EP3755600A1 - Transportvorrichtung sowie verfahren - Google Patents

Transportvorrichtung sowie verfahren

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Publication number
EP3755600A1
EP3755600A1 EP19701458.2A EP19701458A EP3755600A1 EP 3755600 A1 EP3755600 A1 EP 3755600A1 EP 19701458 A EP19701458 A EP 19701458A EP 3755600 A1 EP3755600 A1 EP 3755600A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transport device
user
drive unit
electric drive
wheels
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Withdrawn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
EP19701458.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bertram SCHILLINGER
Stefan Groh
Joerg Baur
Norbert Martin
Jochen Pfister
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3755600A1 publication Critical patent/EP3755600A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/0026—Propulsion aids
    • B62B5/0069—Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
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    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/04—Braking mechanisms; Locking devices against movement
    • B62B5/0404—Braking mechanisms; Locking devices against movement automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B7/00—Carriages for children; Perambulators, e.g. dolls' perambulators
    • B62B7/04—Carriages for children; Perambulators, e.g. dolls' perambulators having more than one wheel axis; Steering devices therefor
    • B62B7/044—Carriages for children; Perambulators, e.g. dolls' perambulators having more than one wheel axis; Steering devices therefor three wheeled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62B9/08—Braking mechanisms; Locking devices against movement
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    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a transport device, in particular a stroller, with at least three wheels for movement on a ground and with a handle for a user, wherein of the at least three wheels at least one wheel is designed as a drive wheel, which by means of an associated electric drive unit is driven by an electric motor to allow at least partially electromotive support manual sliding or pulling operation of the transport device by the user on the ground.
  • the invention has a method for detecting the presence of a user on a transport device, in particular on a stroller, with at least three wheels for movement on a substrate and with a handle for the user to the object.
  • a drive system of a transport device in particular of such a stroller, can be designed to detect a possible absence of a user or a release of the stroller by the user, so that accidents by an automatically and uncontrollably moving away Prams can at least essentially be prevented.
  • Electrified baby carriages are known in which the presence of a user can be detected by at least one force sensor.
  • baby carriages are known with electrical support for pushing and pulling operations where the electromotive assistance tion is only active as long as an operable actuation handle, operating lever or the like on the handle of the stroller is operated by the user. If the actuating handle is released due to absence of occupancy, it automatically returns to an assigned zero position and the stroller is automatically braked.
  • deadman switches in which a switching element is periodically to be operated by the user or driver. If this is not the case, the vehicle is automatically delayed until standstill.
  • the invention relates to a transport device, in particular a pushchair, with at least three wheels for movement on a substrate and with a handle for a user.
  • a transport device in particular a pushchair
  • at least three wheels for movement on a substrate and with a handle for a user.
  • at least one wheel is designed as a drive wheel, which can be driven by an electric motor by means of an associated electric drive unit to support an at least partial electromotive assistance of a manual pushing or pulling operation of the transport device by the user on the ground enable.
  • At least one acceleration sensor is provided on the transport device and the transport device can be periodically acted upon by a predetermined braking torque in the sliding or pulling operation by means of the electric drive unit, wherein a control device associated with the at least one acceleration sensor is designed to detect the acceleration values of the at least one acceleration sensor for detection to evaluate the presence or absence of the user on the transport device and to control the electric drive unit in dependence thereon.
  • the transport device designed in particular as a pushchair.
  • the transport device may also be a wheelbarrow, a sack truck, a disposal vessel, in particular a garbage bin, or the like.
  • the pulse-like short, generated by the electric drive unit and preferably comparatively slight braking torques act permanently in the operation of the stroller on this one.
  • These predetermined braking torques have here only by way of example a rectangular course over time. Other temporal forms of braking torque are also possible.
  • the absence of the user can be recognized by at least one negative acceleration value. This gives a clear criterion for the absence of the user.
  • the presence of the user is recognizable by at least one positive acceleration value.
  • the user force applied thereto and applied to the stroller results in positive acceleration values in the priority sliding or pulling direction of the transport device.
  • the electric drive unit has an electric motor, in particular a brushless DC motor. As a result, a practically maintenance-free drive of the transport device is given.
  • the electric drive unit has at least one transmission.
  • At least two wheels of the at least three wheels are designed as drive wheels, wherein each of the at least two wheels is associated with an electric drive unit, wherein the electric drive units can be controlled independently of each other by means of the control device.
  • a symmetrical rear-wheel or front-wheel drive of the pushchair can be realized, whereby at the same time an electronic differential can be realized by means of a suitable design of the control device, in order, inter alia, to allow cornering without significant friction losses on the drive wheels.
  • the at least one acceleration sensor it is possible to detect essentially the at least one acceleration value in a primary primary sliding or pulling direction of the transport device.
  • a further acceleration sensor may be provided for each of two other spatial directions.
  • at least one rotational acceleration sensor can be provided on the stroller for each axis of the three-dimensional space.
  • the present invention relates to a method for detecting the presence of a user on a transport device, in particular on a stroller, with at least three wheels for movement on a ground and with a handle for the user, wherein of the at least three wheels at least one wheel as Drive wheel is formed, which is driven by an electric motor by means of an associated electric drive unit to ne ne at least partially electromotive support manual or dragging operation of the transport device by the user on the ground to allow.
  • the following process steps are provided: a. periodic loading of the transport device with predetermined braking torques by means of the electric drive unit which can be regulated by a regulating device for short-term braking of the transport device,
  • b. Detecting acceleration values by means of at least one acceleration sensor associated with the transport device, and c. Evaluating the acceleration values of the at least one acceleration sensor by means of the control device, wherein in the case of substantially negative acceleration values, the absence of the user is assumed and the short-term braking of the transport device is continued until its standstill with a further lack of acting on the transport device user force or, in the case of substantially positive acceleration values, the user's presence is assumed and the sliding or pulling operation is maintained or resumed, contrary to the predetermined braking torques, by the action of a user force on the transport device.
  • This makes it possible to implement a particularly simple, reliable method for detecting occupant presence on a stroller with electrical assistance of the sliding or pulling operation without additional sensor technology.
  • An adaptation of a downhill power is preferably carried out on an inclined surface at an angle by detecting a rotational speed and a change in the rotational speed of the electric drive unit.
  • tilted surfaces on which the stroller is moved can also be taken into account. Due to the recursive numerical adaptation or the successive approximation of the numerical value of the usually unknown (total) mass of the transport device, an approximately identical driving behavior of the transport device is ensured regardless of an angle at which the substrate is inclined.
  • the predetermined braking torques are increased non-linearly. Because of this, rapid and uncomplicated ride comfort termination of the deceleration of the stroller or the transport device is possible.
  • an increase of the predetermined braking torques occurs in the third power or according to another function.
  • the alternative function may, for example, be another power, a linear function, a ramp function, etc.
  • the braking takes place by means of a speed control of the electric drive unit by the control device in accordance with an independent of a mass of the transport device speed curve.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a transport device designed as a stroller with a user absence detection according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a physical control system embodied by the stroller
  • FIG. 3 shows a diagram with a progression of a drive torque and an associated speed curve over time upon detection of the presence of the user
  • FIG. 6 shows a time profile of the rotational speed of an electric drive unit, the first derivative of the rotational speed, the second derivative of the rotational speed and an associated profile of the drive torque of the electric drive unit over time
  • Fig. 7 is a schematic representation of an adaptive speed control in the case of an inclined ground
  • FIG. 8 shows a diagram with a profile of the braking torque and an associated speed curve over time in the case of the adaptive speed control of FIG. 7.
  • FIG. 1 shows a transport device 100 designed merely as a pram 102 by way of example.
  • the transport device 100 may also be a wheelbarrow, a hand truck, a disposal vessel, in particular a garbage bin, a lift truck or the like.
  • the stroller 102 has, for example, a collapsible chassis 104 and a reclining or seat pan 106 with a support 108 arranged therein for a child, not shown.
  • a U-shaped and preferably ergonomically height-adjustable handle 110 is preferably also provided for a likewise not graphically illustrated user of the stroller 102.
  • the stroller 100 has at least three wheels 116, 118, 120.
  • two wheels are arranged on a rear axle and a wheel on a front axle, however, two wheels may be arranged on the front axle and a wheel on the rear axle.
  • at least three wheels 16, 18, 120 at least one wheel is preferably designed as a drive wheel 122, 124, 126.
  • the at least one drive wheel 122, 124, 126 can preferably be driven by an electric motor by means of at least one electric drive unit 140, 142, 144.
  • the at least one drive wheel 122, 124, 126 can be arranged on the front axle and / or the rear axle.
  • At least two wheels are preferably designed as drive wheels 122, 124, 126.
  • the stroller 102 has here only by way of example three wheels 116, 1 18, 120, of which here by way of example the front wheel 1 16 is formed as a drive wheel 122 which is drivable by means of the electric drive unit 140.
  • an at least partially electromagnetic support of a manual pushing or pulling operation of the pushchair 102 in a preferred pushing or pulling direction 112 takes place on a substantially horizontal base 180 or on an inclined or inclined angle f
  • the electric drive unit 140 here essentially preferably comprises an electric motor 150, which can be realized, for example, with a brushless, permanent-magnet DC motor 152, and preferably a gear 154 for optimum speed and torque adaptation the operating requirements of the transport device 100 and the baby carriage 102 has.
  • the drive unit 140 is preferably controllable by means of an electronic control device 170.
  • the two rear wheels 1 18, 120 as described above, as drive wheels 124, 126 may be formed, wherein the drive wheels 124, 126 in such a constellation for realizing the romotoro-assisted pushing or pulling operation of Baby carriage 102 each by means of an electric drive unit 142, 144 preferably individually driven and with the help of the control device 170 are independently controllable.
  • the further electric drive units 142, 144 are preferably equipped in each case with an electric motor, in particular with a brushless, permanently excited DC motor, and with a transmission.
  • At least one acceleration sensor 172 for detection of at least one acceleration value a x in the direction of the preferred pushing or pulling direction 112 of the stroller 102 is provided on the transport device 100 or the pram 102.
  • Vertical acceleration values a z of the stroller 102 can additionally be detected by means of the acceleration sensor 172 or a further acceleration sensor 174 perpendicular to the direction of travel or pulling 112 or perpendicular to the ground 180.
  • the recording and / or the maintenance of the manual, at least partially electromotive assisted pushing or pulling operation takes place only when a user Fu attacks the bracket 10 of the pushchair 102.
  • the weight force F g GTIK * g, which is independent of the electric drive unit 140, acts on the stroller 102, wherein GTIK represents the generally unknown (total) mass of the pushchair 102.
  • the at least one electric drive unit 140 controlled by the control device 170, together with the user force Fu, causes speed changes Dn with respect to the instantaneous speed v of the baby carriage 102.
  • the transport device 100 or the pram 102 can be acted upon periodically by small braking torques AF mot predetermined by the control device 170 of the electric drive unit 140, wherein the control device 170 is designed to determine the acceleration values a x of the at least one acceleration sensor 172 for detecting a Presence or absence of the user and preferably to control the at least one electric drive unit 140 in response thereto.
  • the control device 170 is designed to determine the acceleration values a x of the at least one acceleration sensor 172 for detecting a Presence or absence of the user and preferably to control the at least one electric drive unit 140 in response thereto.
  • the control device 170 is designed to determine the acceleration values a x of the at least one acceleration sensor 172 for detecting a Presence or absence of the user and preferably to control the at least one electric drive unit 140 in response thereto.
  • the control device 170 is designed to determine the acceleration values a x of the at least one acceleration sensor 172 for detecting a Presence or absence of the user and preferably to
  • FIG. 2 shows a physical control path embodied by the stroller 102.
  • a summation point 200 act generally negative external forces F ext and frictional forces F r and positively acting forces F mot of the electric drive unit and the applied user user force F u , which in the summation point 200 to a resultant force F tot vectorial ad - dieren.
  • the friction forces F r and F r (n) are generally dependent on an actual rotational speed of the electric drive unit.
  • the external forces F ext can be, for example, wind loads or towing loads, such as ride boards, etc.
  • a drive torque M A to be applied by the electric drive unit 140 of the child carriage 102 or a change in the drive torque AF mot results from the necessity of the force equilibrium of the forces acting on the stroller 102 in accordance with the relation M A - AF-F mot " ⁇ Fu ⁇ F r + F ext-
  • a known (total) acceleration a of the stroller 102 can be derived as a consequence of all the forces acting on a preamble 202 likewise represented by the pram 102 with known mass rriK of the pram 102 , From the acceleration a After passing through an integration stage 204 also embodied by the stroller 102, a necessary speed n of the electric drive unit 140 is obtained.
  • the summation point 200, the calculation stage 202 and the integration stage 204 thus form a control circuit 206 for the sufficiently precise physical modeling of the Baby carriage 102 in its entirety.
  • a third shows an exemplary drive torque AF and an associated speed curve over time t when the presence of the user is detected.
  • a first curve 300 shows the exemplary course of the drive torque AF over the time t together with the comparatively small, periodic, predetermined braking torques AF mot .
  • a second exemplary curve 302 corresponding in time to the first curve 300 illustrates the course of the rotational speed n of the at least one electric drive unit 140 of the baby carriage 102 over the time t.
  • the periodic action of the predetermined braking torque AF mot results in a rectangular-shaped course of the drive torque AF of the electric drive unit 140 over the time t.
  • a constant drive torque AF leads up to a time point ti first to a constant speed n over the time t.
  • the rotational speed n decreases slightly linearly in order to increase linearly to the initial value n after the discontinuation of the predetermined braking torque AF mot .
  • a trapezoidal curve of the rotational speed n occurs over the time t.
  • the control device 170 After the predetermined braking torques AF mot have been suspended , it is checked by means of the control device 170 and an algorithm realized therein whether there are increasing or positive acceleration values a x . If this is the case, it is assumed that the presence of the user on the stroller 102, as the User power on the stroller 102 acts and the user in the normal pushing or pulling operation always strives to counteract the effect of the periodically predetermined by the control device braking torque AF mot . Consequently, the presence of at least one positive acceleration value a x indicates the presence of the user on the transport device 100 or the stroller 102.
  • a curve 400 represents the course of the drive torque AF over the time t with the preferably comparatively small, periodic, predetermined braking torques AF mot . After the action of a given braking torque AF mot, it can be checked by means of the regulating device 170 whether at least one positive acceleration value a x is present.
  • the amplitude A of the braking torque AF mot is adaptively increased from time t 2 , resulting in a comparatively disproportionately large drop in a curve section 402 of the drive torque AF according to the third power.
  • the adaptive increase of the braking torque AF mot is preferably continued until the stroller 102 has come to a complete stop or the user aborts or overcomes this braking process by acting on the pushchair 102 with the user force Fu.
  • FIG. 5 shows an exemplary drive torque AF over the time t at a speed control by means of a speed curve in the event of detection of the absence of the user. Due to the fact that the external forces acting on the stroller 102 as well as the (total) mass GTIK of the stroller 102 are generally unknown, the braking action of the stroller 102 in the event of detection of the absence of the child car 102 Deviating from Fig. 4 also according to a second alternative with the aid of an example of the control device 170 predetermined, suitable speed curve 450 done. In the illustration of FIG. 5, the absence of the user on the transport device 100 or the stroller 102 can again be assumed on the basis of at least one negative acceleration value a x .
  • a curve 452 shows the course of the drive torque AF and a predetermined braking torque AF mot over the time t.
  • the speed curve 450 deposited, for example, in the control device 170 illustrates the course of the speed n over the time t.
  • the braking torque AF mot of the electric drive unit 140 is regulated by means of the speed curve 450 independent of the mass rri K of the pushchair 102. Up to a time t 3 , both the drive torque AF and the rotational speed n are constant over time t.
  • FIG. 6 shows an exemplary rotational speed of an electric drive unit 140, the first derivation of the rotational speed, the second derivative of the rotational speed and an associated course of the drive torque AF of the electric drive unit 140 over time t.
  • the small braking torques AF mot predetermined by the control device 170 are generated with the aid of the electric drive unit 140 likewise controlled by the control device 170.
  • the regulating device 170 and the at least one acceleration sensor 172, 174 of the pushchair 102 it is possible to check whether the pushchair 102 brakes due to the small predetermined braking torques AF mot or moves on with approximately constant speed v.
  • a first curve 500 shows the rotational speed n of the at least one electric drive unit 140 of the pushchair 102 over the time t.
  • a second curve 502 illustrates the first derivative dn / dt of the speed n after the time t
  • a third curve 504 represents its second derivative d 2 n / dt 2 after the time t
  • a fourth curve 506 shows the corresponding curve of the drive torque AF the electric drive unit 140 with the periodic, predetermined by the control device 170 braking torque AFmot, again over time t.
  • the braking process begins and if the second derivative of the rotational speed n over the time t as shown by the curve 504 increases is zero, the braking process is aborted, as a curve section 508 shows by way of example. Otherwise, the braking torque AF mot is preferably increased in accordance with the curve 506 from a time t 6 approximately ramp-shaped linear.
  • the braking torque AF mot can be canceled, that is to say, as shown by the curve 506, the braking torque AF mot preferably reaches the level of the zero line again from a time t 7 .
  • Fig. 7 shows an exemplary adaptive speed control in the case of a sloped ground.
  • the downhill force would have to be optimally compensated, which is practically hardly feasible under real operating conditions of the stroller 102 or the transport device 100 (FIG. See in particular Fig. 1, reference numeral 180, 182, f, FH).
  • an automatic adaptation by means of the control device 170 is provided.
  • An approximately trapezoidal curve 550 illustrates the course of the rotational speed n of the at least one electric drive unit 140 of the pushchair 102 over the time t.
  • the empirical compensation of the downhill power F H is preferably carried out by an automatic adaptation (recursion) by means of a suitable algorithm implemented in the control device 170.
  • the unknown mass GTIK can be determined by means of the empirical adaptation at least numerically approximated.
  • a temporal change in the rotational speed n of the at least one electric drive unit 140 of the baby carriage 102 is preferably detected in a first processing stage 552 and subjected to evaluation or comparison in a second processing stage 554 following the first processing stage 552.
  • the numerical value of the mass GTIK of the stroller 102 is preferably also adjusted numerically in each pass in the second processing stage 554 by reducing, by enlarging or by keeping constant. If An is greater than zero, the numerical value of GTIK is reduced within the second processing stage 554, If An is less than a limit value An max predetermined by the second processing stage 554, the numerical value of GTIK is increased and, in the event that a condition An ⁇ 0 and An> An max is satisfied, the count value of GTIK remains unchanged in the second processing stage 554. The new, appropriately modified numerical value for GTIK, which is thus more closely approximated by the second processing stage 554, is fed via a feedback branch 556 to the first processing stage 552.
  • This recursive feedback process is traversed many times to optimize the approximation of the value of GTIK stored in the control device 170 to the actual physical (total) mass of the stroller 102, whereby it is constantly checked how the braking effect or the value of An changes .
  • the two processing stages 552, 554, including the feedback branch 556 can be realized, for example, by means of a suitable algorithm within the control device 170 of the baby carriage 102.
  • a curve 600 represents the course of the drive torque AF over time t, including the predetermined braking torques AF mot .
  • a periodic loading of the transport device 100 with low, predetermined braking torques AF mot takes place with the aid of the electric drive unit 140 controllable by the regulating device 170 for at least short-term braking of the transport device 100 or of the pushchair 102.
  • a subsequent method step b ) is carried out a detecting acceleration values a x by at least one suitable on the transport device 100 and the prams 102 positioned acceleration sensor 172.
  • the at least one acceleration sensor 172 primarily accelerations a x in the preferred pushing or pulling direction 112 of the transport device 100 determined continuously and preferably with comparatively high measuring accuracy.
  • At least one further acceleration sensor 174 may be provided on the transport device 100 in order to detect, for example, acceleration values a z perpendicular to the horizontal background 180 and to supply the control device 170 for numerical evaluation.
  • the acceleration values a x of the at least one acceleration sensor 172 are evaluated by means of the preferably electronic, fully digital control device 170.
  • the predetermined braking torques AFmot can be increased non-linearly or disproportionately in accordance with a first alternative method in order to decelerate the stroller 102 quickly and reliably to standstill in the event of the absence of the user.
  • the increase in the predetermined braking torques AF mo t can be carried out, for example, in the third power or according to any other mathematical function, for example a linear or quadratic function or a ramp function.
  • the deceleration is accomplished by means of a rotational speed control of the at least one electric drive unit 140 by the control device 170 on the basis of a speed curve 450 independent of the mass GP K of the transport device 100 or of the child carriage 102 ,

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Abstract

Bei einer Transportvorrichtung (100), insbesondere einem Kinderwagen (102), mit mindestens drei Rädern (116, 118, 120) zur Bewegung auf einem Untergrund (180, 182) und mit einem Handgriff (110) für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern zumindest ein Rad als Antriebsrad (122, 124, 126) ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer auf dem Untergrund zu ermöglichen, ist an der Transportvorrichtung mindestens ein Beschleunigungssensor (172, 174) vorgesehen und die Transportvorrichtung ist im Schiebe- oder Ziehbetrieb mittels der elektrischen Antriebseinheit periodisch mit einem vorgegebenen Bremsmoment (AFmot) beaufschlagbar, wobei eine dem mindestens einen Beschleunigungssensor zugeordnete Regelvorrichtung (170) dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungswerte (ax) des mindestens einen Beschleunigungssensors zur Erkennung einer Anwesenheit oder einer Abwesenheit des Benutzers an der Transportvorrichtung (100) auszuwerten und die elektrische Antriebseinheit in Abhängigkeit hiervon zu regeln.

Description

Beschreibung
Titel
Transportvorrichtunq sowie Verfahren
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern zur Bewegung auf einem Untergrund und mit einem Handgriff für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rä- dern zumindest ein Rad als Antriebsrad ausgebildet ist, das mittels einer zuge- ordneten elektrischen Antriebseinheit elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer auf dem Unter- grund zu ermöglichen. Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zur Er- kennung der Anwesenheit eines Benutzers an einer Transportvorrichtung, insbe- sondere an einem Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern zur Bewegung auf einem Untergrund und mit einem Handgriff für den Benutzer zum Gegenstand.
Aus dem Stand der Technik sind als Kinderwagen ausgebildete Transportvorrich- tungen mit einer aktiven Unterstützung eines Benutzers im Schiebe- oder Zieh- betrieb durch elektromotorisch antreibbare Antriebsräder bekannt. Aus Sicher- heitsgründen kann ein Antriebssystem einer Transportvorrichtung, insbesondere eines derartigen Kinderwagens, dazu ausgebildet sein, eine etwaige Abwesen- heit eines Benutzers bzw. ein Loslassen des Kinderwagens durch den Benutzer zu erkennen, so dass Unfälle durch einen sich selbsttätig und unkontrolliert fort- bewegenden Kinderwagen zumindest im Wesentlichen verhindert werden kön- nen. Hierbei sind elektrifizierte Kinderwagen bekannt, bei denen durch mindes- tens einen Kraftsensor die Anwesenheit eines Benutzers detektierbar ist.
Darüber hinaus sind Kinderwagen mit einer elektrischen Unterstützung des Schiebe- und Ziehbetriebs bekannt, bei denen die elektromotorische Unterstüt- zung nur solange aktiv ist, wie ein zur Aktivierung betätigbarer Betätigungsgriff, Betätigungshebel oder dergleichen am Handgriff des Kinderwagens durch den Benutzer betätigt wird. Wird der Betätigungsgriff abwesenheitsbedingt freigege- ben, so kehrt dieser selbsttätig in eine zugeordnete Nullstellung zurück und der Kinderwagen wird automatisch abgebremst.
Weiterhin sind bei Schienenfahrzeugen so genannte Totmann-Schalter ge- bräuchlich, bei denen ein Schaltelement periodisch vom Benutzer bzw. Fahrer zu bedienen ist. Unterbleibt dies, so wird das Fahrzeug zeitnah selbsttätig bis zum Stillstand verzögert.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwa- gen, mit mindestens drei Rädern zur Bewegung auf einem Untergrund und mit einem Handgriff für einen Benutzer. Von den mindestens drei Rädern ist zumin- dest ein Rad als Antriebsrad ausgebildet, das mittels einer zugeordneten elektri- schen Antriebseinheit elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilwei- se elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer auf dem Untergrund zu ermögli- chen. An der Transportvorrichtung ist mindestens ein Beschleunigungssensor vorgesehen und die Transportvorrichtung ist im Schiebe- oder Ziehbetrieb mittels der elektrischen Antriebseinheit periodisch mit einem vorgegebenen Bremsmo- ment beaufschlagbar, wobei eine dem mindestens einen Beschleunigungssensor zugeordnete Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungswerte des mindestens einen Beschleunigungssensors zur Erkennung einer Anwesen- heit oder einer Abwesenheit des Benutzers an der Transportvorrichtung auszu- werten und die elektrische Antriebseinheit in Abhängigkeit hiervon zu regeln.
Infolgedessen ist eine, unter sämtlichen Einsatzbedingungen der insbesondere als Kinderwagen ausgebildeten Transportvorrichtung verlässliche Erkennung der Nutzerabwesenheit oder Nutzeranwesenheit ohne eine, den Verschaltungsauf- wand erhöhende, zusätzliche Sensorik möglich. Alternativ kann es sich bei der Transportvorrichtung auch um eine Schubkarre, eine Sackkarre, ein Entsor- gungsgefäß, insbesondere eine Mülltonne, oder dergleichen handeln. Die impuls- artig kurzen, von der elektrischen Antriebseinheit generierten und vorzugsweise vergleichsweise geringfügigen Bremsmomente wirken permanent im Betrieb des Kinderwagens auf diesen ein. Diese vorgegebenen Bremsmomente weisen hier lediglich exemplarisch einen rechteckförmigen zeitlichen Verlauf auf. Andere zeit- liche Verlaufsformen der Bremsmomente sind ebenfalls möglich.
Bevorzugt ist durch mindestens einen negativen Beschleunigungswert die Abwe- senheit des Benutzers erkennbar. Hierdurch ist ein eindeutiges Kriterium für die Abwesenheit des Benutzers gegeben.
Vorzugsweise ist durch mindestens einen positiven Beschleunigungswert die Anwesenheit des Benutzers erkennbar. Infolgedessen ist ein eindeutiges Kriteri um zur Detektion der Anwesenheit des Benutzers gegeben, da die von diesem aufgebrachte und auf den Kinderwagen einwirkende Benutzerkraft zu positiven Beschleunigungswerten in der vorrangigen Schiebe- oder Ziehrichtung der Transportvorrichtung führt.
Bei einer technisch günstigen Weiterbildung weist die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, auf. In- folgedessen ist ein praktisch wartungsfreier Antrieb der Transportvorrichtung ge- geben.
Bei einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung weist die elektrische An- triebseinheit mindestens ein Getriebe auf. Hierdurch ist eine einfache Anpass- barkeit des gegebenen Drehmomentverlaufs des Elektromotors an spezifische Erfordernisse des Kinderwagenbetriebs möglich.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind von den mindestens drei Rädern zumindest zwei Räder als Antriebsräder ausgebildet, wobei jedem der zumindest zwei Räder jeweils eine elektrische Antriebseinheit zugeordnet ist, wobei die elektrischen Antriebseinheiten jeweils mittels der Regelvorrichtung un- abhängig voneinander regelbar sind. Hierdurch ist ein symmetrischer Hinterrad- oder Vorderradantrieb des Kinderwagens realisierbar, wobei mittels einer geeig- neten Auslegung der Regelvorrichtung zugleich ein elektronisches Differenzial realisierbar ist, um unter anderem Kurvenfahrten ohne nennenswerte Reibungs- verluste an den Antriebsrädern zu ermöglichen. Bevorzugt ist mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors im Wesent- lichen der mindestens eine Beschleunigungswert in einer vorrangigen primären Schiebe- oder Ziehrichtung der Transportvorrichtung erfassbar. Infolgedessen wird lediglich die Hauptbewegungsrichtung der Transportvorrichtung bzw. des Kinderwagens zur erfindungsgemäßen Nutzerabwesenheitserkennung herange- zogen. Gegebenenfalls kann für weitere zwei Raumrichtungen jeweils ein weite- rer Beschleunigungssensor vorgesehen sein. Ferner kann für jede Achse des dreidimensionalen Raumes jeweils mindestens ein Drehbeschleunigungssensor am Kinderwagen vorgesehen sein.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erkennung der Anwesenheit eines Benutzers an einer Transportvorrichtung, insbesondere an einem Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern zur Bewegung auf einem Untergrund und mit einem Handgriff für den Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern zumindest ein Rad als Antriebsrad ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit elektromotorisch antreibbar ist, um ei- ne zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schie- be- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer auf dem Un- tergrund zu ermöglichen. Die folgenden Verfahrensschritte sind vorgesehen: a. periodisches Beaufschlagen der Transportvorrichtung mit vorgegebe- nen Bremsmomenten mittels der durch eine Regelvorrichtung regel- baren elektrischen Antriebseinheit zum kurzzeitigen Abbremsen der T ransportvorrichtung,
b. Erfassen von Beschleunigungswerten mittels mindestens eines der Transportvorrichtung zugeordneten Beschleunigungssensors, und c. Auswerten der Beschleunigungswerte des mindestens einen Be- schleunigungssensors mittels der Regelvorrichtung, wobei im Fall von im Wesentlichen negativen Beschleunigungswerten die Abwesenheit des Benutzers angenommen wird und bei weiterem Fehlen einer auf die Transportvorrichtung einwirkenden Benutzerkraft das kurzzeitige Abbremsen der Transportvorrichtung bis zu deren Stillstand fortge- setzt wird oder im Fall von im Wesentlichen positiven Beschleuni- gungswerten die Anwesenheit des Benutzers angenommen wird und der Schiebe- oder Ziehbetrieb entgegen den vorgegebenen Brems- momenten durch das Einwirken einer Benutzerkraft auf die Transport- vorrichtung beibehalten oder wieder aufgenommen wird. Hierdurch ist ein besonders einfaches, zuverlässiges sowie ohne zusätzliche Sensorik auskommendes Verfahren zur Nutzerabwesenheitserkennung an einem Kinderwagen mit elektrischer Unterstützung des Schiebe- oder Ziehbetriebs rea- lisierbar.
Bevorzugt erfolgt auf einem um einen Winkel geneigten Untergrund eine Adapti- on einer Hangabtriebskraft durch das Erfassen einer Drehzahl und einer Ände- rung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit. Infolgedessen können ge- neigte Untergründe, auf denen der Kinderwagen bewegt wird, mitberücksichtigt werden. Aufgrund der rekursiven numerischen Adaption bzw. der sukzessiven Annäherung des Zahlenwertes der in der Regel unbekannten (Gesamt-)Masse der Transportvorrichtung ist unabhängig von einem Winkel, unter dem der Unter- grund geneigt ist, ein annähernd gleiches Fahrverhalten der Transportvorrichtung gewährleistet.
Vorzugsweise werden im Fall von mindestens einem negativen Beschleuni- gungswert die vorgegebenen Bremsmomente nichtlinear erhöht. Aufgrund des- sen ist eine schnelle und den Fahrkomfort nicht beeinträchtigende Beendigung des Abbremsvorgangs des Kinderwagens bzw. der Transportvorrichtung mög- lich.
Bei einer günstigen Weiterbildung des Verfahrens erfolgt eine Erhöhung der vor- gegebenen Bremsmomente in der dritten Potenz oder gemäß einer anderen Funktion. Hierdurch ist ein besonders sicheres Bremsverhalten des Kinderwa- gens erzielbar. Bei der alternativen Funktion kann es sich zum Beispiel um eine andere Potenz, eine lineare Funktion, eine Rampenfunktion etc. handeln.
Im Falle einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Abbremsen mittels einer Drehzahlregelung der elektrischen Antriebseinheit durch die Regel- vorrichtung nach Maßgabe einer von einer Masse der Transportvorrichtung unabhängigen Drehzahlkurve. Hierdurch kann das Abbremsen des
Kinderwagens aufgrund einer vorab definierten Drehzahlkurve, unabhängig von der (Gesamt-)Masse des Kinderwagens, vollzogen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer als Kinderwagen ausgebildeten Transportvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Nutzerabwesen- heitserkennung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer durch den Kinderwagen verkörper- ten physikalischen Regelstrecke,
Fig. 3 ein Diagramm mit einem Verlauf eines Antriebsmoments und einem zu- gehörigen Drehzahlverlauf über die Zeit bei einer Erkennung der Anwe- senheit des Benutzers,
Fig. 4 einen Verlauf eines Antriebsmoments über die Zeit im Fall einer Erken- nung der Nutzerabwesenheit,
Fig. 5 einen Verlauf eines Antriebsmoments über die Zeit bei einer Drehzahl- regelung mittels einer Drehzahlkurve im Fall einer Erkennung der Abwe- senheit des Benutzers,
Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl einer elektrischen Antriebseinheit, der ersten Ableitung der Drehzahl, der zweiten Ableitung der Drehzahl sowie einen zugehörigen Verlauf des Antriebsmoments der elektrischen Antriebseinheit über die Zeit,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer adaptiven Drehzahlregelung im Fall eines geneigten Untergrunds, und
Fig. 8 ein Diagramm mit einem Verlauf des Bremsmoments und einem zuge- hörigen Drehzahlverlauf über die Zeit im Fall der adaptiven Drehzahlre- gelung von Fig. 7.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt eine lediglich exemplarisch als Kinderwagen 102 ausgebildete Transportvorrichtung 100. Alternativ kann es sich bei der Transportvorrichtung 100 auch um eine Schubkarre, eine Sackkarre, ein Entsorgungsgefäß, insbeson- dere eine Mülltonne, einen Hubwagen oder dergleichen handeln.
Der Kinderwagen 102 verfügt beispielhaft über ein zusammenlegbares Fahrge- stell 104 und eine Liege- oder Sitzwanne 106 mit einem darin angeordneten Auf- lager 108 für ein nicht dargestelltes Kind. An dem Fahrgestell 104 ist bevorzugt ferner ein U-förmiger sowie vorzugsweise ergonomisch höhenverstellbarer Handgriff 110 für einen ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Benutzer des Kinderwagens 102 vorgesehen. Bevorzugt weist der Kinderwagen 100 mindes- tens drei Räder 116, 118, 120 auf. Vorzugsweise sind dabei zwei Räder an einer Hinterachse und ein Rad an einer Vorderachse angeordnet, jedoch können auch zwei Räder an der Vorderachse und ein Rad an der Hinterachse angeordnet sein. Von den mindestens drei Rädern 1 16, 1 18, 120 ist bevorzugt mindestens ein Rad als Antriebsrad 122, 124, 126 ausgebildet. Das zumindest eine Antriebs- rad 122, 124, 126 ist vorzugsweise mittels mindestens einer elektrischen An- triebseinheit 140, 142, 144 elektromotorisch antreibbar. Dabei kann das zumin- dest eine Antriebsrad 122, 124, 126 an der Vorderachse und/oder der Hinterach- se angeordnet sein. Bevorzugt sind mindestens zwei Räder als Antriebsräder 122, 124, 126 ausgebildet.
Der Kinderwagen 102 verfügt hier lediglich exemplarisch über drei Räder 116, 1 18, 120, von denen hier beispielhaft das vordere Rad 1 16 als Antriebsrad 122 ausgebildet ist, das mittels der elektrischen Antriebseinheit 140 antreibbar ist. Durch die elektrische Antriebseinheit 140 erfolgt eine zumindest teilweise elekt- romotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs des Kinderwagens 102 in einer bevorzugten Schiebe- oder Ziehrichtung 112 auf ei- nem im Wesentlichen horizontalen Untergrund 180 oder auf einem um einen Winkel f gegenüber diesem geneigten bzw. schräg verlaufenden Untergrund 182. Die elektrische Antriebseinheit 140 umfasst hier im Wesentlichen vorzugs- weise einen Elektromotor 150, der zum Beispiel mit einem bürstenlosen, perma- nenterregen Gleichstrommotor 152 realisiert sein kann und bevorzugt ein Getrie- be 154 zur optimalen Drehzahl- und Drehmomentanpassung an die Betriebser- fordernisse der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens 102 aufweist. Die Antriebseinheit 140 ist bevorzugt mittels einer elektronischen Regelvorrich- tung 170 regelbar.
Zusätzlich oder alternativ können auch die beiden hinteren Räder 1 18, 120, wie oben beschrieben, als Antriebsräder 124, 126 ausgebildet sein, wobei die An- triebsräder 124, 126 in einer derartigen Konstellation zur Realisierung des elekt- romotorisch unterstützten Schiebe- oder Ziehbetriebs des Kinderwagens 102 je- weils mittels einer elektrischen Antriebseinheit 142, 144 bevorzugt individuell an- treibbar und mit Hilfe der Regelvorrichtung 170 unabhängig voneinander regelbar sind. Die weiteren elektrischen Antriebseinheiten 142, 144 sind zu diesem Zweck vorzugsweise jeweils mit einem Elektromotor, insbesondere mit einem bürstenlo- sen, permanenterregten Gleichstrommotor sowie mit einem Getriebe ausgerüs- tet.
An der Transportvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen 102 ist mindestens ein Beschleunigungssensor 172 zur hier lediglich beispielhaften Erfassung von zu- mindest einem Beschleunigungswert ax in Richtung der bevorzugten Schiebe- oder Ziehrichtung 112 des Kinderwagens 102 vorgesehen. Senkrecht zur Schie- be- oder Ziehrichtung 112 bzw. senkrecht zum Untergrund 180 können mittels des Beschleunigungssensors 172 oder eines weiteren Beschleunigungssensors 174 zusätzlich vertikale Beschleunigungswerte az des Kinderwagens 102 erfasst werden. Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe weiterer, nicht dargestellter Beschleu- nigungssensoren und/oder Drehbeschleunigungssensoren Beschleunigungswer- te ay senkrecht zur Zeichenebene sowie beliebige Drehbeschleunigungen ent- lang und/oder um die x-Achse, die y-Achse sowie die z-Achse des Raumes, wie mit dem Koordinatensystem 199 angedeutet, zu erfassen und mittels der Regel- vorrichtung 170 in Echtzeit auszuwerten.
Die Aufnahme und/oder die Aufrechterhaltung des manuellen, zumindest teilwei- se elektromotorisch unterstützten Schiebe- oder Ziehbetriebs vollzieht sich nur, wenn eine Benutzerkraft Fu an dem Bügel 1 10 des Kinderwagens 102 angreift. Auf den Kinderwagen 102 wirkt die von der elektrischen Antriebseinheit 140 un- abhängige Gewichtskraft Fg = GTIK * g, wobei GTIK die im Allgemeinen unbekannte (Gesamt-)Masse des Kinderwagens 102 darstellt. Im Fall des um den Winkel f geneigten Untergrunds 182 setzt sich die Gewichtskraft Fg vektoriell aus einer Normalkraft FN und einer Hangabtriebskraft FH gemäß der Beziehung FH = GTIK * g * sin (f) zusammen, wobei die Normalkraft FN senkrecht zum geneigten Unter- grund 182 und die Hangabtriebskraft FH parallel zu diesem wirkt. Die von der Re- gelvorrichtung 170 geregelte, mindestens eine elektrische Antriebseinheit 140 bewirkt zusammen mit der Benutzerkraft Fu Geschwindigkeitsänderungen Dn be- züglich der momentanen Geschwindigkeit v des Kinderwagens 102.
Erfindungsgemäß ist die Transportvorrichtung 100 bzw. der Kinderwagen 102 periodisch mit kleinen, von der Regelvorrichtung 170 der elektrischen Antriebs- einheit 140 vorgegebenen Bremsmomenten AFmot beaufschlagbar, wobei die Regelvorrichtung 170 dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungswerte ax des mindestens einen Beschleunigungssensors 172 zur Erkennung einer Anwesen- heit oder einer Abwesenheit des Benutzers auszuwerten und vorzugsweise die mindestens eine elektrische Antriebseinheit 140 in Abhängigkeit hiervon zu re- geln. In diesem Zusammenhang deuten bevorzugt wiederholt negative Be- schleunigungswerte ax auf die Abwesenheit des Benutzers hin, wohingegen sich vorzugsweise durch mindestens einen positiven Beschleunigungswert ax die An- wesenheit des Benutzers erkennen lässt.
Fig. 2 zeigt eine durch den Kinderwagen 102 verkörperte physikalische Regel- strecke. Auf einen Summationspunkt 200 wirken in der Regel negative externe Kräfte Fext und Reibkräfte Fr sowie positiv wirkende Kräfte Fmot der elektrischen Antriebseinheit sowie die vom Benutzer aufgebrachte Benutzerkraft Fu ein, die sich in dem Summationspunkt 200 zu einer resultierenden Kraft Ftot vektoriell ad- dieren. Die Reibkräfte Fr bzw. Fr(n) sind im Allgemeinen abhängig von einer ak- tuellen Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit. Bei den externen Kräften Fext kann es sich zum Beispiel um Wind- oder Anhängelasten wie zum Beispiel Mit- fahrbretter etc. handeln. Ein von der elektrischen Antriebseinheit 140 des Kin- derwagens 102 aufzubringendes Antriebsmoment MA bzw. eine Änderung des Antriebsmoments AFmot ergibt sich aufgrund der Notwendigkeit des Kräftegleich- gewichts der an dem Kinderwagen 102 angreifenden Kräfte gemäß der Bezie- hung MA — AF— F mot "^ Fu ^ Fr + F ext-
Gemäß der Gleichung Ftot / mK = a lässt sich bei bekannter Masse rriK des Kin- derwagens 102 in einer ebenfalls von dem Kinderwagen 102 abgebildeten Re- chenstufe 202 eine resultierende (Gesamt-)Beschleunigung a des Kinderwagens 102 als Folge aller einwirkenden Kräfte ableiten. Aus der Beschleunigung a ergibt sich nach dem Durchlaufen einer gleichfalls durch den Kinderwagen 102 verkörperten Integrationsstufe 204 eine notwendige Drehzahl n der elektrischen Antriebseinheit 140. Der Summationspunkt 200, die Rechenstufe 202 und die In- tegrationsstufe 204 bilden in ihrem Zusammenspiel somit einen Regelkreis 206 zur hinreichend genauen physikalischen Modellierung des Kinderwagens 102 in seiner Gesamtheit.
Bei konstanter Geschwindigkeit v des Kinderwagens 102 gilt zudem die Gleich- gewichtsbedingung Fr + Fext = AFmot + Fu. Wird AFmot nun sprunghaft negativ und löst damit ein Bremsmoment AFmot aus, so wird der Kinderwagen 102 abge- bremst, wobei das Abbremsen des Kinderwagens 102 in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder der Abwesenheit des Benutzers bzw. optional anstehender ex terner Kräfte Fext auf unterschiedliche Art und Weise erfolgt und ausgewertet werden kann, was anhand der nachfolgenden Fig. 3 bis Fig. 5 näher erläutert ist.
Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes Antriebsmoment AF und einen zugehörigen Dreh- zahlverlauf über der Zeit t bei einer Erkennung der Anwesenheit des Benutzers. Ein erster Kurvenverlauf 300 zeigt den beispielhaften Verlauf des Antriebsmo- ments AF über der Zeit t zusammen mit den vergleichsweise kleinen, periodi- schen, vorgegebenen Bremsmomenten AFmot. Ein zweiter beispielhafter, mit dem ersten Kurvenverlauf 300 zeitlich korrespondierender Kurvenverlauf 302 veran- schaulicht den Verlauf der Drehzahl n der mindestens einen elektrischen An- triebseinheit 140 des Kinderwagens 102 über der Zeit t. Durch das periodische Einwirken des vorgegebenen Bremsmoments AFmot ergibt sich ein rechtecksig- nalförmiger Verlauf des Antriebsmoments AF der elektrischen Antriebseinheit 140 über der Zeit t. Ein konstantes Antriebsmoment AF führt bis zu einem Zeit punkt ti zunächst zu einer konstanten Drehzahl n über der Zeit t. Während des Einwirkens der vorgegebenen Bremsmomente AFmot sinkt jedoch die Drehzahl n geringfügig linear ab, um nach dem Fortfall des vorgegebenen Bremsmoments AFmot wieder linear auf den Ausgangswert n anzusteigen. Infolgedessen stellt sich ein trapezförmiger Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t ein.
Nach dem Aussetzen der vorgegebenen Bremsmomente AFmot wird mittels der Regelvorrichtung 170 und eines darin realisierten Algorithmus geprüft, ob zu- nehmende bzw. positive Beschleunigungswerte ax vorliegen. Ist dies der Fall, ist von der Anwesenheit des Benutzers am Kinderwagen 102 auszugehen, da die Benutzerkraft auf den Kinderwagen 102 wirkt und der Benutzer im normalen Schiebe- oder Ziehbetrieb stets bestrebt ist, der Wirkung der von der Regelvor- richtung periodisch vorgegebenen Bremsmomente AFmot entgegen zu wirken. Demzufolge deutet das Vorhandensein mindestens eines positiven Beschleuni- gungswerts ax auf die Anwesenheit des Benutzers an der Transportvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen 102 hin.
Fig. 4 zeigt ein beispielhaftes Antriebsmoment AF über der Zeit t im Fall einer Er- kennung der Abwesenheit des Benutzers. Ein Kurvenverlauf 400 steht für den Verlauf des Antriebsmoments AF über der Zeit t mit den vorzugsweise ver- gleichsweise kleinen, periodischen, vorgegebenen Bremsmomenten AFmot. Nach dem Einwirken eines gegebenen Bremsmoments AFmot ist mittels der Regelvor- richtung 170 überprüfbar, ob mindestens ein positiver Beschleunigungswert ax vorliegt. Ist dies nicht der Fall bzw. ermittelt der mindestens eine Beschleuni- gungssensor 172, 174 ab einem Zeitpunkt t2 mindestens einen negativen Be- schleunigungswert ax, so ist von der Abwesenheit des Benutzers an der Trans- portvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen 102 auszugehen. In einer derartigen Situation wird gemäß einer ersten Alternative die Amplitude A des Brems- moments AFmot ab dem Zeitpunkt t2 adaptiv erhöht, woraus in einem Kurvenab- schnitt 402 des Antriebsmoments AF ein vergleichsweise überproportional star- ker Abfall gemäß der dritten Potenz resultiert. Die adaptive Erhöhung des Bremsmoments AFmot wird bevorzugt solange fortgesetzt, bis der Kinderwagen 102 zum vollständigen Stillstand gekommen ist oder der Benutzer diesen Ab- bremsprozess durch sein Einwirken mit der Benutzerkraft Fu auf den Kinderwa- gen 102 abbricht bzw. überwindet.
Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes Antriebsmoment AF über der Zeit t bei einer Dreh- zahlregelung mittels einer Drehzahlkurve im Fall einer Erkennung der Abwesen- heit des Benutzers. Aufgrund des Umstands, dass die externen, auf den Kinder- wagen 102 einwirkenden Kräfte sowie die (Gesamt-)Masse GTIK des Kinderwa- gens 102 in der Regel unbekannt sind, kann der Abbremsvorgang des Kinder- wagens 102 im Fall einer Erkennung der Abwesenheit des Benutzers abwei- chend von Fig. 4 auch gemäß einer zweiten Alternative mit Hilfe einer beispiels- weise von der Regelvorrichtung 170 vorgegebenen, geeigneten Drehzahlkurve 450 erfolgen. In der Darstellung von Fig. 5 ist aufgrund mindestens eines negativen Beschleu- nigungswerts ax wiederum von der Abwesenheit des Benutzers an der Trans- portvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen 102 auszugehen. Ein Kurvenverlauf 452 zeigt den Verlauf des Antriebsmoments AF und ein vorgegebenes Brems- moment AFmot über der Zeit t. Die zum Beispiel in der Regelvorrichtung 170 hin- terlegte Drehzahlkurve 450 illustriert den Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t. Ausweislich des Kurvenverlaufs 452 wird das Bremsmoment AFmot der elektri- schen Antriebseinheit 140 mit Hilfe der von der Masse rriK des Kinderwagens 102 unabhängigen Drehzahlkurve 450 geregelt. Bis zu einem Zeitpunkt t3 sind sowohl das Antriebsmoment AF als auch die Drehzahl n über der Zeit t konstant. Im zeit- lichen Bereich zwischen einem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4, wobei U > t3 ist, wird die Drehzahl n ausschließlich von der Drehzahlkurve 450 kontrolliert li- near über die Zeit t abgesenkt, was zu einer ebenfalls linearen Zunahme des Bremsmoments AFmot über der Zeit t führt.
Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Drehzahl einer elektrischen Antriebseinheit 140, der ersten Ableitung der Drehzahl, der zweiten Ableitung der Drehzahl sowie ei- nen zugehörigen Verlauf des Antriebsmoments AF der elektrischen Antriebsein- heit 140 über der Zeit t. Während der Benutzer den Kinderwagen 102 schiebt oder zieht, werden - wie im Rahmen der Fig. 2 bis 5 erläutert - die kleinen, von der Regelvorrichtung 170 vorgegebenen Bremsmomente AFmot mit Hilfe der gleichfalls von der Regelvorrichtung 170 geregelten elektrischen Antriebseinheit 140 generiert. Mittels der Regelvorrichtung 170 und dem mindestens einen Be- schleunigungssensor 172, 174 des Kinderwagens 102 ist überprüfbar, ob der Kinderwagen 102 infolge der kleinen vorgegebenen Bremsmomente AFmot ab- bremst oder sich mit annähernd konstanter Geschwindigkeit v weiterbewegt. Fin- det eine Abbremsung bzw. Verzögerung des Kinderwagens 102 statt, was mittels negativer Beschleunigungswerte ax detektierbar ist, wird das Bremsmoment AF- mot kontrolliert von der Regelvorrichtung 170 erhöht. Die sukzessive Erhöhung der Bremsmomente AFmot erfolgt analog zu den vorstehend erläuterten Diagrammen in Fig. 4 und Fig. 5 solange, bis der Kinderwagen 102 vollständig zum Stillstand gekommen ist oder der Benutzer den Kinderwagen 102 durch das Wiederauf- bringen einer gegebenenfalls geringfügig erhöhten Benutzerkraft Fu zur Über- windung des Bremsprozesses wieder beschleunigt, so dass positive Beschleuni- gungswerte ax detektierbar sind. Ein erster Kurvenverlauf 500 zeigt die Drehzahl n der mindestens einen elektri- schen Antriebseinheit 140 des Kinderwagens 102 über der Zeit t. Ein zweiter Kurvenverlauf 502 illustriert die erste Ableitung dn/dt der Drehzahl n nach der Zeit t, ein dritter Kurvenverlauf 504 stellt deren zweite Ableitung d2n/dt2 nach der Zeit t dar und ein vierter Kurvenverlauf 506 zeigt den korrespondierenden Verlauf des Antriebsmoments AF der elektrischen Antriebseinheit 140 mit den periodi- schen, von der Regelvorrichtung 170 vorgegebenen Bremsmomenten AFmot, wiederum über der Zeit t.
Wenn die erste Ableitung der Drehzahl n über der Zeit t ausweislich des Kurven- verlaufs 502 im Bereich des Zeitpunkts t5 im Wesentlichen kleiner als Null wird, beginnt der Bremsvorgang und wenn die zweite Ableitung der Drehzahl n über der Zeit t ausweislich des Kurvenverlaufs 504 größer als Null ist, wird der Brems- vorgang abgebrochen, wie ein Kurvenabschnitt 508 beispielhaft zeigt. Ansonsten wird das Bremsmoment AFmot bevorzugt nach Maßgabe des Kurvenverlaufs 506 ab einem Zeitpunkt t6 näherungsweise rampenförmig linear erhöht. Erreicht die Drehzahl n ausweislich des ersten Kurvenverlaufs 500 den Wert Null, kann das Bremsmoment AFmot aufgehoben werden, das heißt ausweislich des Kurvenver- laufs 506 erreicht das Bremsmoment AFmot ab einem Zeitpunkt t7 vorzugsweise wieder das Niveau der Nulllinie.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte adaptive Drehzahlregelung im Fall eines geneigten Untergrunds. Um auf dem um den Winkel f geneigten Untergrund dasselbe Ver- halten des Kinderwagens 102 wie auf dem horizontalen Untergrund zu gewähr- leisten, müsste die Hangabtriebskraft optimal kompensierbar sein, was unter realen Einsatzbedingungen des Kinderwagens 102 bzw. der Transportvorrichtung 100 praktisch kaum umsetzbar ist (vgl. insb. Fig. 1 , Bezugszeichen 180, 182, f, FH). Demzufolge ist bei der Transportvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen 102 eine automatische Adaption mittels der Regelvorrichtung 170 vorgesehen.
Ein näherungsweise trapezförmiger Kurvenverlauf 550 veranschaulicht den Ver- lauf der Drehzahl n der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit 140 des Kinderwagens 102 über der Zeit t. Die empirische Kompensation der Hangab- triebskraft FH erfolgt bevorzugt durch eine automatische Adaption (Rekursion) mittels eines in der Regelvorrichtung 170 implementierten, geeigneten Algorith- mus. Am geneigten Untergrund gilt zunächst die Gleichgewichtsbedingung A = AF = F mot + Fu + Fr + Fext - FH, mit der Hangabtriebskraft gemäß der Gleichung FH = m * g * sin (f). Da die Masse GTIK der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens 102 unter anderem aufgrund der im Allgemeinen unbekannten Masse GTIK unterschiedlicher Transportgüter nicht konstant und demzufolge unbe- kannt ist, alle übrigen Variablen hingegen bekannt sind, lässt sich die unbekann- te Masse GTIK im Wege der empirischen Adaption zumindest numerisch nähe- rungsweise bestimmen. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise in einer ersten Verarbeitungsstufe 552 zunächst eine zeitliche Änderung An der Drehzahl n der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit 140 des Kinderwagens 102 erfasst und diese in einer der ersten Verarbeitungsstufe 552 nachfolgenden, zweiten Verarbeitungsstufe 554 einer Bewertung bzw. einem Vergleich unterzogen.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Bewertung bzw. des Vergleichs wird der Zahlenwert der Masse GTIK des Kinderwagens 102 vorzugsweise bei jedem Durchlauf zudem in der zweiten Verarbeitungsstufe 554 sukzessiv durch Verklei- nern, durch Vergrößern oder durch Konstanthalten numerisch angepasst. Ist An größer Null, wird der Zahlenwert von GTIK innerhalb der zweiten Verarbeitungsstu- fe 554 verkleinert, ist An kleiner als ein von der zweiten Verarbeitungsstufe 554 vorgegebener Grenzwert Anmax, so wird der Zahlenwert von GTIK erhöht und für den Fall, dass eine Bedingung An < 0 und An > Anmax erfüllt ist, bleibt der Zah- lenwert von GTIK in der zweiten Verarbeitungsstufe 554 unverändert konstant. Der neue, entsprechend modifizierte und von der zweiten Verarbeitungsstufe 554 solchermaßen besser angenäherte Zahlenwert für GTIK wird über einen Rückkopp- lungszweig 556 der ersten Verarbeitungsstufe 552 zugeführt. Dieser rekursive Rückkopplungsvorgang wird zur optimierten Annäherung des in der Regelvor- richtung 170 hinterlegten Zahlenwerts von GTIK an die wirkliche, physikalische (Gesamt-)Masse des Kinderwagens 102 vielfach durchlaufen, wobei permanent überprüft wird, wie sich die Bremswirkung bzw. der Wert von An verändert. Die beiden Verarbeitungsstufen 552, 554 unter Einschluss des Rückkopplungs- zweigs 556 können beispielsweise mittels eines geeigneten Algorithmus inner- halb der Regelvorrichtung 170 des Kinderwagens 102 realisiert sein.
Fig. 8 zeigt einen beispielhaften Verlauf des Bremsmoments AFmot und einen zu- gehörigen Drehzahlverlauf über der Zeit t im Fall der adaptiven Drehzahlregelung von Fig. 7. Ein Kurvenverlauf 600 steht für den Verlauf des Antriebsmoments AF über der Zeit t unter Einschluss der vorgegebenen Bremsmomente AFmot. Die Hangabtriebskraft FH folgt der Gleichung FH = m * g * sin (cp) und wirkt sich ge- mäß der Beziehung AF = Fmot + Fu + Fr + Fext - FH lediglich als konstanter nega- tiver Offset in Bezug auf den Kurvenverlauf 600 des Antriebsmoments AF ein- schließlich der aufmodulierten Bremsmomente AFmot aus.
Im weiteren Fortgang der Beschreibung soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung der Anwesenheit oder der Abwesenheit des Benutzers allein an Hand der algorithmischen Auswertung von Beschleunigungswerten ax zumindest eines in der primären Schiebe- oder Ziehrichtung der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens 102 sensitiven Beschleunigungssensors 172, 174 mittels der Regelvorrichtung 170 unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Fig. 1 bis Fig. 8 eingehender erläutert werden. In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein periodi- sche Beaufschlagen der Transportvorrichtung 100 mit geringen, vorgegebenen Bremsmomenten AFmot mit Hilfe der durch die Regelvorrichtung 170 regelbaren elektrischen Antriebseinheit 140 zum zumindest kurzzeitigen Abbremsen der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens 102. In einem anschließenden Verfahrensschritt b) erfolgt ein Erfassen von Beschleunigungswerten ax mittels mindestens eines geeignet an der Transportvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwa- gen 102 positionierten Beschleunigungssensors 172. Hierbei werden mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors 172 vorrangig Beschleunigungen ax in der bevorzugten Schiebe- oder Ziehrichtung 112 der Transportvorrichtung 100 kontinuierlich sowie mit bevorzugt vergleichsweise hoher Messgenauigkeit ermit- telt. Es kann mindestens ein weiterer Beschleunigungssensor 174 an der Trans- portvorrichtung 100 vorgesehen sein, um beispielsweise Beschleunigungswerte az senkrecht zum horizontalen Untergrund 180 zu erfassen und der Regelvorrich- tung 170 zur numerischen Auswertung zuzuführen. In einem abschließenden Verfahrensschritt c) erfolgt ein Auswerten der Beschleunigungswerte ax des min- destens einen Beschleunigungssensors 172 mittels der bevorzugt elektroni- schen, volldigitalen Regelvorrichtung 170. Im Fall von im Wesentlichen negativen Beschleunigungswerten ax wird hierbei auf die Abwesenheit des Benutzers ge- schlossen. Bei weiterem Fehlen einer auf die Transportvorrichtung einwirkenden Benutzerkraft Fu wird das insbesondere aus Sicherheitsgründen kurzzeitige Ab- bremsen der Transportvorrichtung 100 bis zu deren vollständigen Stillstand fort- gesetzt. Im Fall von mindestens einem negativen Beschleunigungswert ax können nach Maßgabe einer ersten Verfahrensalternative die vorgegebenen Bremsmomente AFmot nichtlinear bzw. überproportional erhöht werden, um den Kinderwagen 102 bei etwaiger Abwesenheit des Benutzers schnell und zuverlässig bis zum Still- stand abzubremsen. Die Erhöhung der vorgegebenen Bremsmomente AFmot kann zum Beispiel in der dritten Potenz oder gemäß einer beliebig anderen ma- thematischen Funktion erfolgen z.B. eine lineare oder quadratische Funktion o- der eine Rampenfunktion. Bei einer zweiten möglichen Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass das Abbremsen mittels einer Drehzahlregelung der mindes- tens einen elektrischen Antriebseinheit 140 durch die Regelvorrichtung 170 auf der Basis einer von der Masse GPK der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kin- derwagens 102 unabhängigen Drehzahlkurve 450 vollzogen wird.
Beim Vorliegen von im Wesentlichen positiven Beschleunigungswerten ax wird hingegen von der Anwesenheit des Benutzers ausgegangen, so dass der Schie- be- oder Ziehbetrieb der Transportvorrichtung 100 entgegen der minimalen Bremswirkung der vergleichsweise kleinen, vorgegebenen Bremsmomente AFmot durch das Einwirken einer Benutzerkraft Fu auf die Transportvorrichtung 100 bei- behalten oder wieder aufgenommen wird. Im Fall eines um den Winkel f in Rela- tion zu dem horizontalen Untergrund 180 geneigten Untergrunds 182 wird eine numerische, rekursive Adaption der Hangabtriebskraft FH durch das Erfassen ei- ner Änderung der Drehzahl An der mindestens einen elektrischen Antriebseinheit 140 durchgeführt. Infolgedessen ist sichergestellt, dass die Transportvorrichtung 100 bzw. der Kinderwagen 102 sowohl auf dem horizontalen Untergrund 180 als auch auf einem um den Winkel f geneigten Untergrund 182 für den Benutzer dasselbe Fahrverhalten zeigt.

Claims

Ansprüche
1. Transportvorrichtung (100), insbesondere Kinderwagen (102), mit mindestens drei Rädern (1 16, 1 18, 120) zur Bewegung auf einem Untergrund (180, 182) und mit einem Handgriff (110) für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern (1 16, 1 18, 120) zumindest ein Rad (116, 1 18, 120) als Antriebs- rad (122, 124, 126) ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektri- schen Antriebseinheit (140, 142, 144) elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schie- be- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung (100) durch den Benutzer auf dem Untergrund (180, 182) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Transportvorrichtung (100) mindestens ein Beschleunigungssensor (172, 174) vorgesehen ist und die Transportvorrichtung (100) im Schiebe- oder Ziehbetrieb mittels der elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) peri- odisch mit einem vorgegebenen Bremsmoment (AFmot) beaufschlagbar ist, wobei eine dem mindestens einen Beschleunigungssensor (172, 174) zuge- ordnete Regelvorrichtung (170) dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungs- werte (ax) des mindestens einen Beschleunigungssensors (172, 174) zur Er- kennung einer Anwesenheit oder einer Abwesenheit des Benutzers an der Transportvorrichtung (100) auszuwerten und die elektrische Antriebseinheit (140, 142, 144) in Abhängigkeit hiervon zu regeln.
2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen negativen Beschleunigungswert (ax) die Abwesenheit des Benutzers erkennbar ist.
3. Transportvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen positiven Beschleunigungswert (ax) die Anwesenheit des Benutzers erkennbar ist.
4. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (140) einen Elektromo- tor (150), insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor (152), aufweist.
5. Transportvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (140) mindestens ein Getriebe (154) aufweist.
6. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den mindestens drei Rädern (1 16, 118, 120) zu- mindest zwei Räder (1 16, 1 18, 120) als Antriebsräder (122, 124, 126) ausge- bildet sind, wobei jedem der zumindest zwei Räder (1 16, 118, 120) jeweils eine elektrische Antriebseinheit (140, 142, 144) zugeordnet ist, wobei die elektrischen Antriebseinheiten (140, 142, 144) jeweils mittels der Regelvor- richtung (170) unabhängig voneinander regelbar sind.
7. Transportvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors (172, 174) im Wesentlichen der mindestens eine Beschleunigungswert (ax) in einer vorrangigen primären Schiebe- oder Ziehrichtung (1 12) der Transport- vorrichtung (100) erfassbar ist.
8. Verfahren zur Erkennung der Anwesenheit eines Benutzers an einer T rans- portvorrichtung (100), insbesondere an einem Kinderwagen (102) mit mindes- tens drei Rädern (1 16, 118, 120) zur Bewegung auf einem Untergrund (180,
182) und mit einem Handgriff (110) für den Benutzer, wobei von den mindes- tens drei Rädern (1 16, 118, 120) zumindest ein Rad (1 16, 118, 120) als An- triebsrad (122, 124, 126) ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuel- len Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung (100) durch den Be- nutzer auf dem Untergrund (180, 182) zu ermöglichen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a. periodisches Beaufschlagen der T ransportvorrichtung (100) mit vor- gegebenen Bremsmomenten (AFmot) mittels der durch eine Regelvor- richtung (170) regelbaren elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) zum kurzzeitigen Abbremsen der Transportvorrichtung (100), b. Erfassen von Beschleunigungswerten (ax) mittels mindestens eines der Transportvorrichtung (100) zugeordneten Beschleunigungs- sensors (172, 174), und
c. Auswerten der Beschleunigungswerte (ax) des mindestens einen Be- schleunigungssensors (172, 174) mittels der Regelvorrichtung (170), wobei im Fall von im Wesentlichen negativen Beschleunigungswerten (ax) die Abwesenheit des Benutzers angenommen wird und bei weite- rem Fehlen einer auf die Transportvorrichtung (100) einwirkenden Benutzerkraft (Fu) das kurzzeitige Abbremsen der Transportvorrich- tung (100) bis zu deren Stillstand fortgesetzt wird oder im Fall von im Wesentlichen positiven Beschleunigungswerten (ax) die Anwesenheit des Benutzers angenommen wird und der Schiebe- oder Ziehbetrieb entgegen den vorgegebenen Bremsmomenten (AFmot) durch das Ein- wirken einer Benutzerkraft (Fu) auf die Transportvorrichtung (100) beibehalten oder wieder aufgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem um ei- nen Winkel (f) geneigten Untergrund (182) eine Adaption einer Hangab- triebskraft (FH) durch das Erfassen einer Drehzahl (n) und einer Änderung der Drehzahl (An) der elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall von mindestens einem negativen Beschleunigungswert (ax) die vorgegebe- nen Bremsmomente (AFmot) nichtlinear erhöht werden.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung der vorgegebenen Bremsmomente (AFmot) in der dritten Potenz oder gemäß einer anderen Funktion erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ab- bremsen mittels einer Drehzahlregelung der elektrischen Antriebseinheit (140, 142, 144) durch die Regelvorrichtung (170) nach Maßgabe einer von einer Masse (GTIK) der Transportvorrichtung (100) unabhängigen Drehzahlkur- ve (452) erfolgt.
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