DE102009029655A1 - Pedalgetriebenes Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein pedalgetriebenes zweirädriges Fahrzeug, umfassend: einen elektrischen Hilfsantrieb (2), einen Kurbeltrieb (3) zum Antreiben des Fahrzeugs durch Muskelkraft eines Fahrers, einen Drehmomentsensor (5) zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments, eine Steuereinheit (4) zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs (2), einen Bremssensor (6) zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor (7) zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs (3) und/oder einen Positionssensor (8) zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position, wobei die Steuereinheit (4) ausgelegt ist, den elektrischen Hilfsantrieb (2), basierend auf einem vom Fahrer erzeugten Drehmoment, derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs für ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem Kurbeltrieb, das folgende Schritte umfasst: Ermitteln eines durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs an dem Kurbeltrieb während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, Setzen eines Solldrehmomentverlaufs als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb (3) bei der zweiten Drehung von 180° und Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2), derart, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) eine Differenz zwischen ...
Description
- Stand der Technik
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb sowie ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs.
- Pedalgetriebene Fahrzeuge mit elektrischen Hilfsantrieben sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Die
DE 198 55 585 B4 offenbart ein Leichtfahrzeug mit 3 oder 4 Rädern und für mehrere Insassen, das mit einem Hybridantrieb bestehend aus einem Elektro- und einem Muskelkraftantrieb ausgestattet ist, wobei die Antriebsleistung des Elektromotors auf der Basis der Pedalbetätigung eines oder mehrerer Fahrer gesteuert wird. Hier ist es neben dem hohen Eigengewicht und der hohen Zuladung eines derartigen Fahrzeugs besonders nachteilig, dass eine aufwändige Regelung des Hilfsantriebs erforderlich ist, die unter Verwendung typischer, vorab fix gespeicherter Drehmomentdaten erfolgt, um ein Drehmoment des Hilfsantriebs proportional zu dem durch den Kurbeltrieb aufgebrachten ungleichmäßigen Drehmoment zu einem möglichst gleichmäßigen Gesamtmoment zu regeln. In derDE 196 01 194 C2 wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfsantriebs eines Fahrrads in Abhängigkeit eines vom Fahrer abgegebenen Drehmoments offenbart, bei dem kein Drehmomentsensor sondern Speichensensoren zur Erfassung der Geschwindigkeit eingesetzt werden. Ferner erfolgt die Steuerung des Hilfsantriebs derart, dass ein identischer Drehmomentverlauf des Hilfsantriebs um 90° versetzt zum erzeugten Drehmomentverlauf des Fahrers verwendet wird. Durch eine derartige Steuerung des Hilfsantriebs lassen sich Schwankungen des Gesamt-Drehmoments jedoch lediglich verringern, aber nicht völlig beseitigen. Es besteht daher der Wunsch, ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. - Offenbarung der Erfindung
- Das erfindungsgemäße pedalgetriebene Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass hiermit ein leichtes, vorzugsweise zweirädriges Fahrzeug bereitgestellt wird, dessen Hilfsantrieb auch bei schwankenden Pedalkräften des Fahrers auf einfache Weise so geregelt wird, dass kontinuierlich eine gleichmäßige Antriebskraft aus dem vom Fahrer aufgebrachten Leistungsanteil und dem vom elektrischen Hilfsantrieb aufgebrachten Leistungsanteil erzeugt wird. Hierzu umfasst das pedalgetriebene Fahrzeug einen elektrischen Hilfsantrieb, einen Kurbeltrieb zum Antreiben des Fahrzeugs durch Muskelkraft eines Fahrers und einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments. Ferner umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs, einen Bremssensor zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs und/oder einen Positionssensor zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position. Die Steuereinheit ist ausgelegt, den elektrischen Hilfsantrieb basierend auf einem vom Fahrer erzeugten Drehmoment derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt. Der vom elektrischen Hilfsantrieb aufzubringende Betrag des Motordrehmoments kann dabei durch eine Subtraktion des durch den Fahrer aktuell erzeugten Drehmoments vom Sollwert des Drehmoments von der Steuereinheit ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs ermöglicht somit eine effiziente und vor allem gleichförmige Fahrzeugbewegung ohne Drehmoment- oder Geschwindigkeitsschwankungen selbst bei Fahrern mit ungleichmäßigem Pedalkrafteinsatz, z. B. aufgrund differierender Beinkräfte und/oder einer fehlenden Fixierung der Füße auf den Pedalen.
- Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehzahlsensor am Kurbeltrieb angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Tretbewegung des Fahrers unmittelbar am Kurbeltrieb auf einfache Weise zu überwachen bzw. abzutasten.
- Weiterhin bevorzugt ist der elektrische Hilfsantrieb mit dem Kurbeltrieb verbunden. Dies führt zu einer besonders kompakten Anordnung und schwerpunktsoptimalen Anordnung der beiden Antriebskomponenten des Fahrzeugs.
- Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Berechnungseinrichtung, welche eine Differenz zwischen einem maximal vom Fahrer erzeugten Drehmoment einer vorhergehenden 360°-Umdrehung des Kurbeltriebs zu einem aktuellen vom Fahrer erzeugten Drehmoment berechnet, wobei die errechnete Differenz eine Stellgröße für den elektrischen Hilfsantrieb ist. Durch diesen Differenzwert kann die Berechnungseinrichtung einen präzisen Anpassungswert als Stellgröße zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs bereitstellen.
- Weiterhin bevorzugt ist der Bremssensor an einem Bremshebel des Fahrzeugs angeordnet und/oder der Drehzahlsensor am Kurbeltrieb angeordnet und/oder der Positionssensor am Kurbeltrieb angeordnet. Durch die Anordnung des Bremssensors am Bremshebel wird auf einfache und kostengünstige Weise die Überwachung der Fahrzeugbremse ermöglicht, durch deren Aktivierung der Fahrer den elektrischen Hilfsantrieb sofort abstellen kann. Darüber hinaus ist der Sensor einfach auszutauschen bzw. nachträglich zu montieren. Durch die gewählte Positionierung des Drehzahl- und Positionssensors wird neben einer kompakten Anordnung der Sensoren im Bauraum des Kurbeltriebs vor allem eine kosteneffiziente und betriebssichere Erfassung der Sensorwerte erreicht.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sollwert des Drehmoments konstant. Hierdurch werden selbst bei einer Bergauffahrt ein für jede Kurbelumdrehung gleichbleibendes Gesamt-Drehmoment und dadurch eine harmonische Fahrzeugbewegung ermöglicht.
- Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs eines pedalgetriebene Fahrzeugs, bei dem in einem ersten Schritt ein durch den Fahrer erzeugter Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs von 180° ermittelt wird. in einem nachfolgenden zweiten Schritt wird ein Solldrehmomentverlauf als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs von 180° gesetzt. Im folgenden Verfahrensschritt wird der vom Fahrer erzeugte Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb bei einer zweiten Drehung von 180° ermittelt. Anschließend wird der elektrische Hilfsantrieb derart angesteuert, dass der elektrische Hilfsantrieb eine Differenz zwischen dem gesetzten Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf bereitstellt. Hierbei wird der elektrische Hilfsantrieb nur dann angesteuert, wenn ein Bremssensor keine Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs erfasst und/oder wenn ein Drehzahlsensor eine Drehung des Kurbeltriebs erfasst und/oder wenn ein Positionssensor eine Positionsänderung des Kurbeltriebs erfasst. Infolge der Ermittlung des durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs schon während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs von 180° kann bereits danach ein Solldrehmomentverlauf für die nachfolgende Drehung des Kurbeltriebs von 180° bereitgestellt werden. Dadurch ist die Erkennung einer Differenz zwischen dem Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb bereits bei der nachfolgenden zweiten Drehung um 180° möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf diese Weise eine überaus rasche und exakte Regelung des Hilfsantriebs auf der Basis von Veränderungen des Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb erfolgen. Dies ist vor allen Dingen dann von Vorteil, wenn der Fahrer, z. B. infolge einer Behinderung oder Verletzung an einem Bein, nur sehr unterschiedliche Pedalkräfte am Kurbeltrieb aufzubringen der Lage ist.
- Vorzugsweise erfolgt der Beginn der Regelung des elektrischen Hilfsantriebs erst nach einer Kurbeltrieb-Umdrehung von 360°. Hierdurch können bereits nach einer vollen Kurbeltrieb-Umdrehung ggf. unterschiedliche Pedalkräfte und ein zwischen der ersten und zweiten Halbumdrehung des Kurbeltriebs daher stark differierender Drehmomentverlauf von den Sensoren erfasst und für die danach beginnende Regelung des elektrischen Hilfsantriebs berücksichtigt werden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der vom Fahrer erzeugte maximale Drehmomentwert einer vorhergehenden 360° Umdrehung des Kurbeltriebs als Sollwert für einen konstanten Drehmomentverlauf für die nachfolgende Umdrehung verwendet. Hierdurch wird auf einfache Weise eine kontinuierliche Anpassung der erforderlichen Unterstützung mittels des elektrischen Hilfsantriebs ermöglicht.
- Weiterhin bevorzugt erfolgt die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs auf der Basis des Drehmomentverlaufs der vorhergehenden Umdrehung des Kurbeltriebs von 360° für die nachfolgende Umdrehung von 360°. Auf diese Weise werden ein möglichst gleichförmiges Gesamtdrehmoment und eine gleichförmige Bewegung des Fahrzeugs ohne zusätzlichen aufwändigen Berechnungsaufwand durch die Steuereinheit sichergestellt.
- Vorzugsweise wird das vom Fahrer erzeugte Drehmoment am Kurbeltrieb erfasst. Durch die direkte Erfassung des Drehmoments unmittelbar am Kurbeltrieb können sehr exakte Drehmomentwerte auf betriebssichere Art und Weise für die Regelung bereitgestellt werden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung muss das vom Fahrer erzeugte Drehmoment einen unteren Schwellenwert überschreiten, damit der elektrische Hilfsantrieb zusätzlich angesteuert wird. Dadurch wird verhindert, dass der elektrische Hilfsantrieb bereits infolge einer leichten bzw. unbeabsichtigten Drehung des Kurbeltriebs angeschaltet wird. Darüber hinaus wird der elektrische Hilfsantrieb nach einer erfassten Unterschreitung des Schwellenwerts sofort wieder abgeschaltet.
- Erfindungsgemäß wird das vom Fahrer erzeugte Drehmoment in Schritten von maximal 10°, insbesondere maximal 5°, insbesondere maximal 1° eines Kurbeltriebwinkels ermittelt. Mittels dieser minimalen Schrittweiten kann ein äußerst exakter Drehmomentverlauf erfasst und für die präzise Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebs bereitgestellt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Ansicht eines pedalgetriebenen Fahrzeugs mit einem nachträglich integrierten Zusatzantrieb, -
2 eine vergrößerte schematische Ansicht der Antriebskomponenten des Zusatzantriebs des Fahrzeugs von1 , -
3 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von gleichgroßen Pedalkräften am Kurbeltrieb ohne Hilfsantrieb-Unterstützung, -
4 eine grafische Darstellung der Drehmomentverläufe von3 mit Hilfsantrieb-Unterstützung, -
5 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von differierenden Pedalkräften am Kurbeltrieb mit Hilfsantrieb-Unterstützung, und -
6 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von unterschiedlich großen Pedalkräften bei einseitiger Hilfsantrieb-Unterstützung - Ausführungsformen der Erfindung
- Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
1 bis6 ein erfindungsgemäßes pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb sowie ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel detailliert beschreiben. -
1 zeigt eine schematische Ansicht eines pedalgetriebenen Fahrzeugs1 mit einem integrierten elektrischen Zusatzantrieb. Wie aus1 ersichtlich, umfasst der Zusatzantrieb einen elektrischen Hilfsantrieb2 , einen Kurbeltrieb3 , eine Steuereinheit4 und eine wiederaufladbare Energiequelle14 . Der elektrische Hilfsantrieb2 ist unterhalb eines Unterrohrs20 und in Fahrtrichtung vor dem Kurbeltrieb3 des Fahrzeugs1 angeordnet und am Unterohr20 befestigt. Der Kurbeltrieb3 weist eine Tretkurbelwelle19 auf, wobei ein linkes Pedal12 und ein rechtes Pedal13 an jeweils einer Tretkurbel befestigt sind. Wie aus1 weiter ersichtlich, ist die Steuereinheit4 , in der eine Berechnungseinrichtung9 integriert ist, am Unterohr20 befestigt und mit den elektrischen Hilfsantrieb2 und einem Bremshebel10 an einem Lenker22 des Fahrzeugs1 verbunden, an dem ein Bremssensor6 befestigt ist. Bei Betätigung des Bremshebels10 erfasst der Bremssensor6 einen Bremswunsch des Fahrers und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit4 ab. Die Steuereinheit4 ist außerdem zur Energieversorgung ebenso wie der elektrische Hilfsantrieb2 an der wiederaufladbaren Energiequelle14 angeschlossen, die im oberen Rahmendreieck zwischen dem Unterrohr20 und einem Oberrohr23 angeordnet ist. Am Kurbeltrieb sind ein Drehmomentsensor5 , ein Drehzahlsensor7 und ein Positionssensor8 angeordnet, die zur Signalübertragung mit der Steuereinheit4 verbunden sind. Ein Kettenblatt15 des elektrischen Hilfsantriebs2 ist mittels einer Kette17 mit einem Abtriebsritzel16 des Hinterrads11 verbunden. - Wie aus der vergrößerten schematischen Ansicht des Zusatzantriebs des Fahrzeugs
1 von2 ersichtlich, wird eine durch einen Pfeil F symbolisiert dargestellte Pedalkraft von einem Fahrer auf das Pedal13 mit einer Pedallänge L aufgebracht. Das durch die Pedalkraft F des Fahrers und die Pedallänge L der Pedale12 ,13 erzeugte Drehmoment MF am Kurbeltrieb3 wird über das Kettenblatt15 und die Kette17 auf das Ritzel16 des Hinterrads11 übertragen. Die grafische Darstellung von3 zeigt Drehmomentverläufe am Hinterrad (28 Zoll, r = 35,5 cm) von gleichgroßen Pedalkräften am Kurbeltrieb3 ohne Hilfsantrieb-Unterstützung, die beispielhaft für identische Pedalkräfte F = 400 N, bei Tretkurbellängen (Hebelarm) von L = 170 mm und einem Übersetzungsverhältnis von 42:18 zwischen Kettenblatt15 und Ritzel16 für eine Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs3 aufgetragen sind. Ein mit MF12 gekennzeichneter Drehmomentverlauf für das linke Pedal12 , der durch eine gepunktete Linie dargestellt ist, verläuft hierbei zwischen 0° und 180° sinusförmig. Wie aus3 weiter ersichtlich, erreicht der Drehmomentverlauf MF12 mit den oben genannten Parametern einen maximalen Drehmomentverlaufswert von 30 Nm bei einem Pedalwinkel ω von 90°, während von 180° bis 360° kein Drehmoment vom linken Pedal12 erzeugt wird. Ein mit MF13 gekennzeichneter Drehmomentverlauf für das rechte Pedal13 , der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, weist demgegenüber zwischen einem Pedalwinkel von 0° und 180° kein Drehmoment und einen sinusförmigen Verlauf zwischen 180° und 360° auf. Der maximale Drehmomentverlaufswert von ebenfalls 30 Nm wird hierbei bei einem Pedalwinkel von 270° erreicht. - Durch den elektrischen Hilfsantrieb
2 , der über den Zahnriemen18 mit einer Riemenscheibe24 am Kettenblatt15 verbunden ist, wird zur Unterstützung ein zusätzliches Motordrehmoment MM in den Kurbeltrieb3 eingebracht, das zusammen mit dem vom Fahrer erzeugten Drehmoment MF in einem Gesamtdrehmoment Mges am Hinterrad11 des Fahrzeugs1 resultiert. -
4 zeigt die Drehmomentverläufe MF12 und MF13 von3 , sowie das Motormoment MM, das vom elektrischen Hilfsantrieb3 aufgebracht wird, sodass das konstante Gesamtmoment Mges über eine Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs3 erreicht wird, das dem maximalen Drehmomentverlaufswert sowohl des Drehmomentverlaufs MF12 als auch des Drehmomentverlaufs MF13 entspricht. Dazu ermittelt das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs2 zuerst den vom Fahrer durch die Pedale12 ,13 erzeugten Drehmomentverläufe MF12 und MF13 am Kurbeltrieb3 während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs3 von 180° und setzt den gemäß den gleichen beispielhaften Parametern wie in3 ermittelten maximalen Drehmomentverlaufswert von 30 Nm des Drehmomentverlaufs MF12 als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs3 von 180° fest. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt ermittelt die Steuereinheit4 die vom Fahrer erzeugten Drehmomentverläufe MF12 und MF13 am Kurbeltrieb3 bei der zweiten Drehung von 180°. Gemäß einer Differenz zwischen dem gesetzten Sollwert von 30 Nm und dem jeweils für einen bestimmten Pedalwinkel ermittelten, vom Fahrer erzegten Drehmomentverlaufswert wird der Hilfsantrieb3 von der Steuereinheit4 so angesteuert, dass ein zum Sollwert fehlender Drehmomentbetrag in Form des Motordrehmoments MM vom elektrischen Hilfsantrieb3 in den Kurbeltrieb3 zusätzlich eingebracht wird. Wie aus4 ersichtlich, ist entsprechend für den Pedalwinkel von 0°, bei dem von keinem der beiden Pedale12 und13 ein Drehmoment erzeugt wird, das Motordrehmoment MM von 30 Nm erforderlich, um das Gesamtdrehmoment Mges als Sollwert zu erzeugen. - In
5 sind im Unterschied zum Beispiel von4 die Drehmomentverläufe MF12, MF13 bei differierenden Pedalkräften F sowie das dazu erforderliche ausgleichende Motordrehmoment MM zum Erreichen des konstanten Gesamtdrehmoments Mges dargestellt. Dabei ist die Kraft am rechten Pedal13 um 80% geringer als die Kraft am linken Pedal12 . Wie aus5 ersichtlich, wird in diesem Beispiel mit der reduzierten Pedalkraft des rechten Pedals13 lediglich ein maximaler Drehmomentverlaufswert von 9 Nm bei 270° erreicht, der durch das Motordrehmoment MM des elektrischen Hilfsantriebs3 von 21 Nm zum Erreichen des Gesamtmoments Mges (entsprechend dem maximalen Drehmomentwert von MF12) unterstützt bzw. ausgeglichen werden muss. - In
6 ist der Ausgleich des Drehmomentverlaufs MF13 des rechten Pedals13 aufgrund der reduzierten Pedalkraft dargestellt, der durch das Motordrehmoment MM nur in einem Winkelbereich von 180° bis 360° unterstützt und entsprechend dem Drehmomentverlauf MF12 des linken Pedals12 im Winkelbereich von 0° bis 180° ausgeglichen wird. Die einseitige Hilfsantrieb-Unterstützung führt wie der reine Pedalantrieb zu einem ständig schwankenden Drehmomentverlauf am Hinterrad11 und erfordert ein ständiges Ein- und Ausschalten des Hilfsantriebs3 . Somit ist der Drehmomentverlauf MF12 des linken Pedals12 der Sollwert für den Drehmomentverlauf MF13 des rechten Pedals13 . Dadurch kann z. B. ein normales Radfahren für einen Fahrer mit einer einseitigen Beinverletzung simuliert werden. - Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es zudem möglich, den elektrischen Hilfsantrieb eines nachträglich integrierten Zusatzantriebs an einem pedalbetriebenen zweirädrigen Fahrzeug auf einfache Weise so zu regeln, dass das Drehmoment, das vom Fahrer nur durch eine einseitig aufgebrachte Pedalkraft (mittels einer Fixierung des Fußes am Pedal) erzeugt wird, zu einem konstanten Gesamtdrehmoment des Zusatzantriebs des Fahrzeugs moduliert und ausgeglichen werden kann.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 19855585 B4 [0002]
- DE 19601194 C2 [0002]
Claims (13)
- Pedalgetriebenes Fahrzeug, umfassend: – einen elektrischen Hilfsantrieb (
2 ), – einen Kurbeltrieb (3 ) zum Antreiben des Fahrzeugs durch Muskelkraft eines Fahrers, – einen Drehmomentsensor (5 ) zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments, – eine Steuereinheit (4 ) zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs (2 ), und – einen Bremssensor (6 ) zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor (7 ) zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs (3 ) und/oder einen Positionssensor (8 ) zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position, – wobei die Steuereinheit (4 ) ausgelegt ist, den elektrischen Hilfsantrieb (2 ) basierend auf einem vorn Fahrer erzeugten Drehmoment derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb (2 ) einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt. - Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (
5 ) am Kurbeltrieb angeordnet ist. - Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hilfsantrieb (
2 ) mit dem Kurbeltrieb (3 ) verbunden ist. - Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (
4 ) eine Berechnungseinrichtung (9 ) umfasst, welche eine Differenz zwischen einem maximal vom Fahrer erzeugten Drehmoment einer vorhergehenden 360°-Umdrehung des Kurbeltriebs (3 ) und einem aktuellen vom Fahrer erzeugten Drehmoment berechnet, wobei die errechnete Differenz eine Stellgröße für den elektrischen Hilfsantrieb (2 ) ist. - Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssensor (
6 ) an einem Bremshebel (10 ) des Fahrzeugs angeordnet ist und/oder dass der Drehzahlsensor (7 ) am Kurbeltrieb (3 ) angeordnet ist und/oder dass der Positionssensor (8 ) am Kurbeltrieb (3 ) angeordnet ist. - Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Drehmoments konstant ist.
- Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs (
2 ) für ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem Kurbeltrieb (3 ), umfassend die Schritte: – Ermitteln eines durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs an dem Kurbeltrieb (3 ) während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs (3 ) von 180°, – Setzen eines Solldrehmomentsverlaufs als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs (3 ) von 180°, – Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb (3 ) bei der zweiten Drehung von 180°, und – Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2 ) derart, dass der elektrische Hilfsantrieb (2 ) eine Differenz zwischen dem gesetzten Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf bei der zweiten Drehung von 180° bereitstellt, – wobei der elektrische Hilfsantrieb (2 ) nur dann angesteuert wird, wenn ein Bremssensor (6 ) keine Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs erfasst und/oder wenn ein Drehzahlsensor (5 ) eine Drehung des Kurbeltriebs (3 ) erfasst und/oder wenn ein Positionssensor (8 ) eine Positionsänderung des Kurbeltriebs (3 ) erfasst. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs (
2 ) erst nach einer Umdrehung des Kurbeltriebs von 360° beginnt. - Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Fahrer erzeugte maximale Drehmomentwert einer vorhergehenden Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs (
3 ) als Sollwert für einen konstanten Drehmomentverlauf einer nachfolgenden Umdrehung verwendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs (
2 ) basierend auf dem Drehmomentverlauf der vorhergehenden Umdrehung des Kurbeltriebs (3 ) von 360° für die nachfolgende Umdrehung von 360° erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer erzeugte Drehmoment am Kurbeltrieb (
3 ) erfasst wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer erzeugte Drehmoment einen unteren Schwellenwert überschreiten muss, damit der elektrische Hilfsantrieb (
2 ) zusätzlich angesteuert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmoments in Schritten von maximal 10°, insbesondere maximal 5°, insbesondere maximal 1° eines Kurbeldrehwinkels erfolgt.
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