewegung aus, mittels derer eine Beschleunigung a beziehungsweise eine Kraft F auf das Fahrzeug übertragen wird. Denkbar ist, dass die Kraft auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs während Phasen, in denen keine manuelle Abstoßbewegung durchgeführt wird, einen konstanten Wert annimmt, der nicht null und von dem Wert der Kraft während der manuellen Abstoßbewegung verschieden ist.
Die Beendigung der ersten manuellen Abstoßbewegung kann beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors über einen Vorzeichenwechsel der Beschleunigung des Fahrzeugs detektiert werden. In Phase II wird der
Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 mittels eines Drehmoments eine Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt, um den Wert der von dem Geschwindigkeitssensor empfangenen
Geschwindigkeit zeitlich konstant zu halten und ein Ausrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Nach einer vordefinierten Zeit beziehungsweise einer vordefinierten
zurückgelegten Wegstrecke wird der Motorantrieb 12 in Phase III automatisiert in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 keine Motorkraft M auf das Fahrzeug aufbringt, sodass das Fahrzeug aufgrund von
Fahrwiderständen ausrollt.
In Phase IV beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs in Analogie zu Phase I mittels einer zweiten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dabei übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F beziehungsweise die Beschleunigung a des Fahrzeugs ist in Phase IV konstant und betragsmäßig größer als die Kraft F beziehungsweise Beschleunigung a in Phase I. Dadurch erzielt der Fahrer mittels der zweiten manuellen Abstoßbewegung eine größere absolute Geschwindigkeit und eine größere Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Anfangszeitpunkt der zweiten manuellen Abstoßbewegung und dem
Endzeitpunkt der zweiten manuellen Abstoßbewegung als bei der ersten manuellen Abstoßbewegung.
Nach Beendigung der zweiten manuellen Abstoßbewegung beginnt Phase V. Während Phase V führt der Fahrer keine manuelle Abstoßbewegung aus. Das heißt, mit anderen Worten, der Fahrer führt keine Bewegung aus, mittels derer eine Beschleunigung a beziehungsweise eine Kraft F auf das Fahrzeug übertragen wird. In Phase V wird der Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 mittels eines Drehmoments eine Antriebskraft F auf das Fahrzeug aufbringt, um den Wert der Geschwindigkeit zeitlich konstant zu halten und ein Ausrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Hierbei ist die von dem Motorantrieb 12 auf das Fahrzeug übertragene
Antriebskraft M größer als in Phase II, sodass die im Vergleich zu Phase II größere Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant gehalten wird.
Nach der vordefinierten Zeit beziehungsweise der vordefinierten zurückgelegten Wegstrecke wird der Motorantrieb 12 in Phase VI automatisiert in einen
Betriebszustand versetzt, in welchem der Motorantrieb 12 keine Motorkraft auf das Fahrzeug aufbringt, sodass das Fahrzeug aufgrund von Fahrwiderständen ausrollt.
In Phase Γ beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs mittels einer dritten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dazu übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F und die Beschleunigung a des Fahrzeugs ist in einer zeitlich ersten Teilphase l'i der Phase konstant.
Das Steuergerät 10 empfängt kontinuierlich einen aktuellen Wert einer
Beschleunigung a des Fahrzeugs von dem an dem Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor und einen aktuellen Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur übertragenen Kraft F von dem Kraftsensor. Der aktuelle Wert der Beschleunigung a des Fahrzeugs und der aktuelle Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F wird mittels einer Speichereinheit gespeichert. Erkennt das Steuergerät 10 mittels einer
Recheneinheit den Beginn der dritten manuellen Abstoßbewegung
beispielsweise anhand eines Vorzeichenwechsels der Beschleunigung, wird der gespeicherte zeitliche Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur ausgeübten Kraft F zu Beginn der dritten manuellen Abstoßbewegung mittels einer Vergleichseinheit mit gespeicherten zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während der manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft F verglichen.
Mittels der Speichereinheit ist zu jedem zeitlichen Verlauf der Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs eine Geschwindigkeitsdifferenz des Fahrzeugs gespeichert. Bei der einem zeitlichen Verlauf der Kraft F zugeordneten
Geschwindigkeitsdifferenz des Fahrzeugs kann es sich beispielsweise um die Differenz der Geschwindigkeit handeln, die der Fahrer des Fahrzeugs mittels des zeitlichen Verlaufs der Kraft F ohne Unterstützung durch den Motorantrieb 12 zu einem der aktuellen manuellen Abstoßbewegung zeitlich vorgeordneten
Zeitpunkt erzielt hat. Dadurch kann mittels der Vergleichseinheit ein Zielwert der Geschwindigkeitsdifferenz für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung ermittelt werden. Mittels der Recheneinheit kann ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung berechnet werden, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung mit der ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz addiert wird. in der zweiten der ersten Teilphase l'i zeitlich nachgeordneten Teilphase l'ii der Phase I' wird ein Steuersignal an den Motorantrieb 12 übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der
Motorantrieb 12 die Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Der Motorantrieb 12 überträgt die Antriebskraft M wie nachfolgend beschrieben derart auf das Fahrzeug, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs nach Beendigung der Abstoßbewegung dem Zielwert der Endgeschwindigkeit der Abstoßbewegung entspricht.
Dazu empfängt das Steuergerät 12 von dem Geschwindigkeitssensor die aktuellen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs und von dem Kraftsensor die aktuelle von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübte Kraft F. Erhöht der Fahrer des Fahrzeugs in der Teilphase l'ii den Absolutwert der auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft im Vergleich zu dem ermittelten gespeicherten zeitlichen Verlauf der Kraft F, überträgt der
Motorantrieb eine Antriebskraft auf das Fahrzeug. Verringert der Fahrer des Fahrzeugs in der Teilphase l'ii den Absolutwert der von dem Fahrer auf das
Fahrzeug übertragenen Kraft im Vergleich zu dem ermittelten gespeicherten zeitlichen Verlauf der Kraft F, überträgt der Motorantrieb eine Bremskraft auf das Fahrzeug. Die Phasen ΙΓ und III' verlaufen analog zu den Phasen II und III ab.
In Phase IV beschleunigt der Fahrer des Fahrzeugs analog zu Phase I' mittels einer vierten manuellen Abstoßbewegung das Fahrzeug. Dabei übt der Fahrer die Kraft F auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs aus. Die von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragene Kraft F und die Beschleunigung a des
Fahrzeugs ist in einer zeitlich ersten Teilphase IV i der Phase IV konstant und betragsmäßig größer als die Kraft F beziehungsweise Beschleunigung a in Phase Γ. Analog zu Phase wird mittels der Speichereinheit kontinuierlich der aktuelle
Wert der Beschleunigung a und der aktuelle Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F gespeichert. Mittels der Recheneinheit erkennt das Steuergerät 10 wie oben beschrieben den Beginn der vierten manuellen Abstoßbewegung. Mittels der Vergleichseinheit wird der gespeicherte zeitliche Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur ausgeübten Kraft F zu Beginn der vierten manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während der manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs übertragenen Kraft F verglichen. Dadurch kann mittels der Vergleichseinheit ein Zielwert der
Geschwindigkeitsdifferenz für die aktuelle manuelle Abstoßbewegung ermittelt werden. Mittels der Recheneinheit kann ein Zielwert der Endgeschwindigkeit der aktuellen manuellen Abstoßbewegung berechnet werden, indem die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn der manuellen Abstoßbewegung mit der ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz addiert wird. In der zweiten der ersten Teilphase IV'i zeitlich nachgeordneten Teilphase IV'ii der Phase IV wird ein Steuersignal an den Motorantrieb 12 übertragen, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der
Motorantrieb 12 die Antriebskraft M auf das Fahrzeug aufbringt. Hierbei wird der Motorantrieb 12 wie oben beschreiben derart angesteuert, dass die
Geschwindigkeit v des Fahrzeugs nach Beendigung der Abstoßbewegung dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der Abstoßbewegung entspricht.
Die Phasen V und VI' verlaufen analog zu den Phasen V und VI ab. In Figur 3 ist ein Fahrzeug beziehungsweise ein Tretroller dargestellt, wobei das
Fahrzeug in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 22 versehen ist.
Das Fahrzeug 22 beziehungsweise der Tretroller 22 weist einen Motorantrieb 12, ein Steuergerät 10 für den Motorantrieb 12 und sieben Sensorelemente 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 auf. Ferner weist der Tretroller 22 eine Trägerstruktur 38, zwei
Räder 40, 42 und einen Lenker 44 mit einer Lenkstange 46 zum Lenken des Tretrollers 22 auf.
Die Trägerstruktur 38 ist als Tretrollerträgerstruktur 38 beziehungsweise
Tretrollerrahmen 38 ausgebildet. Die Trägerstruktur 38 weist einen Trittbereich
48 auf. Der Trittbereich 48 weist ein Trittbrett 50 auf. Der Trittbereich 48 dient zur Aufnahme einer zu befördernden Person, insbesondere eines Fahrers. Die Trägerstruktur 38 ist demnach ausgebildet, um eine mit dem Tretroller 22 zu befördernde Person aufzunehmen beziehungsweise zu tragen. An einem in einer Fahrtrichtung 52 des Tretrollers 22 vorderen Bereich 54 der Trägerstruktur 38 sind das Steuergerät 10, ein Drehratensensor 34 und ein Beschleunigungssensor 32 angeordnet. Der Drehratensensor 34 ist ausgebildet, eine Neigung des Tretrollers 22 relativ zu einer horizontalen Ebene beispielsweise bei Bergauf- oder Bergabfahren und/oder vom Fahrer bei der manuellen Abstoßbewegung auf den Tretroller 22 übertragene pendelartige Bewegungen zu detektieren. Der
Beschleunigungssensor 32 ist ausgebildet, bei der Fortbewegung mittels des Fahrzeugs 22, insbesondere bei der manuellen Abstoßbewegung des Fahrers, auf den Tretroller 22 ausgeübte Beschleunigungen zu detektieren. Der
Beschleunigungssensor 32 und der Drehratensensor 34 können in ihrer
Gesamtheit als eine sechsachsige inertiale Messeinheit ausgebildet sein. Hierbei kann die sechsachsige inertiale Messeinheit Beschleunigungen entlang von drei verschiedenen, insbesondere von drei orthogonalen, Raumrichtungen und
Drehungen um drei verschiedene, insbesondere drei orthogonale,
Raumrichtungen detektieren. Somit kann mittels des Beschleunigungssensors 32 und/oder des Drehratensensors 34 beispielsweise eine manuelle
Abstoßbewegung des Fahrers detektiert werden.
Um die manuelle Abstoßbewegung besonders präzise und zuverlässig zu erkennen, kann zusätzlich die Änderung der mittels des Beschleunigungssensors 32 delektierten Beschleunigung von dem Steuergerät 10 analysiert werden. Das heißt, mit anderen Worten, dass zu einer verbesserten Erkennung der manuellen Abstoßbewegung der zeitliche Verlauf des Gradienten der Beschleunigung ausgewertet und mittels der Vergleichseinheit 20 mit charakteristischen zeitlichen Verläufen des Gradienten der Beschleunigung verglichen wird.
Im Bereich des Trittbretts 50 sind zwei Kraftsensoren 24, 26 angeordnet. An einem in Fahrtrichtung 52 des Tretrollers 22 hinteren Bereich 56 der
Trägerstruktur 38 ist ein dritter Kraftsensor 28 angeordnet. Die Kraftsensoren 24, 26, 28 sind ausgebildet, die in Figur 2 beschriebene von dem Fahrer auf die Trägerstruktur 38 ausgeübte Kraft zu detektieren. Bei den Kraftsensoren 24, 26, 28 handelt es sich um Dehnungsmessstreifen 24, 26, 28. Die Kraftsensoren 24, 26, 28 sind ausgebildet, relative und/oder absolute Werte der Druckkräfte auf den
Tretroller 22 zu detektieren. Denkbar ist, dass die Kraftsensoren 24, 26, 28 derart auf dem Tretroller 22 angeordnet sind, dass aus den Sensorsignalen der Kraftsensoren 24, 26, 28 bestimmbar ist, ob sich beide Füße des Fahrers des Tretrollers 22 auf dem Trittbrett 50 befinden. Durch diese Anordnung der Kraftsensoren 24, 26, 28 ist die manuelle Abstoßbewegung von anderen, vom Fahrer nicht als manuelle Abstoßbewegung ausgeführten Körperbewegungen unterscheidbar.
Am vorderen Bereich 54 der Trägerstruktur 38 sind der Lenker 44 und das vordere Rad 40 des Tretrollers 22 angeordnet. Der Lenker 44 ist stangenförmig ausgebildet und zu der Trägerstruktur 38 drehbar gelagert. Der Lenker 44 weist eine Lenkstange 46 und einen vierten Kraftsensor 30 auf. Der vierte Kraftsensor 30 ist ausgebildet, bei der manuellen Abstoßbewegung des Fahrers auf den Lenker 44 ausgeübte Druckkräfte und/oder Zugkräfte zu detektieren. Die Kraftsensoren 24, 26, 28, 30 sind ausgebildet, bei der manuellen
Abstoßbewegung auftretende Gewichtsverlagerungen auf den Tretroller 22 zu detektieren. Demnach kann mittels Verwendung von mindestens einem der Kraftsensoren 24, 26, 28, 30 eine manuelle Abstoßbewegung des Fahrers detektiert werden. Am hinteren Bereich 56 der Trägerstruktur 38 sind das hintere Rad 42 des
Tretrollers 22 und der als Elektromotor 12 ausgebildete Motorantrieb 12 angeordnet. Im Bereich des hinteren Rades 42 ist ein Geschwindigkeitssensor 36 angeordnet. Der Geschwindigkeitssensor 36 detektiert die Drehzahl des hinteren Rades 42. Aus der Drehzahl des hinteren Rades 42 kann das
Steuergerät 10 die Geschwindigkeit des Tretrollers 22 bestimmen.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Geschwindigkeitssensor 36 um einen Hallsensor 36. Das hintere Rad 42 ist mit dem Elektromotor 12 gekoppelt. Der Elektromotor 12 ist ausgebildet, ein Drehmoment auf das hintere Rad 42 zu übertragen.
Die vier Kraftsensoren 24, 26, 28, 30, der Beschleunigungssensor 32, der Drehratensensor 34, der Geschwindigkeitssensor 36 und der Elektromotor 12 sind elektronisch mit dem Steuergerät 10 gekoppelt. Die Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 und der Elektromotor 2 sind mit dem Steuergerät 10 über eine Kabelverbindung elektronisch verbunden. Alternativ kann die elektronische
Kopplung verbindungslos über ein Funksignal realisiert sein. Das in Figur 1 beschriebene Steuergerät 10 wird wie Figur 2 und nachfolgend in Figur 4 beschrieben zur Ansteuerung des Motorantriebs 12 verwendet.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines
Motorantriebs 12 mittels des Steuergeräts 10. Das Verfahren ist in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
In Schritt 110 beginnt das Verfahren. In Schritt 120 empfängt das Steuergerät 10 das Sensorsignal S1 von dem ersten Sensorelement 14, wobei das erste
Sensorelement 14 ein Kraftsensor 14 ist und das Sensorsignal S1 den Wert der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft
repräsentiert. Das Steuergerät 10 speichert das Sensorsignal S1 mittels der Speichereinheit 18. Schritt 120 wird periodisch ausgeführt, sodass in der
Speichereinheit 18 des Steuergeräts 10 ein zeitlicher Verlauf der von dem Fahrer auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft gespeichert ist.
In Schritt 130 vergleicht das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 den zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft mit in der Speichereinheit 18 hinterlegten charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während einer manuellen
Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft. Durch den Vergleich kann das Steuergerät 10 zunächst eine manuelle
Abstoßbewegung erkennen.
In Schritt 140 ermittelt das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 und/oder der Recheneinheit 19 einen Zielwert für die Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung. Denkbar ist, dass zu jedem gespeicherten
zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragenen Kraft ein Zielwert für die Endgeschwindigkeit gespeichert ist. in Schritt 150 überträgt das Steuergerät 10 das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12, um den Motorantrieb 12 in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb 12 eine Motorkraft auf das Fahrzeug 22 überträgt. Um den Motorantrieb 12 derart anzusteuern, dass mittels der Motorkraft und der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft der ermittelte Zielwert der Endgeschwindigkeit erreicht wird, empfängt und speichert das Steuergerät 10 in Schritt 160 von einem
Geschwindigkeitssensor 16 ein Sensorsignal S2, welches den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentiert. Zusätzlich empfängt und speichert das
Steuergerät 10 in Schritt 160 von dem Kraftsensor 14 die von dem Fahrer auf das Fahrzeug übertragene Kraft.
In Schritt 170 vergleicht der Motorantrieb den aktuellen Wert der Geschwindigkeit mit dem Zielwert der Geschwindigkeit. Ist der aktuelle Wert der Geschwindigkeit kleiner oder größer als der Zielwert der Endgeschwindigkeit, wird das Verfahren mit Schritt 150 fortgesetzt. Dabei überträgt das Steuergerät 10 das Steuersignal S3 an den Motorantrieb 12 derart, dass das Fahrzeug mittels einer Antriebskraft beschleunigt oder mittels einer Bremskraft zu gebremst wird. Zusätzlich vergleicht das Steuergerät 10 mittels der Vergleichseinheit 20 den zeitlichen Verlauf der von dem Fahrer auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft mit in der Speichereinheit 16 hinterlegten charakteristischen zeitlichen Verläufen der von dem Fahrer während einer manuellen Abstoßbewegung auf die Trägerstruktur des Fahrzeugs ausgeübten Kraft, um ein zeitliches Ende der manuellen Abstoßbewegung zu detektieren. Wenn der Zielwert der Endgeschwindigkeit erreicht und die manuelle Abstoßbewegung von dem Fahrer beendet ist, endet das Verfahren in Schritt 180 und beginnt erneut in Schritt 110.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmai, so ist dies so zu lesen, dass das
Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zur Steuerung eines Motorantriebs (12) eines mittels einer
manuellen Abstoßbewegung antreibbaren Fahrzeugs (22) zur Fortbewegung mindestens einer Person mit folgenden Schritten:
Empfangen (120) mindestens eines Sensorsignals während der manuellen Abstoßbewegung, wobei das Sensorsignal zumindest einen Wert einer Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung repräsentiert;
- Vergleichen (130) des empfangenen Wertes der Kenngröße der manuellen Abstoßbewegung mit gespeicherten Werten der Kenngröße für verschiedene manuelle Abstoßbewegungen, um einen Zielwert einer Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung zu ermitteln;
Übertragen (150) eines Steuersignals an den Motorantrieb (12) in Abhängigkeit von dem Sensorsignal, um den Motorantrieb (12) in einen Betriebszustand zu versetzen, in welchem der Motorantrieb (12) während der manuellen
Abstoßbewegung eine Motorkraft auf das Fahrzeug (22) aufbringt,
wobei der Wert der mittels der manuellen Abstoßbewegung und der Motorkraft erzielten Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung gleich dem ermittelten Zielwert der Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung ist.
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Motorantrieb (12) in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem der
Motorantrieb (12) während der manuellen Abstoßbewegung eine
Antriebskraft auf das Fahrzeug (22) aufbringt, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs (22) bei der manuellen Abstoßbewegung mittels der Antriebskraft zu unterstützen.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von
einem Fahrer des Fahrzeugs (22) zum Erreichen des Zielwerts der
Endgeschwindigkeit der manuellen Abstoßbewegung aufzubringende Energie mittels der Antriebskraft des Motorantriebs (12) reduziert wird.
4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sensorsignal während eines zeitlichen
Anfangsbereichs der manuellen Abstoßbewegung empfangen wird.
5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal zumindest ein Element und/oder zumindest einen zeitlichen Verlauf eines Elements repräsentiert aus einer Gruppe bestehend aus: Stärke einer bei der manuellen Abstoßbewegung auf das Fahrzeug (22) ausgeübten Kraft, Höhe einer mittels der manuellen Abstoßbewegung ausgeübten Beschleunigung, Geschwindigkeit des Fahrzeugs (22), Winkelgeschwindigkeit um eine Raumachse des Fahrzeugs (22).
6. Steuergerät (10), das eingerichtet ist, um das Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
7. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
8. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
9. Fahrzeug (22) mit einem Steuergerät (10) nach Anspruch 6, einem
Motorantrieb (12), und mindestens einem Sensorelement (14; 16; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36).
10. Fahrzeug (22) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Fahrzeug (22) als elektrisch unterstützter Tretroller (22), als elektrisch unterstütztes Fahrrad oder als elektrisch unterstützter Rollstuhl ausgebildet ist.
11 Tretroller (22) mit einem Steuergerät (10) nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tretroller (22) mindestens einen Drehratensensor (34), mindestens einen Beschleunigungssensor (32), mindestens einen
Geschwindigkeitssensor (36) und mindestens einen Kraftsensor (24) aufweist, wobei der Kraftsensor (24) an einem Trittbrett (50) des Tretrollers (22) angeordnet ist.
EP18717245.7A 2017-03-30 2018-03-23 Verfahren und steuergerät zur steuerung eines motorantriebs Withdrawn EP3601026A1 (de)

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