EP4476084A1 - Fahrzeug, insbesondere zweirad- oder dreiradfahrzeug - Google Patents

Fahrzeug, insbesondere zweirad- oder dreiradfahrzeug

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Publication number
EP4476084A1
EP4476084A1 EP22838782.5A EP22838782A EP4476084A1 EP 4476084 A1 EP4476084 A1 EP 4476084A1 EP 22838782 A EP22838782 A EP 22838782A EP 4476084 A1 EP4476084 A1 EP 4476084A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
electric motor
braking
braking resistor
resistor
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.)
Pending
Application number
EP22838782.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Silas Klug
Alessandro Moia
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 EP4476084A1 publication Critical patent/EP4476084A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor by short-circuit or resistive braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes

Definitions

  • the invention is based on a vehicle, in particular a two-wheel or three-wheel vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for operating such a vehicle.
  • Two-wheeled or three-wheeled vehicles are known from the prior art, such as DE 10 2012 209 223 A1, which comprise an electric motor and a vehicle battery functionally coupled to the electric motor.
  • the electric motor can be used on the one hand to drive at least one vehicle wheel of the vehicle and on the other hand to decelerate at least one vehicle wheel of the vehicle.
  • a significant advantage of electric mobility is the possibility of converting the kinetic energy of the vehicle into electrical energy during braking with the help of the electric motor and storing it in the vehicle battery. This process is also referred to as recuperation. In this case, however, the braking performance is heavily dependent on the temperature and the state of charge of the vehicle battery.
  • the object of the invention is, in particular, to provide a vehicle with improved properties in terms of braking functionality.
  • the object is achieved by the features of claims 1 and 10, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on a vehicle with at least one electric motor, which is provided during a braking process to decelerate the vehicle and/or at least one vehicle wheel of the vehicle, and with at least one vehicle battery functionally coupled to the electric motor, in particular in the form of an accumulator.
  • the vehicle has a brake chopper unit that is operatively connected to the electric motor and the vehicle battery, which includes at least one braking resistor and is intended to dissipate excess energy generated by the electric motor during the braking process.
  • a braking functionality in particular an electrical one
  • the availability of the braking functionality provided by the electric motor can be increased and/or an advantageously reproducible regenerative braking behavior can be achieved, in particular independently of a current temperature and/or a current charge level of the vehicle battery.
  • a recuperation potential of the vehicle can be fully exploited.
  • value-added functions for example in the form of a hill start functionality, an auto hold functionality and/or a CBS functionality, can advantageously be implemented as a result.
  • the vehicle could, for example, be designed as a passenger car or as a commercial vehicle. However, the vehicle is preferably different from a conventional passenger car or commercial vehicle.
  • the vehicle is preferably designed as a light motor vehicle, such as a quad, and particularly preferably as a two-wheeler or three-wheeler vehicle, such as a moped, a motorcycle and/or a motor tricycle.
  • the electric motor is operated in particular as a generator and is provided for generating a recuperative braking torque.
  • the electric motor is provided in particular for converting kinetic energy of the vehicle into electrical energy and forwarding it to the vehicle battery for storage in the vehicle battery.
  • the electric motor is preferably assigned to exactly one vehicle wheel of the vehicle, advantageously a vehicle wheel designed as a rear wheel.
  • the at least one vehicle wheel is preferably not assigned a hydraulic brake, for example in the form of a wheel brake cylinder, so that during the braking process only the electric motor is provided for decelerating the at least one vehicle wheel.
  • the electric motor could be designed purely as a brake motor.
  • the electric motor is particularly preferably also provided for driving the vehicle and/or the at least one vehicle wheel.
  • the phrase “excess energy” should be understood in particular as energy that is generated by the electric motor during the braking process and cannot be absorbed and/or stored by the vehicle battery, for example due to a current charge level and/or a current temperature of the battery vehicle battery.
  • a “brake chopper unit” is to be understood in particular as a functional unit which is intended to transfer excess energy that is produced when the vehicle and/or the at least one vehicle wheel is decelerated and, in particular, when the electric motor is operated as a generator associated therewith dissipate or convert into heat.
  • the brake chopper unit includes at least one external and/or integrated braking resistor.
  • the brake chopper unit can include at least one heat sink assigned to the braking resistor.
  • the brake chopper unit can also include a plurality of, for example at least two or at least three, braking resistors. “Provided” is to be understood in particular as being specially designed and/or equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the brake chopper unit is preferably arranged between the electric motor and the vehicle battery, as a result of which, in particular, an advantageously simple circuit can be achieved.
  • the vehicle can in particular include power electronics for controlling the electric motor.
  • the brake chopper unit is preferably electrically connected directly to the power electronics and the vehicle battery.
  • the brake chopper unit can be passive and, for example, activated automatically when an operating variable, for example in the form of an intermediate circuit voltage, exceeds a specific limit value.
  • the brake chopper unit has no control connection for active control, for example by means of a control unit.
  • the brake chopper unit can preferably include at least one controllable switching unit, which can be switched by a switching and/or control signal, for example from a computing unit and/or a control unit.
  • the brake chopper unit can also include a computing unit that is electrically connected to the switching unit, in particular to a control connection of the switching unit, for providing the switching and/or control signal.
  • a computing unit that is electrically connected to the switching unit, in particular to a control connection of the switching unit, for providing the switching and/or control signal.
  • At least the braking resistor is arranged at an exposed and/or well-ventilated location on the vehicle. As a result, cooling of the braking resistor can be improved and/or a mass of the heat sink assigned to the braking resistor can be reduced.
  • the braking resistor in particular on the vehicle or in the vehicle, be arranged in such a way that an air flow generated when the vehicle is driving is directed in the direction of the braking resistor.
  • the vehicle can advantageously also comprise at least one, in particular additional, air guiding element which is provided for directing the air flow in the direction of the braking resistor and preferably directly onto the braking resistor.
  • a thermal behavior of the braking resistor can be further optimized as a result.
  • the braking resistor could be designed as a foil resistor, for example.
  • the braking resistor be designed as a wire resistor, as a result of which a particularly flexible arrangement of the braking resistor on the vehicle can be achieved.
  • the vehicle includes at least one chassis component around which the braking resistor is wound.
  • the chassis component can be a swing arm or a dashboard, for example.
  • additional brackets for the braking resistor can advantageously be dispensed with.
  • the chassis component acts as a heat sink and is provided for cooling the braking resistor.
  • the chassis component preferably consists of a thermally conductive material with a thermal conductivity of at least 100 W/mK and particularly preferably of at least 200 W/mK.
  • a particularly high level of operational safety can be achieved in particular if the braking resistor is arranged on the chassis component in such a way that it cannot be touched, in particular by a driver, during a driving operation.
  • a method for operating the aforementioned vehicle wherein excess energy generated by the electric motor during the braking process is dissipated by means of the brake chopper unit and in particular the at least one braking resistor.
  • excess energy generated by the electric motor during the braking process is dissipated by means of the brake chopper unit and in particular the at least one braking resistor.
  • FIG. 1 shows a vehicle designed as a motorcycle, for example, with an electric motor and a vehicle battery in a simplified representation
  • Fig. 2 shows a circuitry structure of the vehicle in a detailed representation
  • FIG. 3 shows an exemplary flowchart with main method steps of a method for operating the vehicle.
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 embodied as an example of a two-wheeled vehicle in a simplified representation.
  • Vehicle 10 is designed as a single-track vehicle and includes a first vehicle wheel 14 designed as a front wheel and a second vehicle wheel 16 designed as a rear wheel.
  • Vehicle 10 is also designed as an electrically operated vehicle or electric vehicle.
  • the vehicle 10 is embodied as a motorcycle, more precisely as an electric motorcycle, by way of example.
  • a vehicle could also be in the form of a vehicle other than a motorcycle, such as a moped or a motor scooter.
  • a vehicle could be designed as a three-wheeled vehicle, such as a rickshaw.
  • a vehicle could in principle also as a light motor vehicle, such as for example as a quad.
  • a corresponding vehicle could be designed as a hybrid vehicle.
  • the vehicle 10 includes an electric motor 12 and a vehicle battery 18 functionally coupled to the electric motor 12.
  • the electric motor 12 is assigned to the second vehicle wheel 16 and is designed, for example, as a wheel hub motor.
  • the vehicle battery 18 is designed as an accumulator, for example as a lithium-ion accumulator.
  • the vehicle 10 includes a hydraulic brake system 26 with at least one hydraulic brake unit 28.
  • the hydraulic brake unit 28 is assigned to the first vehicle wheel 14, while the second vehicle wheel 16 is not assigned a hydraulic brake unit in the present case.
  • a hydraulic brake system could also include a plurality of brake units, with each vehicle wheel being able to be assigned one of the brake units.
  • an electric motor could be assigned to a first vehicle wheel.
  • a vehicle could include a plurality of electric motors, with each vehicle wheel being able to be assigned one of the electric motors.
  • a vehicle could also include multiple vehicle batteries.
  • the vehicle 10 has at least one recuperation operating mode, in which the electric motor 12 is provided for decelerating the vehicle 10 or the second vehicle wheel 16 .
  • the electric motor 12 is operated as a generator during a braking process, so that it generates a recuperative braking torque for decelerating the second vehicle wheel 16 .
  • the kinetic energy of the vehicle 10 is converted into electrical energy during the braking process with the aid of the electric motor 12 and is stored, for example, in the vehicle battery 18 .
  • the electric motor 12 is also used to drive the vehicle 10 or the second vehicle wheel 16.
  • the electric motor 12 is operated as a motor in at least one operating state that differs from the braking process, so that it generates a drive torque to drive the second vehicle wheel 16 .
  • the electric motor 12 is thus provided on the one hand for decelerating the vehicle 10 and on the other hand for driving the vehicle 10 .
  • an electric However, romotor can also be used exclusively to decelerate the vehicle or to drive the vehicle.
  • the braking power is generally heavily dependent on the temperature and the state of charge of the vehicle battery 18 . If the vehicle battery 18 is therefore too cold, too hot or has too high a charge level, it can only absorb very little or no energy at all, as a result of which the electric motor 12 cannot or only insufficiently decelerate the vehicle 10 or the second vehicle wheel 16 in the present case. In many driving situations, the vehicle battery 18 is therefore the bottleneck for maximum braking power, which the vehicle 10 can implement regeneratively.
  • the vehicle 10 in the present case has a brake chopper unit 20 (cf. in particular FIG. 2).
  • the brake chopper unit 20 is operatively connected to the electric motor 12 and the vehicle battery 18 and is arranged in terms of circuitry between the electric motor 12 and the vehicle battery 18 .
  • the brake chopper unit 20 is electrically connected directly to the vehicle battery 18 on the one hand and directly electrically to power electronics 30 of the vehicle 10 for controlling the electric motor 12 on the other hand.
  • the brake chopper unit 20 is provided for the purpose of using excess energy generated by the electric motor 12 during the braking process, ie energy which is generated by the electric motor 12 during the braking process and from the vehicle battery 18, for example on the basis of a current charge level and/or or a current temperature of the vehicle battery 18, cannot be recorded and/or stored.
  • the brake chopper unit 20 is designed in such a way that during the braking process only the electric motor 12 is used to decelerate the vehicle 10 or the second vehicle wheel 16 and to one, in particular special additional hydraulic brake on the second vehicle wheel 16 can be dispensed with.
  • the brake chopper unit 20 includes at least one braking resistor 22.
  • the brake chopper unit 20 includes, for example, exactly one braking resistor 22.
  • the braking resistor 22 is arranged at an exposed or at least well-ventilated location on the vehicle 10.
  • the braking resistor 22 is arranged on the vehicle 10 or in the vehicle 10 such that an air flow generated during a driving operation of the vehicle 10 is directed in the direction of the braking resistor 22, as a result of which cooling of the braking resistor 22 can be significantly improved.
  • the vehicle 10 can include at least one, in particular additional, air guiding element (not shown), which is designed and shaped in such a way that an air flow is directed in the direction of the braking resistor 22 and preferably directly onto the braking resistor 22 .
  • air guiding element can also be dispensed with.
  • the braking resistor 22 is also designed as a wire resistor in the present case and is wound directly around a chassis component 24 of the vehicle 10.
  • the chassis component 24 acts as a heat sink and is provided for cooling the braking resistor 22, so that additional heat sinks can be dispensed with.
  • the braking resistor 22 is arranged on the chassis component 24 in such a way that it cannot be touched by a driver during a driving operation.
  • the chassis component 24 is, for example, a rear wheel swing arm of the vehicle 10. In principle, however, all chassis components have good thermal conductivity properties and where contact during a driving operation is excluded, in particular to avoid the risk of burns , suitable.
  • the brake chopper unit 20 is designed to be actively controllable in the present case.
  • the brake chopper unit 20 includes at least one control bare switching unit 32 and an arithmetic unit 34 that interacts with the switching unit 32.
  • a brake chopper unit can also be designed to be passive and, for example, be activated automatically when an operating variable, for example in the form of an intermediate circuit voltage, exceeds a specific limit value.
  • FIG. 3 shows an exemplary flowchart with main method steps of a method for operating vehicle 10.
  • a method step 40 corresponds to an operating state in which the vehicle 10 is in a normal driving process.
  • the vehicle 10 can advantageously be driven by the electric motor 12 .
  • the electric motor 12 is operated as a motor, so that it generates a drive torque for driving the second vehicle wheel 16 .
  • a method step 42 corresponds to a braking process in which the vehicle 10 or the second vehicle wheel 16 is decelerated by means of the electric motor 12 .
  • the electric motor 12 is operated as a generator during the braking process, so that it generates a recuperative braking torque for decelerating the second vehicle wheel 16 .
  • the kinetic energy of the vehicle 10 is converted into electrical energy with the aid of the electric motor 12 during the braking process.
  • step 44 if possible, the energy generated by the electric motor 12 during the braking process is initially stored in the vehicle battery 18.
  • a capacity limit of the vehicle battery 18 is reached.
  • the excess energy generated by the electric motor 12 during the braking process i.e. the energy which is generated during the braking process by the electric motor 12 and by the vehicle battery 18, can not be recorded and / or not stored, dissipated.
  • the exemplary flowchart in FIG. 3 is only intended to describe a method for operating vehicle 10 as an example. In particular, individual process steps can also vary or additional process steps can be added.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug (10), insbesondere einem Zweirad oder Dreiradfahrzeug, mit zumindest einem Elektromotor (12), welcher bei einem Bremsvorgang zum Verzögern des Fahrzeugs (10) und/oder wenigstens eines Fahrzeugrads (14, 16) des Fahrzeugs (10) vorgesehen ist, und mit zumindest einer funktionell mit dem Elektromotor (12) gekoppelten Fahrzeugbatterie (18). Es wird vorgeschlagen, dass Fahrzeug eine mit dem Elektromotor (12) und der Fahrzeugbatterie (18) in Wirkverbindung stehende Brems-Chopper-Einheit (20) aufweist, welche wenigstens einen Bremswiderstand (22) umfasst und dazu vorgesehen ist, eine von dem Elektromotor (12) bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie zu dissipieren.

Description

Beschreibung
Titel insbesondere Zweirad- oder
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug, insbesondere einem Zweirad- oder Dreiradfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2012 209 223 Al, sind Zweirad- oder Dreiradfahrzeuge, insbesondere Motorräder, bekannt, welche einen Elektromotor und eine funktionell mit dem Elektromotor gekoppelten Fahrzeugbatterie umfassen. Der Elektromotor kann dabei einerseits zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs und andererseits zum Verzögern wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs eingesetzt werden. Ein bedeutender Vorteil der Elektromobilität besteht dabei in der Möglichkeit während eines Bremsvorgangs die kinetische Energie des Fahrzeugs mit Hilfe des Elektromotors in elektrische Energie umzuwandeln und in der Fahrzeugbatterie zu speichern. Dieser Vorgang wird auch als Rekuperation bezeichnet. Allerdings ist die Bremsleistung in diesem Fall stark von der Temperatur und dem Ladezustand der Fahrzeugbatterie abhängig. Ist die Fahrzeugbatterie demnach zu kalt, zu heiß oder hat sie einen zu hohen Ladestand, kann sie nur sehr wenig oder gar keine Energie aufnehmen, wodurch der Elektromotor das Fahrzeugrad nicht bzw. nur unzureichend verzögern kann. In vielen Fahrsituationen ist demnach die Fahrzeugbatterie der Flaschenhals für eine maximale Bremsleistung, die das Fahrzeug regenerativ umsetzen kann. Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Fahrzeug mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Bremsfunktionalität bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug mit zumindest einem Elektromotor, welcher bei einem Bremsvorgang zum Verzögern des Fahrzeugs und/oder wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs vorgesehen ist, und mit zumindest einer funktionell mit dem Elektromotor gekoppelten Fahrzeugbatterie, insbesondere in Form eines Akkumulators.
Es wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug eine mit dem Elektromotor und der Fahrzeugbatterie in Wirkverbindung stehende Brems-Chopper-Einheit aufweist, welche wenigstens einen Bremswiderstand umfasst und dazu vorgesehen ist, eine von dem Elektromotor bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie zu dissipieren. Durch diese Ausgestaltung kann eine, insbesondere elektrische, Bremsfunktionalität verbessert werden. Insbesondere kann dabei eine Verfügbarkeit der durch den Elektromotor bereitgestellten Bremsfunktionalität erhöht und/oder ein vorteilhaft reproduzierbares generatorisches Bremsverhalten erreicht werden, und zwar insbesondere unabhängig von einer aktuellen Temperatur und/oder einem aktuellen Ladestand der Fahrzeugbatterie. Zudem kann ein Rekuperationspotential des Fahrzeugs voll ausgeschöpft werden. Darüber hinaus lassen sich hierdurch vorteilhaft Mehrwertfunktionen, beispielsweise in Form einer Berganfahr-Funktionalität, einer Auto-Hold-Funktionalität und/oder einer CBS-Funktionalität, realisieren.
Das Fahrzeug könnte beispielsweise als Personenkraftwagen oder als Nutzkraftwagen ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Fahrzeug jedoch von einem herkömmlichen Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen verschieden. Vorzugsweise ist das Fahrzeug dabei als Leichtkraftfahrzeug, wie beispielsweise als Quad, und besonders bevorzugt als Zweirad- oder Dreiradfahrzeug, wie beispielsweise als Kleinkraftrad, als Motorrad und/oder als Motordreirad ausgebildet. Ferner wird der Elektromotor bei dem Bremsvorgang insbesondere als Generator betrieben und ist zur Erzeugung eines rekuperativen Bremsmoments vorgesehen. In diesem Zusammenhang ist der Elektromotor insbesondere dazu vorgesehen, kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln und zur Speicherung in der Fahrzeugbatterie an die Fahrzeugbatterie weiterzuleiten. Vorzugsweise ist der Elektromotor dabei genau einem Fahrzeugrad des Fahrzeugs, vorteilhaft einem als Hinterrad ausgebildeten Fahrzeugrad, zugeordnet. Ferner ist dem wenigstens einen Fahrzeugrad bevorzugt keine hydraulische Bremse, beispielsweise in Form eines Radbremszylinders, zugeordnet, sodass bei dem Bremsvorgang ausschließlich der Elektromotor zum Verzögern des wenigstens einen Fahrzeugrads vorgesehen ist. Der Elektromotor könnte dabei als reiner Bremsmotor ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor jedoch in zumindest einem Betriebszustand auch zum Antrieb des Fahrzeugs und/oder des wenigstens einen Fahrzeugrads vorgesehen. Darüber hinaus soll unter der Wendung „überschüssige Energie“ insbesondere Energie verstanden werden, welche während des Bremsvorgangs von dem Elektromotor erzeugt wird und von der Fahrzeugbatterie nicht aufgenommen und/oder nicht gespeichert werden kann, beispielsweise aufgrund eines aktuellen Ladestands und/oder einer aktuellen Temperatur der Fahrzeugbatterie. Ferner soll unter einer „Brems- Chopper-Einheit“ insbesondere eine Funktionseinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, überschüssige Energie, die beim Verzögern des Fahrzeugs und/oder des wenigstens einen Fahrzeugrads und insbesondere bei einem hiermit verknüpften generatorischen Betrieb des Elektromotors entsteht, zu dissipie- ren bzw. in Wärme umzuwandeln. Dazu umfasst die Brems-Chopper-Einheit zumindest einen externen und/oder integrierten Bremswiderstand. Zudem kann die Brems-Chopper-Einheit wenigstens einen dem Bremswiderstand zugeordneten Kühlkörper umfassen. Grundsätzlich kann die Brems-Chopper-Einheit auch mehrere, beispielsweise zumindest zwei oder zumindest drei, Bremswiderstände umfassen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise ist die Brems-Chopper-Einheit schaltungstechnisch zwischen dem Elektromotor und der Fahrzeugbatterie angeordnet, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einfache Beschaltung erreicht werden kann. Insbesondere kann das Fahrzeug in diesem Zusammenhang eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors umfassen. In diesem Fall ist die Brems-Chopper-Einheit bevorzugt elektrisch direkt mit der Leistungselektronik und der Fahrzeugbatterie verbunden.
Die Brems-Chopper-Einheit kann passiv ausgebildet sein und beispielsweise automatisch aktiviert werden, wenn eine Betriebsgröße, beispielsweise in Form einer Zwischenkreisspannung, einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Insbesondere weist die Brems-Chopper-Einheit in diesem Fall keinen Steueranschluss zur aktiven Ansteuerung, beispielsweise mittels eines Steuergeräts auf. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Brems-Chopper-Einheit aktiv steuerbar ausgebildet ist. Bevorzugt kann die Brems-Chopper-Einheit in diesem Zusammenhang wenigstens eine ansteuerbare Schalteinheit umfassen, welche durch ein Schalt- und/oder Steuersignal, beispielsweise von einer Recheneinheit und/oder einem Steuergerät, geschalten werden kann. Ferner kann die Brems- Chopper-Einheit in diesem Fall auch eine elektrisch mit der Schalteinheit, insbesondere einem Steueranschluss der Schalteinheit, verbundene Recheneinheit zur Bereitstellung des Schalt- und/oder Steuersignals umfassen. Hierdurch kann eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden. Zudem können entsprechende Mehrwertfunktionen besonders einfach realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest der Bremswiderstand an einer exponierten und/oder gut belüfteten Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Hierdurch kann eine Kühlung des Bremswiderstands verbessert und/oder eine Masse des dem Bremswiderstand zugeordneten Kühlkörpers reduziert werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Bremswiderstand, insbesondere am Fahrzeug oder im Fahrzeug, derart angeordnet ist, dass ein bei einem Fahrvorgang des Fahrzeugs erzeugter Luftstrom in Richtung des Bremswiderstands geleitet wird. Vorteilhaft kann das Fahrzeug in diesem Fall auch wenigstens ein, insbesondere zusätzliches, Luftleitelement umfassen, welches dazu vorgesehen ist, den Luftstrom in Richtung des Bremswiderstands und bevorzugt direkt auf den Bremswiderstand zu leiten. Hierdurch kann ein thermisches Verhalten des Bremswiderstands weiter optimiert werden.
Der Bremswiderstand könnte beispielsweise als Folienwiderstand ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass der Bremswiderstand als Drahtwiderstand ausgebildet ist, wodurch eine besonders flexible Anordnung des Bremswiderstands am Fahrzeug erreicht werden kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug wenigstens ein Chassis-Bauteil umfasst, um welches der Bremswiderstand gewickelt ist. Insbesondere im Fall, dass das Fahrzeug als Zweirad- oder Dreiradfahrzeug ausgebildet ist, kann das Chassis-Bauteil beispielsweise eine Hinterradschwinge oder ein Armaturenbrett sein. Hierdurch kann vorteilhaft auf zusätzliche Halterungen für den Bremswiderstand verzichtet werden.
Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass das Chassis-Bauteil als Kühlkörper fungiert und zur Kühlung des Bremswiderstands vorgesehen ist. Bevorzugt besteht das Chassis-Bauteil dabei aus einem thermisch leitfähigen Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 100 W/mK und besonders bevorzugt von zumindest 200 W/mK. Hierdurch kann vorteilhaft auf zusätzliche Kühlkörper verzichtet werden.
Eine besonders hohe Betriebssicherheit kann insbesondere erreicht werden, wenn der Bremswiderstand derart an dem Chassis-Bauteil angeordnet ist, dass eine Berührung, insbesondere durch einen Fahrer, bei einem Fahrvorgang ausgeschlossen ist.
Zudem wird ein Verfahren zum Betrieb des zuvor genannten Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei mittels der Brems-Chopper-Einheit und insbesondere dem wenigstens einen Bremswiderstand eine von dem Elektromotor bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie dissipiert wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden, wobei zumindest eine Bremsfunktionalität verbessert werden kann. Das Fahrzeug und das Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Fahrzeug und das Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 ein beispielhaft als Motorrad ausgebildetes Fahrzeug mit einem Elektromotor und einer Fahrzeugbatterie in einer vereinfachten Darstellung,
Fig. 2 ein schaltungstechnischer Aufbau des Fahrzeugs in einer Detaildarstellung und
Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein beispielhaft als Zweiradfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Fahrzeug 10 ist als einspuriges Fahrzeug ausgebildet und umfasst ein als Vorderrad ausgebildetes erstes Fahrzeugrad 14 sowie ein als Hinterrad ausgebildetes zweites Fahrzeugrad 16. Ferner ist das Fahrzeug 10 als elektrisch betriebenes Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Fahrzeug 10 dabei beispielhaft als Motorrad, genauer gesagt als Elektromotorrad, ausgebildet. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug jedoch auch als ein von einem Motorrad abweichendes Fahrzeug, wie beispielsweise als Kleinkraftrad oder als Motorroller, ausgebildet sein. Zudem könnte ein Fahrzeug als Dreiradfahrzeug, wie beispielsweise als Rikscha, ausgebildet sein. Ferner könnte ein Fahrzeug grundsätzlich auch als Leichtkraftfahrzeug, wie beispielsweise als Quad, ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte ein entsprechendes Fahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
Das Fahrzeug 10 umfasst einen Elektromotor 12 sowie eine funktionell mit dem Elektromotor 12 gekoppelte Fahrzeugbatterie 18. Der Elektromotor 12 ist vorliegend dem zweiten Fahrzeugrad 16 zugeordnet und beispielhaft als Radnabenmotor ausgebildet. Die Fahrzeugbatterie 18 ist als Akkumulator, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet. Zudem umfasst das Fahrzeug 10 ein hydraulisches Bremssystem 26 mit wenigstens einer hydraulischen Bremseinheit 28. Die hydraulische Bremseinheit 28 ist dem ersten Fahrzeugrad 14 zugeordnet, während dem zweiten Fahrzeugrad 16 im vorliegenden Fall keine hydraulische Bremseinheit zugeordnet ist. Grundsätzlich könnte ein hydraulisches Bremssystem jedoch auch mehrere Bremseinheiten umfassen, wobei jedem Fahrzeugrad eine der Bremseinheiten zugeordnet sein könnte. Darüber hinaus ist denkbar, auf ein hydraulisches Bremssystem vollständig zu verzichten. Zudem könnte ein Elektromotor einem ersten Fahrzeugrad zugeordnet sein. Des Weiteren könnte ein Fahrzeug mehrere Elektromotoren umfassen, wobei jedem Fahrzeugrad einer der Elektromotoren zugeordnet sein könnte. Darüber hinaus könnte ein Fahrzeug auch mehrere Fahrzeugbatterien umfassen.
Ferner weist das Fahrzeug 10 wenigstens einen Rekuperationsbetriebsmodus auf, bei welchem der Elektromotor 12 zum Verzögern des Fahrzeugs 10 bzw. des zweiten Fahrzeugrads 16 vorgesehen ist. Dazu wird der Elektromotor 12 bei einem Bremsvorgang als Generator betrieben, sodass dieser ein rekuperatives Bremsmoment zum Verzögern des zweiten Fahrzeugrads 16 erzeugt. Hierdurch wird während des Bremsvorgangs die kinetische Energie des Fahrzeugs 10 mit Hilfe des Elektromotors 12 in elektrische Energie umgewandelt und beispielsweise in der Fahrzeugbatterie 18 gespeichert. Darüber hinaus dient der Elektromotor 12 im vorliegenden Fall auch zum Antrieb des Fahrzeugs 10 bzw. des zweiten Fahrzeugrads 16. Dazu wird der Elektromotor 12 in zumindest einem von dem Bremsvorgang abweichenden Betriebszustand als Motor betrieben, sodass dieser ein Antriebsmoment zum Antrieb des zweiten Fahrzeugrads 16 erzeugt. Der Elektromotor 12 ist somit einerseits zum Verzögern des Fahrzeugs 10 und andererseits zum Antrieb des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Alternativ könnte ein Elekt- romotor jedoch auch ausschließlich zum Verzögern des Fahrzeugs oder zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden.
Bei dem zuvor beschriebenen Rekuperationsbetriebsmodus ist die Bremsleistung in der Regel stark von der Temperatur und dem Ladezustand der Fahrzeugbatterie 18 abhängig. Ist die Fahrzeugbatterie 18 demnach zu kalt, zu heiß oder hat sie einen zu hohen Ladestand, kann sie nur sehr wenig oder gar keine Energie aufnehmen, wodurch der Elektromotor 12 das Fahrzeug 10 bzw. vorliegend das zweite Fahrzeugrad 16 nicht oder nur unzureichend verzögern kann. In vielen Fahrsituationen ist demnach die Fahrzeugbatterie 18 der Flaschenhals für eine maximale Bremsleistung, die das Fahrzeug 10 regenerativ umsetzen kann. Dies hat zur Folge, dass normalerweise ein sehr schlecht reproduzierbares generato- risches Bremsverhalten erreicht wird und bei vielen Fahrzeugen das generatori- sche Bremsmoment sehr gering gehalten wird, so dass es für einen Fahrer nicht spürbar ist, wenn sich die Fahrzeugbatterie 18 in einem ungünstigen Betriebspunkt befindet und keine elektrische Bremsleistung möglich ist.
Zur Verbesserung einer, insbesondere elektrischen, Bremsfunktionalität weist das Fahrzeug 10 vorliegend eine Brems-Chopper-Einheit 20 auf (vgl. insbesondere Figur 2). Die Brems-Chopper-Einheit 20 steht in Wirkverbindung mit dem Elektromotor 12 und der Fahrzeugbatterie 18 und ist schaltungstechnisch zwischen dem Elektromotor 12 und der Fahrzeugbatterie 18 angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Brems-Chopper-Einheit 20 dabei einerseits elektrisch direkt mit der Fahrzeugbatterie 18 und andererseits elektrisch direkt mit einer Leistungselektronik 30 des Fahrzeugs 10 zur Ansteuerung des Elektromotors 12 verbunden. Die Brems-Chopper-Einheit 20 ist dazu vorgesehen, eine von dem Elektromotor 12 bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie, also Energie, welche während des Bremsvorgangs von dem Elektromotor 12 erzeugt wird und von der Fahrzeugbatterie 18, beispielsweise aufgrund eines aktuellen Ladestands und/oder einer aktuellen Temperatur der Fahrzeugbatterie 18, nicht aufgenommen und/oder nicht gespeichert werden kann, zu dissipieren. Im vorliegenden Fall ist die Brems-Chopper-Einheit 20 dabei derart ausgelegt, dass bei dem Bremsvorgang ausschließlich der Elektromotor 12 zum Verzögern des Fahrzeugs 10 bzw. des zweiten Fahrzeugrads 16 verwendet und auf eine, insbe- sondere zusätzliche, hydraulische Bremse am zweiten Fahrzeugrad 16 verzichtet werden kann.
Dazu umfasst die Brems-Chopper-Einheit 20 zumindest einen Bremswiderstand 22. Im vorliegenden Fall umfasst die Brems-Chopper-Einheit 20 beispielhaft genau einen Bremswiderstand 22. Der Bremswiderstand 22 ist an einer exponierten oder zumindest gut belüfteten Stelle des Fahrzeugs 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall ist der Bremswiderstand 22 derart am Fahrzeug 10 oder im Fahrzeug 10 angeordnet, dass ein bei einem Fahrvorgang des Fahrzeugs 10 erzeugter Luftstrom in Richtung des Bremswiderstands 22 geleitet wird, wodurch eine Kühlung des Bremswiderstands 22 deutlich verbessert werden kann. Hierzu kann das Fahrzeug 10 beispielsweise wenigstens ein, insbesondere zusätzliches, Luftleitelement (nicht dargestellt) umfassen, welches derart ausgebildet und ausgeformt ist, dass ein Luftstrom in Richtung des Bremswiderstands 22 und bevorzugt direkt auf den Bremswiderstand 22 geleitet wird. Grundsätzlich kann auf ein derartiges Luftleitelement jedoch auch verzichtet werden.
Um den Bauraum und somit die Kosten des Bremswiderstands 22 zu reduzieren, ist der Bremswiderstand 22 im vorliegenden Fall zudem als Drahtwiderstand ausgebildet und direkt um ein Chassis-Bauteil 24 des Fahrzeugs 10 gewickelt. Das Chassis-Bauteil 24 fungiert dabei als Kühlkörper und ist zur Kühlung des Bremswiderstands 22 vorgesehen, sodass auf zusätzliche Kühlkörper verzichtet werden kann. Zudem ist der Bremswiderstand 22 derart an dem Chassis-Bauteil 24 angeordnet, dass eine Berührung durch einen Fahrer bei einem Fahrvorgang ausgeschlossen ist. Bei dem Chassis-Bauteil 24 handelt es sich im vorliegenden Fall beispielhaft um eine Hinterradschwinge des Fahrzeugs 10. Grundsätzlich sind jedoch alle Chassis-Bauteile mit guten Wärmeleiteigenschaften und bei welchen, eine Berührung bei einem Fahrvorgang ausgeschlossen ist, insbesondere um die Gefahr von Verbrennungen zu vermeiden, geeignet. Alternativ ist denkbar, einen Bremswiderstand als einen von einem Drahtwiderstand abweichenden Widerstand auszubilden, wie beispielsweise als Folienwiderstand und/oder als Schichtwiderstand.
Des Weiteren ist die Brems-Chopper-Einheit 20 vorliegend aktiv steuerbar ausgebildet. Dazu umfasst die Brems-Chopper-Einheit 20 wenigstens eine ansteuer- bare Schalteinheit 32 sowie eine mit der Schalteinheit 32 zusammenwirkende Recheneinheit 34. Alternativ kann eine Brems-Chopper-Einheit jedoch auch passiv ausgebildet sein und beispielsweise automatisch aktiviert werden, wenn eine Betriebsgröße, beispielsweise in Form einer Zwischenkreisspannung, einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
Figur 3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs 10.
Ein Verfahrensschritt 40 entspricht einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug 10 in einem normalen Fahrvorgang befindet. Der Antrieb des Fahrzeugs 10 kann dabei vorteilhaft durch den Elektromotor 12 erfolgen. Dazu wird der Elektromotor 12 als Motor betrieben, sodass dieser ein Antriebsmoment zum Antrieb des zweiten Fahrzeugrads 16 erzeugt.
Ein Verfahrensschritt 42 entspricht einem Bremsvorgang, bei welchem das Fahrzeug 10 bzw. das zweite Fahrzeugrad 16 mittels des Elektromotors 12 verzögert wird. Dazu wird der Elektromotor 12 bei dem Bremsvorgang als Generator betrieben, sodass dieser ein rekuperatives Bremsmoment zum Verzögern des zweiten Fahrzeugrads 16 erzeugt. Hierdurch wird während des Bremsvorgangs die kinetische Energie des Fahrzeugs 10 mit Hilfe des Elektromotors 12 in elektrische Energie umgewandelt.
In einem Verfahrensschritt 44 wird, sofern möglich, die vom Elektromotor 12 bei dem Bremsvorgang erzeugte Energie zunächst in der Fahrzeugbatterie 18 gespeichert.
In einem Verfahrensschritt 46 ist eine Grenze einer Aufnahmefähigkeit der Fahrzeugbatterie 18 erreicht. In diesem Fall wird mittels der Brems-Chopper-Einheit 20 und insbesondere dem Bremswiderstand 22 die von dem Elektromotor 12 bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie, also die Energie, welche während des Bremsvorgangs von dem Elektromotor 12 erzeugt wird und von der Fahrzeugbatterie 18, beispielsweise aufgrund eines aktuellen Ladestands und/oder einer aktuellen Temperatur der Fahrzeugbatterie 18, nicht aufgenommen und/oder nicht gespeichert werden kann, dissipiert. Das beispielhafte Ablaufdiagramm in Figur 3 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukom- men.

Claims

Ansprüche
1. Fahrzeug (10), insbesondere Zweirad- oder Dreiradfahrzeug, mit zumindest einem Elektromotor (12), welcher bei einem Bremsvorgang zum Verzögern des Fahrzeugs (10) und/oder wenigstens eines Fahrzeugrads (14, 16) des Fahrzeugs (10) vorgesehen ist, und mit zumindest einer funktionell mit dem Elektromotor (12) gekoppelten Fahrzeugbatterie (18), gekennzeichnet durch eine mit dem Elektromotor (12) und der Fahrzeugbatterie (18) in Wirkverbindung stehende Brems-Chopper-Einheit (20), welche wenigstens einen Bremswiderstand (22) umfasst und dazu vorgesehen ist, eine von dem Elektromotor (12) bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie zu dissipieren.
2. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brems-Chopper-Einheit (20) schaltungstechnisch zwischen dem Elektromotor (12) und der Fahrzeugbatterie (18) angeordnet ist.
3. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brems-Chopper-Einheit (20) aktiv steuerbar ausgebildet ist.
4. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bremswiderstand (22) an einer exponierten und/oder gut belüfteten Stelle des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
5. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremswiderstand (22) derart angeordnet ist, dass ein bei einem Fahrvorgang des Fahrzeugs (10) erzeugter Luftstrom in Richtung des Bremswiderstands (22) geleitet wird.
6. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremswiderstand (22) als Drahtwiderstand ausgebildet ist.
7. Fahrzeug (10) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens ein Chassis-Bauteil (24), um welches der Bremswiderstand (22) gewickelt ist.
8. Fahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Chassis-Bauteil (24) als Kühlkörper fungiert und zur Kühlung des Bremswiderstands (22) vorgesehen ist.
9. Fahrzeug (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremswiderstand (22) derart an dem Chassis-Bauteil (24) angeordnet ist, dass eine Berührung, insbesondere durch einen Fahrer, bei einem Fahrvorgang ausgeschlossen ist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Brems-Chopper-Einheit (20) und insbesondere dem wenigstens einen Bremswiderstand (22) eine von dem Elektromotor (12) bei dem Bremsvorgang erzeugte, überschüssige Energie dis- sipiert wird.
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