WO2012155925A1 - Multifunktionale bedieneinheit für elektrofahrzeuge - Google Patents

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WO2012155925A1
WO2012155925A1 PCT/EP2011/002380 EP2011002380W WO2012155925A1 WO 2012155925 A1 WO2012155925 A1 WO 2012155925A1 EP 2011002380 W EP2011002380 W EP 2011002380W WO 2012155925 A1 WO2012155925 A1 WO 2012155925A1
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Martin Meschik
Klaus Aichinger
Thomas Blochberger
Harald Kosche
Franz TEMPER
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Martin Meschik
Klaus Aichinger
Thomas Blochberger
Harald Kosche
Temper Franz
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Definitions

  • the invention relates to a multifunctional control unit for electric vehicles.
  • Known control units for vehicles such as throttle handles, as used in single-track internal combustion engines, include a movable handle which is rotatably mounted and can be adjusted in a rotation angle of, for example, 120 degrees. In the rotation range, a zero or neutral position is provided, in which, if necessary, is reset by a force. This can be realized in the simplest case by means of a spring.
  • the setting angle of the throttle grip is transmitted for example by means of cable and adjusted directly the fuel supply and thus the performance of the internal combustion engine.
  • the cable can be replaced by an electric cable and the information about the position of the throttle grip by means of electrical signal to be transmitted.
  • Electric vehicles are different from vehicles
  • a hand-turning handle is the only control element used in these vehicles to set the speed from 0% to 100%.
  • the output signal of the rotary knob usually from a position of the hand-rotary handle proportional voltage, which controls the speed of the motor.
  • the invention has the object of developing the known control units for electric vehicles.
  • This object is achieved according to the invention with a simple-functional operating unit for electric vehicles with an operating element which has a continuously adjustable adjustment range, wherein the setting range is subdivided into several subregions, and different functionalities are assigned to the subregions.
  • a rotary handle as a control element, wherein the rotary handle is connected to a rotary position sensor, a control unit for converting the signals of the rotary position sensor into control signals of the electric vehicle and a spring element for returning the rotary handle has in a starting position.
  • Rotary handles have proven to be useful as controls on two-lane vehicles. Since they are operated by hand, comparatively small sections are also possible.
  • the position of the rotary handle is signaled to the operator. This can preferably be done by different restoring forces typical for each partial area, by other suitable haptic signals, or also, for example, by light signals.
  • the functionalities assigned to the subregions comprise at least one zero or neutral position, a speed control, an acceleration control and a brake control. These are functionalities that are of particular importance in the operation of an electric vehicle.
  • the functionalities assigned to the subregions include switching on a parking light and / or generating noises and / or controlling a parking brake.
  • the ease of use of a vehicle can be further increased, since so the total number of controls in a vehicle can be reduced and the operation can be facilitated.
  • Figures 2 to 6 a first mechanical embodiment
  • the waveforms shown in FIG. 1 relate to the progression of the restoring force R dependent on the position of the rotary handle, the profile of the output signals from driving sensor F, brake sensor B, zero point sensor N, a common driving and braking sensor which may be present instead of driving sensor and brake sensor P and an assignment of the signals to the individual partial areas 0, 1, 2, 3, 4, 5 according to the invention.
  • the position of the rotary handle is converted into a control signal for the electric motor.
  • This is usually an analogue signal.
  • a digital signal instead of the analog signal, a digital signal. to provide a time series of discrete states represented by a sequence of numbers so as to enable evaluation by signal processors, for example.
  • the course of the restoring force R shows the inventive dependency of this restoring force on the position of the operating element in a sub-area 0, 1, 2, 3, 4, 5.
  • the operator is signaled by a haptic signal the position of the rotary handle, without hearing or face - be distracted from the traffic situation.
  • driving sensor brake sensor
  • zero-point sensor a common driving and braking sensor provided instead of driving sensor and brake sensor
  • an automatic parking brake can be engaged mechanically or by suitable actuation of the engine. This ensures that the vehicle can not roll away after leaving.
  • a parking light or parking light can be switched on.
  • the zeroth portion 0 can be monitored by means of suitable mechanical or electronic switching contact, which can be monitored as an additional security feature.
  • the first subarea 1 is used to trigger additional functions such as turning on a parking light, generating various sounds or the automatic switching of functions that make sense when standing, when starting or when rolling out electric vehicles.
  • the change from zeroth subarea 0 in the first portion 1 is associated with a small amount of force.
  • the further change from the first sub-area 1 into the second sub-area 2 by turning the rotary handle and holding the rotary handle in this sub-area, however, are associated with a significantly higher force of the user.
  • the second subsection 2 is driven or accelerated with a predefined engine torque.
  • the speed is determined by the position of the control element and can be from 0 to 100% of the maximum speed under the given conditions such as track inclination, etc.
  • the energy from the energy storage is used most efficiently and the range is maximized. Therefore, the second sub-area 2 can also be referred to as an economic area.
  • this sub-area 2 is characterized by jerk-free driving, smooth acceleration and easy way to maintain a speed.
  • the maximum value of the current (setpoint) for the motor is changed by the rotation of the handle. Since the current in the electric motor is proportional to the engine torque and thus the acceleration, the engine torque is changed in this range. This is the case for example when driving on inclines and overtaking maneuvers required and desired.
  • the fourth portion 4 is used in vehicles with engine brake or recuperation as a braking range with constant braking torque.
  • the value of the braking torque must be adapted to the vehicle. In vehicles with reverse gear slow reversing is possible in the fourth section 4.
  • the operating element is in the zeroth subarea 0 in the neutral position and the vehicle in the
  • the operating element is brought into a position within the second partial area 2, so that the vehicle accelerates with the engine torque predefined for this partial area up to the speed determined by the position of the operating element.
  • the speed of the vehicle can be adapted to the traffic conditions or regulations.
  • a change in the position in the direction of the third portion 3 increases the speed, a movement in the direction of the first portion 1 reduces the speed, the vehicle can roll out and is not actively braked.
  • the change between the subregions is signaled to the operator by a haptic signal, expediently by a change in the restoring force R.
  • the operating element can be released for a short time, whereupon it can be released by the restoring force R in the zeroth sub-range 0, the zero or neutral position is moved.
  • active braking as in front of a traffic light, can be triggered by a position in the fourth subarea 4 or possibly in the fifth subarea 5.
  • FIGS. 2 to 7 An advantageous embodiment of a multifunctional operating element according to the invention as a rotary handle is described with reference to FIGS. 2 to 7:
  • this rotary handle comprises a fixed, for example, on the handlebar of the electric vehicle inner part 10 and a rotatably mounted outer part 11, and also a stationary housing member 12 for receiving the sensor of the rotary handle.
  • first to third tension springs 13, 16 and 19 are arranged in the manner of a partial ring. At its two ends, the first tension spring 13 is attached to the first sliding blocks 14, 15 which are slidably disposed over a predetermined area on the circumference, in an analogous manner, the second and third tension spring 16, 19 on second and third sliding blocks 17, 18 and 20, 21 attached. In the sliding blocks engage driver of the rotatably mounted outer member 11 a.
  • the first tension spring 13 is tensioned, so that acts on the rotatably mounted outer part 11, a first restoring force, which signals the operator the first portion 1.
  • the other two tension springs are not charged for the time being.
  • the restoring force increases noticeably again and signals a further partial area change. This transition is shown by way of example in FIG. 5.
  • the third tension spring 19 is tensioned with further rotation, so that the restoring force increases further.
  • the further sliding blocks 15, 18, and 21 are detected in a clockwise rotation and the tension springs 13, 16, 19 stretched in sequence.
  • Fig. 6 shows a section through the rotary handle according to the invention. The figure shows next to the fixed inner part 10 and the first tension spring 13, and the associated first sliding blocks 14, 15 and the second sliding blocks 17, 18th
  • the illustration shows the inner boundaries 25, 26 of the predetermined area on the circumference, within which the first sliding blocks 14, 15 are arranged displaceably. In this position, the first tension spring 13 is biased in its rest position.
  • three tension springs 13, 16, 19 are provided, which can be realized in an electric vehicle, for example, three sections 1,2,3 for driving and two sections 4.5 for the braking operation.
  • compression springs could be changed in a rotary handle instead of the tension springs, although the structural design of the rotary handle must be amended accordingly.
  • the tension springs 13, 16, 19 can be realized by means of spring steel.
  • suitable elastic materials such as rubber or resilient polymers is conceivable.
  • the rotary handle according to the invention contains sensors for monitoring the position of the rotary handle.
  • sensors for monitoring the position of the rotary handle.
  • a plurality of sensors are useful, it can be provided for example for driving and braking operation depending on a separate sensor.
  • magnetically variable resistors or so-called Hall field sensors are common, which, depending on the position of the magnets in the movable part of the rotary handle, provide an electrical digital or analog signal dependent on the position of the rotatable part.
  • the construction is optimized to the effect that in the fixed part 10 all springs, drivers and sensors are installed and the movable part 11 consists only of a cost-effective shell, which can be advantageously made of plastic and simple can be connected by plugging with the part 10.
  • a rotary handle according to the invention is shown as a control element.
  • the fixed inner part and the rotatably mounted outer part are elastically coupled to each other via two return discs 31.
  • This elastic coupling is effected by a spring pair 32, which is arranged tangentially in corresponding recesses of the return discs 31.
  • Thrust pins 33 are provided which slide in grooves 34 on the rotatably mounted outer part These grooves have at predetermined locations depressions, in which the resilient
  • the measures provided for monitoring the different functionalities sensors include a magnetic ring 35 with dia ⁇ metraler magnetization and Hall sensors.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bedieneinheit für Elektrofahrzeuge mit einem Drehgriff, der mit einem Drehstellungsgeber verbunden ist, mit einer Steuereinheit zur Umsetzung der Signale des Drehstellungsgebers (A) in Steuersignale des Elektrofahrzeuges und einem Federelement zur Rückführung des Drehgriffes in eine Ausgangsposition wobei der Drehbereich des Drehgriffes mehrere Teilbereiche (0, 1, 2, 3, 4, 5) aufweist, und wobei den Teilbereichen (0, 1, 2, 3, 4, 5) unterschiedliche Funktionalitäten zugeordnet sind.

Description

Beschreibung
Multifunktionale Bedieneinheit für Elektrofahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bedieneinheit für Elektrofahrzeuge .
Bekannte Bedieneinheiten für Fahrzeuge, wie etwa Gasdrehgriffe, wie sie bei einspurigen Verbrennungskraftmaschinen Verwendung finden, umfassen einen beweglichen Handgriff, der drehbar gelagert ist und in einem Drehwinkel von beispielsweise 120 Grad verstellt werden kann. Im Drehbereich ist eine Null- bzw. Neutralstellung vorgesehen, in welche gegebenenfalls durch eine Kraft zurückgestellt wird. Dies kann im einfachsten Fall anhand einer Feder realisiert werden.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen wird der Stellwinkel des Gasdrehgriffes beispielsweise mittels Seilzug übertragen und verstellt direkt die Kraftstoffzufuhr und damit die Leistung der Verbrennungskraftmaschine.
Der Seilzug kann dabei durch ein elektrisches Kabel ersetzt und die Information über die Stellung des Gasdrehgriffes mittels elektrischem Signal übertragen werden.
Weitere bekannte Bedienelemente bei kraftstoffbetriebenen mehrspurigen Fahrzeugen sind Handregler oder Fußpedale.
Elektrofahrzeuge unterscheiden sich von Fahrzeugen mit
Verbrennungskraftmotoren unter anderem dadurch, dass kein Schaltgetriebe vorhanden ist, da der Elektromotor sehr dynamisch an die Gegebenheiten wie Anfahr- und Beschleunigungsmoment sowie die Drehzahl für die Geschwindigkeit angepasst werden kann.
Daher ist bei Elektrofahrzeugen wie insbesondere bei Elektro- rollern -mopeds und -motorrädern auch keine Gangschaltung
BESTÄTIGUNGSKOPIE notwendig, ein Hand-Drehgriff wird bei diesen Fahrzeugen als einziges Bedienelement dazu verwendet, die Geschwindigkeit von 0% bis 100% einzustellen. Dabei besteht, wie bei der Einrichtung nach der DE 299 22 486 ül, das Ausgangssignal des Drehgriffes üblicherweise aus einer der Stellung des Hand-Drehgriffes proportionalen Spannung, welche die Geschwindigkeit des Motors steuert. Weiterhin ist es aus der DT 24 16 321 AI bekannt, zur Erhöhung des Anfahrmomentes oder der Beschleunigung mit einem zusätzlichen Schalter für eine vordefinierte Zeit die Strombegrenzung zu überbrücken um so den Motorstrom und damit das Drehmoment des Elektromotors zu erhöhen.
Diese Lösung führt zu einem sprunghaften Wechsel zwischen normalen und kraftvollen Modus, welches wiederum zu einem aggressiveren Fahrverhalten des Fahrzeuges führt.
Da der Stromfluss nicht vorhersehbar ist, besteht im kraft- vollen Modus überdies die Gefahr, dass der Motor zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Bedieneinheiten für Elektrofahrzeuge weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer mülti- funktionale Bedieneinheit für Elektrofahrzeuge mit einem Bedienelement, welches einen stufenlos verstellbaren Einstellbereich aufweist, wobei der Einstellbereich in mehrere Teil- bereiche gegliedert ist, und wobei den Teilbereichen unterschiedliche Funktionalitäten zugeordnet sind.
Mit der erfindungsgemäßen Bedieneinheit kann die Handhabung eines Elektrofahrzeuges vereinfacht und so indirekt die Ver- kehrssicherheit erhöht werden. Vorteilhaft ist der Einsatz eines Drehgriffs als Bedienelement, wobei der Drehgriff mit einem Drehstellungsgeber verbunden ist, eine Steuereinheit zur Umsetzung der Signale des Drehstellungsgebers in Steuersignale des Elektrofahrzeuges und ein Federelement zur Rückführung des Drehgriffes in eine Ausgangsposition aufweist.
Drehgriffe haben sich als Bedienelemente bei zweispurigen Fahrzeugen bewährt. Da sie mit der Hand bedient werden, sind auch vergleichsweise kleine Teilbereiche möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn die Stellung des Drehgriffes dem Be- diener signalisiert wird. Dies kann vorzugsweise durch unterschiedliche, für jeden Teilbereich typische Rückstellkräfte geschehen, durch andere geeignete haptische Signale, oder aber auch beispielsweise durch Lichtsignale.
Günstig ist es, wenn die den Teilbereichen zugeordneten Funktionalitäten zumindest eine Null- oder Neutralstellung, einen Geschwindigkeitssteuerung, eine Beschleunigungssteuerung und eine Bremsensteuerung umfassen. Dabei handelt es sich um Funktionalitäten, die beim Betrieb eines Elektrofahrzeuges besondere Bedeutung haben.
Günstig ist es weiterhin, wenn die den Teilbereichen zugeordneten Funktionalitäten das Einschalten einer Parkleuchte und/oder das Erzeugen von Geräuschen und /oder die Steuerung einer Feststellbremse umfassen. Damit kann der Bedienkomfort eines Fahrzeuges weiter erhöht werden, da so die Gesamtzahl der Bedienelemente in einem Fahrzeug verringert werden und die Bedienung erleichtert werden kann.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 Signalverläufe eines Ausführungsbeispieles mit einem Drehgriff als Bedienelement,
Figuren 2 bis 6 eine erstes mechanisches Ausführungsbeispiel und
Figuren 7 bis 9 ein zweites mechanisches Ausführungsbeispiel.
Die in der Fig. 1 dargestellten Signalverläufe betreffen den Verlauf der von der Stellung des Drehgriffes abhängigen Rück- stellkraft R, den Verlauf der Ausgangssignale von Fahrsensor F, Bremssensor B, Nullpunktsensor N, eines gegebenenfalls anstelle von Fahrsensor und Bremssensor vorhandenen gemeinsamen Fahr-und Bremssensor P sowie eine Zuordnung der Signale zu den einzelnen erfindungsgemäßen Teilbereichen 0, 1, 2, 3, 4, 5.
Die Stellung des Drehgriffs wird in ein Steuersignal für den Elektromotor umgesetzt. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein Analogsignal. Es kann aber durchaus zweckmäßig sein, anstelle des Analogsignales ein digitales Signal d.h. eine durch eine Zahlenfolge repräsentierte zeitliche Folge von diskreten Zuständen vorzusehen, um so eine Auswertung beispielsweise mittels Signalprozessoren zu ermöglichen. Der Verlauf der Rückstellkraft R zeigt die erfindungsgemäße Abhängigkeit dieser Rückstellkraft von der Stellung des Bedienelementes in einem Teilbereich 0, 1, 2, 3, 4, 5. Damit wird dem Bediener durch ein haptisches Signal die Stellung des Drehgriffes signalisiert, ohne dass Gehör oder Gesichts- sinn vom Verkehrsgeschehen abgelenkt werden.
In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Integration verschiedener Funktionalitäten wird somit eine Erhöhung der Verkehrssicherheit erzielt.
Mit dem nicht dargestellten Steuersignal können unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden. Hier sei nochmals auf den beispielhaften Charakter der dargestellten Signale hingewiesen. Je nach Art des Fahrzeuges wird es zweckmäßig sein, den Teilbereichen 0, 1, 2, 3, 4, 5 unterschiedliche Funktionalitäten zuzuordnen. Es erscheint auch zweckmäßig, die Funktionalitäten und Teilbereiche 0, 1, 2, 3, 4, 5, d.h. deren Lage und Verlauf den individuellen Bedürfnissen des jeweiligen Benutzers anzupassen. Dies kann beispielsweise auch im Zuge einer Lern- bzw. Trainingsphase geschehen, in der das Verhalten des Benutzers erfasst und das Fahrzeug daran angepasst wird.
Zur Überwachung werden die unterschiedlichen Funktionalitäten des Fahrzeuges von Sensoren überwacht. Typisch sind Fahrsensor, Bremssensor, Nullpunktsensor, oder ein anstelle von Fahrsensor und Bremssensor vorhandener gemeinsamen Fahr-und Bremssensor vorgesehen.
In der Folge werden die den Teilbereichen 0, 1, 2, 3, 4, 5 zugeordneten Funktionalitäten näher erläutert:
Durch Drehung des Drehgriffes in den nullten Teilbereich 0 wird eine Null- oder Neutralstellung eingenommen, in welcher der Motor keine Antriebsleistung liefert.
Es handelt sich um die Ruhestellung des Drehgriffes, die auch ohne Einwirkung der bedienenden Person eingenommen und gehalten wird.
Zusätzlich zu der Antriebsleistung des Motors können durch den Drehgriff weitere Funktionen gesteuert werden. So kann beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeuges eine automatische Feststellbremse mechanisch oder durch geeignete Ansteue- rung des Motors eingelegt werden kann. Damit ist gewährleistet, dass das Fahrzeug nach dem Verlassen nicht wegrollen kann .
Weiterhin kann ein Standlicht oder Parklicht eingeschaltet werden . Der nullte Teilbereich 0 kann mittels geeigneten mechanischen oder elektronischen Schaltkontakt überwacht sein, welches als zusätzliches Sicherheitsmerkmal überwacht werden kann.
Der erste Teilbereich 1 dient der Auslösung von Zusatzfunktionen wie beispielsweise dem Einschalten einer Parkleuchte, dem Erzeugen diverser Geräusche oder dem automatischen Schal- ten von Funktionen, die im Stand, beim Anfahren oder beim Ausrollen von Elektrofahrzeugen sinnvoll sind. Der Wechsel vom nullten Teilbereich 0 in den ersten Teilbereich 1 ist mit einem geringen Kraftaufwand verbunden. Der weitere Wechsel vom ersten Teilbereich 1 in den zweiten Teilbereich 2 durch Drehen des Drehgriffs und das Halten des Drehgriffs in diesem Teilbereich sind hingegen mit einem deutlich höheren Kraftaufwand des Benutzers verbunden.
Im zweiten Teilbereich 2 wird mit einem vordefinierten Motormoment gefahren oder beschleunigt. Die Geschwindigkeit ist durch die Stellung des Bedienelements bestimmt und kann von 0 bis 100% der Höchstgeschwindigkeit unter den gegebenen Bedingungen wie Streckenneigung etc. betragen. In diesem Teilbereich wird die Energie aus dem Energiespeicher am effizientesten genutzt und die Reichweite maximiert. Daher kann der zweite Teilbereich 2 auch als Economic-Bereich bezeichnet werden. In Bezug auf das Fahrverhalten zeichnet sich dieser Teilbereich 2 durch ein ruckfreies Fahren, gleichmäßiges Beschleunigen und die einfache Möglichkeit zum Halten einer Geschwindigkeit aus.
Im dritten Teilbereich 3 wird durch die Drehung des Griffes der maximale Wert des Stroms (Sollwert) für den Motor verän- dert . Da der Strom im Elektromotor dem Motormoment und damit der Beschleunigung proportional ist, wird in diesem Bereich das Motormoment verändert. Dies ist beispielsweise beim Weg- fahren an Steigungen und Überholmanövern erforderlich und gewünscht .
Damit der Fahrer den Übergang zwischen zweitem Bereich 2 und drittem Bereich 3 und damit den Übergang zwischen energiesparendem Bereich und Beschleunigungsbereich spürt, wird auch dieser Übergang durch eine sich ändernde Rückstellkraft R als haptisches Signal dem Bediener signalisiert. Der vierte Teilbereich 4 dient bei Fahrzeugen mit Motorbremse oder Rekuperation als Bremsbereich mit konstantem Bremsmoment. Der Wert des Bremsmoments ist dem Fahrzeug entsprechend anzupassen. Bei Fahrzeugen mit Rückwärtsgang ist in dem vierten Teilbereich 4 langsames Rückwärtsfahren möglich.
Im fünften Teilbereich 5 ist wie im dritten Teilbereich 3 ein stufenloses Ändern des Bremsmoments möglich. Bei Fahrzeugen nur mit Bremswirkung ist hier ein stufenloses Erhöhen der Bremswirkung möglich.
Das kann entweder durch den Motor oder mit einer zusätzlichen, mechanisch wirkenden Bremsanlage erfolgen.
Bei Fahrzeugen mit Rekuperation wird die beim Bremsen gewon- nene Energie in den Energiespeicher zurückgespeist. Je nach Stellung des Bedienelements wird der Motor und damit das Fahrzeug mehr oder weniger gebremst.
Zur weiteren Veranschaulichung wird beispielhaft der Ablauf einer Fahrt mit einem Fahrzeug mit erfindungsgemäßer Bedieneinheit, beispielsweise einem Drehgriff beschrieben:
Nach der Inbetriebnahme des Elektrofahrzeugs durch einen Schlüsselschalter befindet sich das Bedienelement im nullten Teilbereich 0 in der Neutralstellung und das Fahrzeug im
Stillstand. Der Elektromotor wird nicht angesteuert und mittels Kontrolleinheit wird das Steuersignal überwacht, das diesen Teilbereich 0 zusätzlich markiert. Durch die redundante Auswertung des nullten Teilbereichs 0 wird das Risiko einer fehlerhaften Ansteuerung des Elektromotors verringert.
Wird das Bedienelement nun betätigt und gegen die Rückstellkraft in den ersten Teilbereich 1 bewegt, werden dort Zusatzfunktionen ausgeführt. Dies kann im Stillstand beispielsweise das Schalten eines Standlichtes sein.
Zum Wegfahren wird das Bedienelement in eine Stellung innerhalb des zweiten Teilbereiches 2 gebracht, sodass das Fahrzeug mit dem für diesen Teilbereich vordefinierten Motormoment bis zur, durch die Stellung des Bedienelements bestimmten Geschwindigkeit, beschleunigt. In diesem zweiten Teilbereich 2 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges den Verkehrsbedingungen bzw. Vorschriften angepasst werden.
Eine Veränderung der Stellung in Richtung des dritten Teilbereichs 3 erhöht die Geschwindigkeit, eine Bewegung in Richtung des ersten Teilbereichs 1 verringert die Geschwindigkeit, wobei das Fahrzeug ausrollen kann und nicht aktiv gebremst wird.
Beispielsweise bei Bergauffahrten oder bei Uberholvorgängen kann es kurzzeitig zweckmäßig sein, die im zweiten Teilbereich 2 vorgegebene ökonomische Fahrweise zu verlassen und in den dritten Teilbereich 3 mit einer variablen Drehmomentvorgabe zu wechseln.
Damit dies allerdings nicht unbeabsichtigt geschieht und zu erhöhtem Energieverbrauch führt, wird der Wechsel zwischen den Teilbereichen dem Bediener durch ein haptisches Signal, zweckmäßigerweise durch eine Veränderung der Rückstellkraft R signalisiert.
Soll das Fahrzeug hingegen ausrollen, kann das Bedienelement kurz losgelassen werden, worauf es durch die Rückstellkraft R in den nullten Teilbereich 0, die Null- oder Neutralposition bewegt wird.
Aktives Bremsen, wie vor einer Ampel kann hingegen durch eine Stellung im vierten Teilbereich 4 oder ggf im fünften Teilbereich 5 ausgelöst werden.
Anstelle eines einzelnen Bedienelementes wie eines einzelnen Drehgriffes ist auch der gleichzeitige Einsatz mehrerer multifunktionaler Bedienelemente zur Steuerung von Elektrofahr- zeugen zweckmäßig. Dabei ist sowohl der Einsatz von beispielsweise zwei Drehgriffen, von zwei Fußpedalen oder aber auch eine Kombination von Drehgriff (en) und Fußpedal (en) vorstellbar .
Beim Einsatz zweier Fußpedale ist es zweckmäßig, ein erstes Pedal für den Fahrbetrieb und Sonderfunktionen und das zweite Fuß-Bedienelement fuer den Bremsbetrieb vorzusehen.
Wenn beide Fußpedale nicht betätigt werden, befindet man sich im Neutralbereich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen multifunktionalen Bedienelementes als Drehgriff wird anhand der Figuren 2 bis 7 beschrieben:
Wie in Fig. 2 dargestellt umfasst dieser Drehgriff ein beispielsweise am Lenker des Elektrofahrzeuges festsitzendes inneres Teil 10 und ein drehbar gelagertes äußeres Teil 11, sowie ein ebenfalls feststehendes Gehäuseelement 12 zur Aufnahme der Sensorik des Drehgriffs.
Aus der Fig. 3 ist der Aufbau des festsitzenden inneren Teiles 10 ersichtlich. Es weist eine parallel zu seiner Mittelachse verlaufende Nut 22 und eine zylinderförmige Öffnung 27 auf. Die zylinderförmige Öffnung 27 umschließt im montierten Zustand die Lenkerstange des Fahrzeuges. Auf dem festsitzenden inneren Teil 10 sind erste bis dritte Zugfedern 13, 16 und 19 nach Art eines Teilringes angeordnet. An ihren beiden Enden ist die erste Zugfeder 13 an ersten Gleitsteinen 14, 15 befestigt, die über einen vorgegebenen Bereich am Umfang verschiebbar angeordnet sind, in analoger Weise sind die zweite und dritte Zugfeder 16, 19 an zweiten und dritten Gleitsteinen 17, 18 bzw. 20, 21 befestigt. In die Gleitsteine greifen Mitnehmer des drehbar gelagerten äußeren Teiles 11 ein. So wird durch eine Drehung gegen den Urzeigersinn über den zugeordneten ersten Gleitstein 14 die erste Zugfeder 13 gespannt, sodass auf den drehbar gelagerten äußeren Teil 11 eine erste Rückstellkraft einwirkt, die dem Bediener den ersten Teilbereich 1 signalisiert. Die beiden anderen Zugfedern werden vorerst nicht belastet. Bei einer weiteren Drehung wird durch den entsprechenden Mitnehmer der zweite Gleitstein 17 erfasst und die zweite Zugfeder 16 gespannt. Die Rückstellkraft steigt wiederum spürbar an und signalisiert einen weiteren Teilbereichswechsel. Dieser Übergang ist beispielhaft in Fig. 5 dargestellt. In analoger Weise wird bei weiterem Drehen die dritte Zugfeder 19 gespannt, sodass die Rückstellkraft weiter ansteigt. In analoger Weise werden bei einer Drehung im Uhrzeigersinn die weiteren Gleitsteine 15, 18, und 21 erfasst und die Zugfedern 13, 16, 19 der Reihe nach gespannt.
Im Ruhezustand im Teilbereich 0 liegen die Gleitsteine je- weils an der inneren Grenze des vorgegebenen Bereiches an und die zugehörigen Federn sind vorgespannt. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Drehgriff. Die Figur zeigt neben dem festsitzenden inneren Teil 10 auch die erste Zugfeder 13, sowie die zugehörigen ersten Gleitsteine 14, 15 sowie die zweiten Gleitsteine 17, 18.
Aus der Darstellung ersichtlich sind die inneren Grenzen 25, 26 des vorgegebenen Bereich am Umfang, innerhalb dessen die ersten Gleitsteine 14, 15 verschiebbar abgeordnet sind. In dieser Position wird die erste Zugfeder 13 in ihrer Ruhelage vorgespannt .
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Zugfedern 13, 16, 19 vorgesehen, mit denen bei einem Elektrofahrzeug beispielsweise drei Teilbereiche 1,2,3 für den Fahrbetrieb und zwei Teilbereiche 4,5 für den Bremsbetrieb verwirklicht werden können.
Grundsätzlich könnten bei einem Drehgriff anstelle der Zugfedern auch Druckfedern verändert werden, wobei allerdings der konstruktive Aufbau des Drehgriffes entsprechend abgeändert werden muss.
Die Zugfedern 13, 16, 19 können mittels Federstahl realisiert werden. Alternativ ist auch der Einsatz geeigneter elastischer Materialen wie Gummi oder federnde Polymere denkbar.
Beispielhaft erwähnt sei daher die Realisierung der Zugfedern 13, 16, 19 als Gummiband mit entsprechenden aufgebrachten Endteilen.
Denkbar ist es auch, in einem Drehgriff Zugfedern 13, 16, 19 in unterschiedlicher Ausführung und mit unterschiedlichen Kraftverläufen einzusetzen.
Aus Sicherheitsgründen enthält der erfindungsgemäße Drehgriff Sensoren zur Überwachung der Stellung des Drehgriffes. Dabei sind mehrere Sensoren zweckmäßig, so kann beispielsweise für den Fahrbetrieb und den Bremsbetrieb je ein eigener Sensor vorgesehen werden. Üblich sind hierbei magnetisch veränderbare Widerstände oder sogenannte Hallfeldsensoren, die in Abhängigkeit von der Stellung der Magnete im beweglichen Teil des Drehgriffes ein der Stellung des drehbaren Teils abhängiges elektrisches di- gitales oder analoges Signal liefern.
Weiterhin ist es in manchen Fällen zweckmäßig, zur Erhöhung der Sicherheit den nullten Teilbereich 0 mit einer Null- oder Neutralstellung, in welcher der Motor keine Antriebsleistung liefert, mit einem zusätzlichen Sensor abzusichern.
Nachdem der drehbare Teil mechanisch z.B. bei einem Sturz zerstört werden kann, ist die Konstruktion dahingehend optimiert, dass im fest stehenden Teil 10 sämtliche Federn, Mit- nehmer und Sensoren eingebaut sind und der bewegliche Teil 11 nur aus einer kostengünstigen Hülle besteht, die vorteilhaft aus Kunststoff gefertigt werden kann und einfach durch Aufstecken mit dem Teil 10 verbunden werden kann. In den Figuren 7 bis 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehgriffes als Bedienelement dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das festsitzende innere Teil sowie das drehbar gelagerte äußere Teil über zwei Rückstellscheiben 31 miteinander elastisch gekoppelt. Diese elastische Kopplung wird durch ein Federnpaar 32 bewirkt, welches in entsprechenden Ausnehmungen der Rückstellscheiben 31 tangential angeordnet ist. Zur haptischen Signalisierung eines Teilbereichswechsels sind in einem Steuergehäuse federnde
Druckstifte 33 vorgesehen, die in Rillen 34 am drehbar gelagerten äußeren Teil gleitend Diese Rillen weisen an vorgegebenen Stellen Vertiefungen auf, in welche die federnden
Druckstifte 33 einrasten und somit den Drehwiderstand erhöhen und so dem Bediener einen Teilbereichswechsel signalisieren. Die zur Überwachung der unterschiedlichen Funktionalitäten vorgesehenen Sensoren umfassen einen Magnetring 35 mit dia¬ metraler Magnetisierung und Hallsensoren.
Bezugszeichenliste
R Rückstellkraft
F Verlauf der Ausgangssignale von Fahrsensor,
B Verlauf der Ausgangssignale des Bremssensos,
N Verlauf der Ausgangssignale des Nullpunktsensors
P Verlauf der Ausgangssignale eines gemeinsamen Fahr- und Bremssensors P
o, 1, 2 , 3, 4, 5 Teilbereiche
10 inneres Teil
11 drehbar gelagertes äuße
12 Gehäuseelement
22 Nut
27 zylinderförmige Öffnung
13 erste Zugfeder
14, 15 erste Gleitsteine
16 zweite Zugfeder
17, 18 zweite Gleitsteine
19 dritte Zugfeder
20, 21 dritte Gleitsteine
31 Rückstellscheiben
32 Federnpaar
33 federnde Druckstifte
34 Rillen
35 Magnetring

Claims

Patentansprüche
1. Multifunktionale Bedieneinheit für Elektrofahrzeuge mit zumindest einem Bedienelement, welches einen stufenlos verstellbaren Einstellbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellbereich in mehrere Teilbereiche (0,1,2,3,4,5) gegliedert ist, dass den Teilbereichen (0,1,2,3,4,5) unterschiedliche Funktionalitäten zugeordnet sind und dass die Stellung des zumindest einen Bedienelementes in einem Teilbereich dem Bediener durch eine für diesen Teilbereich typische Rückstellkraft (R) signalisiert wird.
2. Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedienelement ein Drehgriff vorgesehen ist, der mit einem Drehstellungsgeber verbunden ist, dass eine Steuereinheit zur Umsetzung der Signale des Drehstellungsgebers in Steuersignale des Elekt- rofahrzeuges und zumindest ein Federelement zur Rückführung des Drehgriffes in eine Ausgangsposition vorgesehen ist .
3. Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des zumindest einen Bedienelementes dem Bediener signalisiert wird. . Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des zumindest einen Bedienelementes in einem Teilbereich dem Bediener durch eine für diesen Teilbereich typische Rückstellkraft (R) signalisiert wird.
5. Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des zumindest einen Bedienelementes in einem Teilbereich dem Bediener durch eine für diesen Teilbereich typisches Lichtsignal signalisiert wird.
6. Multifunktionale Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die den Teilbereichen zugeordneten Funktionalitäten zumindest eine Nulloder Neutralstellung, eine Geschwindigkeitssteuerung, eine Beschleunigungssteuerung und eine Bremsensteuerung umfassen.
7. Multifunktionale Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die den Teilbereichen zugeordneten Funktionalitäten das Einschalten einer Parkleuchte und/oder das Erzeugen von Geräuschen und /oder die Steuerung einer Feststellbremse umfassen.
8. Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgriff ein festsitzendes inneres Teil (10) und ein drehbar gelagertes äußeres Teil (11) aufweist, dass auf dem festsitzenden inneren Teil <810) zumindest eine Zugfeder (13, 16, 19) nach Art eines Teilringes angeordnet ist und dass die zumindest eine Zugfeder an ihren beiden Enden an Gleitsteinen (14, 15,17, 18, 20, 21) befestigt ist, die über einen vorgegebenen Bereich am Umfang verschiebbar angeordnet sind und dass in die Gleitsteine Mitnehmer des drehbar gelagerten äußeren Teiles (11) eingreifen.
9. Multifunktionale Bedieneinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein festsitzendes inneres Teil sowie ein drehbar gelagertes äußeres Teil über zwei Rückstellscheiben (31) und ein Federnpaar (32), welches in entsprechenden Ausnehmungen der Rückstellscheiben (31) tangential angeordnet ist, elastisch gekoppelt sind und dass zur haptischen Signalisierung eines Teilbereichswechsels in einem Steuergehäuse federnde Druckstifte (33) vorgesehen sind, die in Rillen (34) am drehbar gela- gerten äußeren Teil gleiten und dass diese Rillen (34) an vorgegebenen Stellen Vertiefungen aufweisen, in welche die federnden Druckstifte (33) einrasten und somit den Drehwiderstand erhöhen und so dem Bediener einen Teilbereichswechsel signalisieren.
10. Einsatz einer multifunktionalen Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit gemeinsam mit weiteren Bedieneinheiten zur Steuerung eines Elektrofahrzeuges herangezogen wird.
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