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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs sowie ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb.
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Es sind Fahrzeuge mit elektrischem Hilfsantrieb bekannt. Hierzu zählen insbesondere so genannte E-Bikes oder Pedelecs. Ein solches Fahrzeug ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 029 653 A1 bekannt.
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Es ist auch bekannt, eine Restreichweite eines solchen Fahrzeugs zu ermitteln, siehe beispielsweise die Publikation
„Range Prediction for Electric Bicycles" von Lukas Gebhard, Lukasz Golab , S. Keshav, Hermann de Meer in „Proceedings of the Seventh International Conference on Future Energy Systems, Article No. 21, Waterloo, Ontario, Canada, June 21 - 24, 2016".
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Gegenstände gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Demnach wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem eine Restreichweite des Fahrzeugs und/oder ein Energieinhalt eines Energiespeichers des Fahrzeugs ermittelt wird. Ein Unterstützungsfaktor und/oder ein Rekuperationsfaktor für den elektrischen Hilfsantrieb des Fahrzeugs wird dann an diese ermittelte Restreichweite und/oder diesen Energieinhalt angepasst. Der Unterstützungsfaktor und/oder der Rekuperationsfaktor wird also verändert.
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Es wird auch ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf dem Befehle eingebettet sind, vorgeschlagen. Die Befehle bewirken, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, dass diese Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen. Beispielsweise kann es sich bei dem Computerprogrammprodukt um eine CD, einen Speicherstick oder Vergleichbares handeln.
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Es wird auch ein Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb vorgeschlagen, das ein Steuergerät für den Hilfsantrieb aufweist. Das Steuergerät weist das vorgeschlagene Computerprogrammprodukt auf. Damit ist das Steuergerät dazu eingerichtet, dass vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
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Das Steuergerät kann entweder fest oder abnehmbar an dem Fahrzeug angeordnet sein. Das Steuergerät kann auch von dem Fahrzeug getrennt sein. In jedem Fall besteht eine Datenverbindung zwischen Steuergerät und Fahrzeug, insbesondere zwischen Steuergerät und Hilfsantrieb. Diese Datenverbindung kann drahtgebunden oder drahtlos sein, beispielsweise per Bluetooth, WLAN, NFC etc. Das Steuergerät kann ein Mobiltelefon sein, auf das die Befehle zur Ausführung des Verfahrens geladen sind. Die Befehle können insbesondere in Form einer Applikation auf dem Mobiltelefon vorliegen.
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Ein solcher elektrischer Hilfsantrieb dient zu Unterstützung einer zum Antrieb des Fahrzeugs genutzten Muskelkraft eines Benutzers des Fahrzeugs. Bei dem Benutzer kann es sich um einen Fahrer des Fahrzeugs handeln. Die Kraft zum Antrieb des Fahrzeugs setzt sich demnach zumindest zeitweise oder bedarfsweise aus einer vom Hilfsantrieb erzeugten Kraft und einer vom Benutzer erzeugten Kraft zusammen. Der Hilfsantrieb verfügt hierzu über eine E-Maschine.
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Der Hilfsantrieb ist mit dem Energiespeicher gekoppelt. Der Hilfsantrieb entnimmt bei laufender Unterstützung dem Energiespeicher Energie. Bei dem Energiespeicher handelt es sich normalerweise um eine elektrische Batterie, wie beispielsweise einen Akkumulator. Es ist allerdings möglich, dass der Energiespeicher einen elektrischen Kondensator oder einen Tank mit einem Energieträger (Wasserstoff, Elektrolyt etc.) aufweist.
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Der Unterstützungsfaktor ist insbesondere ein Maß für den vom Hilfsantrieb aufgebachten Anteil der Antriebskraft oder -leistung. Der Unterstützungsfaktor kann insbesondere definiert sein als die Beziehung (der Quotient) zwischen einer Leistung des Hilfsantriebs und einer Gesamtleistung des Antriebssystems des Fahrzeugs. Diese Gesamtleistung setzt sich aus der Leistung des Hilfsantriebs und der vom Benutzer aufgebachten Leistung zusammen. Die Leistung des Hilfsantriebs kann hierbei eine elektrische Leistung sein, also ausgehend von den elektrischen Größen Strom und Spannung der E-Maschine. Oder sie kann eine mechanische Leistung sein, also ausgehend von den mechanischen Größen Drehmoment und Drehzahl der E-Maschine.
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Der Rekuperationsfaktor ist insbesondere ein Maß für die vom Hilfsantrieb durch einen generatorischen Betrieb aufgenommene Bremsleistung. Der Rekuperationsfaktor bestimmt also, inwiefern der Hilfsantrieb auch zum Abbremsen des Fahrzeugs eingesetzt wird und Energie in den Energiespeichers des Fahrzeugs zurückspeist. Bei einem hohen Rekuperationsfaktor wird der Hilfsantrieb verhältnismäßig oft und/oder bei einer verhältnismäßig hohen Rekuperationsleistung im generatorischen Betrieb eingesetzt.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Fahrrad. Es kann sich jedoch auch um ein Derivat hiervon handeln, wie beispielsweise ein Dreirad oder Vierrad. Hierbei ist es unerheblich, ob das Fahrzeug vollverkleidet, teilverkleidet oder unverkleidet ist. Grundsätzlich ist vorstellbar, dass es sich bei dem Fahrzeug auch um ein Wasser- oder Luftfahrzeug handelt oder um eine andere Art von Landfahrzeug.
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Bei der Restreichweite handelt es sich um diejenige Reichweite, über welche das Fahrzeug unter Einsatz des elektrischen Hilfsantriebs voraussichtlich verfügt. Die Restreichweite wird von vielerlei Einflussfaktoren bestimmt. Ein wesentlicher Einflussfaktor ist der vorhandene Energiegehalt des Energiespeichers des Fahrzeugs. Dem Fachmann sind Verfahren zur Ermittlung der Restreichweite bekannt, siehe beispielsweise die eingangs erwähnte Publikation.
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Weitere wesentliche Einflussfaktoren auf die Restreichweite sind der Unterstützungsfaktor und der Rekuperationsfaktor. Ist der Unterstützungsfaktor gering, muss der Benutzer einen größeren Anteil der Antriebsleistung selbst aufbringen. Dadurch ist die Energieentnahme des elektrischen Hilfsantriebs aus dem Energiespeicher entsprechend gering. Die Energieentnahme kann dadurch eine längere Zeit oder eine längere Strecke andauern. Ist der Unterstützungsfaktor hoch, muss der Benutzer nur einen kleinen Anteil der Antriebsleistung selbst aufbringen. Dadurch ist die Energieentnahme des elektrischen Hilfsantriebs aus dem Energiespeicher entsprechend hoch. Die Energieentnahme kann dadurch nur eine kürzere Zeit oder eine kürzere Strecke andauern.
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Der Rekuperationsfaktor bestimmt, in welchem Ausmaß dem Energiespeicher Energie zurückgeführt wird. Er hat demnach den gegenteiligen Effekt zum Unterstützungsfaktor. Ein hoher Rekuperationsfaktor vergrößert die Restreichweite, während ein niedriger Rekuperationsfaktor diese verringert.
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Wie erläutert, kann die Restreichweite rechnerisch ermittelt werden. Durch die vielen Einflussfaktoren handelt es sich dabei jedoch um eine Approximation.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Unterstützungsfaktor und/oder den Rekuperationsfaktor abhängig von der Restreichweite und/oder des Energieinhalts im Energiespeicher gewählt wird. Dadurch kann die Restreichweite gesteigert werden, denn mit abnehmender Restreichweite und Energieinhalt wird dann auch der Unterstützungsfaktor abgesenkt. Alternativ oder zusätzlich kann dann der Rekuperationsfaktor angehoben werden. Dadurch ergibt sich eine neue Restreichweite, die zu der ursprünglichen Restreichweite erhöht ist.
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Um ein ständiges Herauf- und Herabsetzen des Unterstützungsfaktors und/oder des Rekuperationsfaktors zu verhindern, kann beispielsweise eine gewisse Hysterese vorgesehen sein.
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Die Restreichweite und/oder der voraussichtlicher Energieinhalt wird insbesondere basierend auf einem oder mehreren der folgenden Parameter ermittelt:
- • einem Verlauf einer Leerung des Energiespeichers des Fahrzeugs,
- • einem Verlauf einer Leistungsaufnahme des elektrischen Hilfsantrieb,
- • Geodaten in einem Umfeld des Fahrzeugs,
- • eine geplante oder voraussichtliche Route für das Fahrzeug,
- • einem ausgewählten Fahrprogramm für das Fahrzeug,
- • einem ausgewählten Benutzerprofil,
- • einem (Fahr-)Verhalten eines Benutzers des Fahrzeugs.
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Anhand eines oder mehrerer dieser Parameter kann auch die Ermittlung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors erfolgen.
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Unter dem Verlauf der Leerung des Energiespeichers ist insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Leerung zu verstehen. Hieraus kann ein zukünftiger Verlauf prädiziert werden. Damit kann ein Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem der Energiespeicher vollständig leer ist oder nur noch einen bestimmten Energieinhalt enthält, der nicht unterschritten werden soll. Außerdem kann hieraus der restliche Energiegehalt nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder nach Zurücklegen einer bestimmten Wegstrecke ermittelt werden.
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Unter dem Verlauf der Leistungsaufnahme ist insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Leistungsaufnahme zu verstehen. Auch hieraus kann ein zukünftiger Verlauf prädiziert werden und damit kann ein Zeitpunkt, zu dem der Energiespeicher vollständig leer ist oder nur noch einen bestimmten Energieinhalt enthält, der nicht unterschritten werden soll.
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Unter Geodaten in dem Umfeld des Fahrzeugs sind insbesondere Höhenlagen und/oder Steigungsinformationen und/oder Informationen zu einer Fahrbahnbeschaffenheit im Umfeld des Fahrzeugs zu verstehen. Hieraus kann bestimmt werden, ob voraussichtlich viel oder wenig Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs erforderlich ist (Bergauffahrt, Bergabfahrt, Kiesweg, Asphaltweg etc.). Dementsprechend ergibt sich eine Verbesserung oder Verschlechterung der Restreichweite. Die Geodaten können in Kartendaten hinterlegt sein. Zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs können bekannte Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt werden, wie beispielsweise GPS.
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Durch solche Positionsinformationen kann die Umgebung des Fahrzeugs bestimmt werden und daraus die relevanten Geodaten extrahiert werden.
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Unter einer geplanten Route des Fahrzeugs ist insbesondere eine vorgeplante oder dynamisch anhand zumindest eines Routenziels ermittelte Route zu verstehen. Aus dieser Route ergibt sich, insbesondere in Verbindung mit Geodaten oder anderen Daten dieser Route, ein bestimmtes Routenprofil. Das Routenprofil kann insbesondere Höhendaten, Steigungsdaten, Daten zur Fahrbahnoberfläche, Daten zur Umgebungstemperatur etc. enthalten. Aus dem Routenprofil ergibt sich eine bestimmte, erforderliche Energiemenge für den Hilfsantrieb.
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Unter einer voraussichtlichen Route des Fahrzeugs ist insbesondere eine nichtvorgeplante Route zu verstehen, die sich aus einem Bewegungsprofil des Fahrzeugs und/oder des Benutzers ergeben kann. Beispielsweise kann anhand von wiederkehrenden Bewegungsmustern oder Fahrtrouten auf die voraussichtliche Route des Fahrzeugs geschlossen werden. Basis hierfür sind somit insbesondere zurückliegende Routen des Fahrzeugs und/oder des Benutzers. Entsprechend zur geplanten Route des Fahrzeugs ergibt sich daraus ein bestimmtes Routenprofil. Daraus ist wiederum die bestimmte, erforderliche Energiemenge für den Hilfsantrieb ermittelbar.
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Unter einem ausgewählten Fahrprogramm für das Fahrzeug ist insbesondere eines von mehreren Fahrprogrammen zu verstehen, das dem Benutzer des Fahrzeugs zur Verfügung steht und das er durch gezielte Auswahl oder durch konkludentes Handeln ausgewählt hat. Ein solches Fahrprogramm bestimmt insbesondere einen Bereich für den Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor innerhalb dessen er angepasst werden kann. Das Fahrprogramm kann zusätzlich oder alternativ auch andere Funktionen des Fahrzeugs bestimmen, wie beispielsweise eine Fahrwerkseinstellung und/oder eine Sitzposition.
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Als Fahrprogramm können insbesondere genau oder zumindest eine von folgenden Einstellungen auswählbar sein: Sportmodus, Ecomodus, Boostmodus. Im Sportmodus liegt der Fokus auf hoher Leistungsabgabe. Dadurch kann der Unterstützungsfaktor dann in einem hohen Bereich liegen und dort variiert werden. Im Ecomodus liegt der Fokus auf niedriger Leistungsabgabe. Dadurch kann der Unterstützungsfaktor dann in einem niedrigen Bereich liegen und dort variiert werden. Im Boostmodus liegt der Fokus auf höchster Leistungsabgabe. Dadurch kann der Unterstützungsfaktor dann in einem höchstmöglichen Bereich liegen und dort variiert werden.
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Unter einem ausgewählten Benutzerprofil ist insbesondere eines von mehreren Benutzerprofilen zu verstehen, das dem Benutzer des Fahrzeugs zur Verfügung steht und das er durch gezielte Auswahl oder durch konkludentes Handeln ausgewählt hat. Ein solches Benutzerprofil kann analog zu einem Fahrprogramm ausgeführt sein. Ein solches Benutzerprofil kann eines oder mehrere Fahrprogramme umfassen. Ein solches Benutzerprofil kann im Gegensatz zum Fahrprogramm weitere, benutzerindividuelle Vorgaben oder Randbedingungen oder Informationen umfassen, wie beispielsweise ein Vorauswahl bestimmter Routenziele und/oder Vorauswahlen für bestimmte Abfragen. Auch das Benutzerprofil kann einen Bereich für den Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor bestimmen. Auch das Benutzerprofil kann zusätzlich oder alternativ auch andere Funktionen des Fahrzeugs bestimmen, wie beispielsweise eine Fahrwerkseinstellung und/oder eine Sitzposition.
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Unter dem Verhalten des Benutzers des Fahrzeugs ist insbesondere ein Fahrverhalten zu verstehen. So kann beispielsweise aus dem Lenkverhalten auf die Sicherheit oder Unsicherheit des Benutzers bei der Benutzung des Fahrzeugs geschlossen werden. Ein sicherer Benutzer kann dadurch einen höheren und gegebenenfalls gefährlicheren Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor erhalten, als ein unsicherer Benutzer.
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Aus einem langsam auf ein Fahrzeugkippen (insbesondere beim Fahrrad) reagierenden Benutzer kann beispielsweise auf eine langsame Reaktionszeit und damit einen hohen Grad an Unsicherheit geschlossen werden. Aus einem extrem stark auf ein Fahrzeugkippen reagierenden Benutzer kann beispielsweise ebenso auf einen hohen Grad an Unsicherheit geschlossen werden.
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Ebenso kann das Verhalten des Benutzers auf andere Dinge, wie beispielsweise gegenüber dem Verkehrsgeschehen oder Verkehrsregeln (erkennbar an Verkehrsschilder, Fahrbahnmarkierungen, Geodaten, etc.), zur Einstellung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktor herangezogen werden. Somit kann der Unterstützungsfaktor reduziert werden und/oder der Rekuperationsfaktor erhöht werden, wenn das Verhalten des Benutzers diesen gefährden könnte, wie beispielsweise das falsche Befahren einer Einbahnstraße oder das Befahren von Straßen, für die das Fahrzeug nicht zugelassen ist.
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Bevorzugt wird eine Warnung ausgegeben, wenn die ermittelte Restreichweite und/oder der Energieinhalt des Energiespeichers für die geplante oder voraussichtliche Route des Fahrzeugs nicht ausreichend ist. Die Warnung kann beispielsweise optisch und/oder akustisch und/oder haptisch sein. Wenn das Verfahren mittels eines Mobiltelefons durchgeführt wird, kann dieses beispielsweise entsprechende Töne, Displayhinweise oder Vibrationen erzeugen.
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Bevorzugt werden im Rahmen des Verfahrens ein oder mehrere Vorschläge zur Änderung
- • der geplanten oder voraussichtlichen Route des Fahrzeugs und/oder
- • des gewählten Fahrprogramms und/oder
- • des gewählten Benutzerprofils
ermittelt, wenn die ermittelte (voraussichtliche) Restreichweite und/oder der Energieinhalt für die geplante oder voraussichtliche Route des Fahrzeugs nicht ausreichend ist.
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Diese Vorschläge werden dann dem Benutzer des Fahrzeugs zur Auswahl unterbreitet. Der Benutzer kann durch aktive Auswahl oder durch konkludentes Handeln einen der Vorschläge annehmen. Die Auswahl kann auch automatisch anhand eines ausgewählten Benutzerprofils erfolgen. Die Vorschläge werden insbesondere so ermittelt, dass die Restreichweite ansteigt, also dass der Energieinhalt des Energiespeichers für den jeweiligen Vorschlag noch ausreichend ist. Die Vorschläge werden dem Benutzer zur Auswahl insbesondere optisch und/oder akustisch und/oder haptisch aufgezeigt.
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Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass permanent oder in Intervallen ermittelt wird, ob die bisherige geplante oder voraussichtliche Route des Fahrzeugs mit der Restreichweite und/oder dem Energieinhalt vereinbar ist. Wenn dies nicht mehr möglich ist, werden dem Benutzer die oben genannten Vorschläge unterbreitet.
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Bevorzugt sind diese Vorschläge so ermittelt, dass jeweils die Restreichweite, also auch der Energieinhalt des Energiespeichers, ausreichend ist. Dies bedeutet, dass sie für die geänderte Route nun ausreichend ist (wenn der Vorschlag eine Änderung der Route beinhaltet). Oder es bedeutet, dass sie für die ursprüngliche Route (wenn der Vorschlag keine Änderung der Route beinhaltet) nun ausreichend ist. Die Änderung ist also so prädiziert, dass der Hilfsmotor den Benutzer bis zum Routenziel unterstützen kann.
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Die in diesem Rahmen erfolgte Änderung des Fahrprogramms oder Benutzerprofils hat insbesondere die Änderung (Verringerung) des Unterstützungsfaktors und/oder die Änderung (Erhöhung) des Rekuperationsfaktors zur Folge.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1, ein Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb,
- 2, eine Infrastruktur zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs,
- 3, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs,
- 4, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs,
- 5, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Hilfsantriebs eines Fahrzeugs.
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Das Fahrzeug gemäß 1, das als Fahrrad ausgeführt ist, verfügt über einen elektrischen Hilfsantrieb 1. Der Hilfsantrieb verfügt über eine E-Maschine 2 und einen Energiespeicher 3 zum Versorgen der E-Maschine 2 mit elektrischer Energie. Durch den Hilfsantrieb 1 ist ein Teil der Antriebsleistung des Fahrzeugs erzeugbar.
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Optional kann möglich sein, den Hilfsantrieb 1 generatorisch in einem Rekuperationsbetrieb zu betreiben. Dies kann insbesondere zum Abbremsen des Fahrzeugs dienen. Dann wird Energie in den Energiespeicher 3 zurückgespeist.
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Ein anderer Teil der Antriebsleistung wird durch einen nicht näher gezeigten Benutzer des Fahrzeugs per Muskelkraft aufgebracht (daher „Hilfsantrieb“). Hierzu sind exemplarisch und in bekannter Weise Tretkurbeln 4 am Fahrzeug vorgesehen.
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Die Antriebsleistung des Benutzers und die Antriebsleistung des Hilfsantriebs 1 summieren sich am Abtrieb des Fahrzeugs zur Gesamtantriebsleistung. Als Abtrieb dient in 1 beispielhaft ein Hinterrad.
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Der Unterstützungsfaktor beschreibt das Verhältnis zwischen der Antriebsleistung des Hilfsantriebs zur Gesamtantriebsleistung. Der Rekuperationsfaktor beschreibt demgegenüber das Ausmaß, in dem der Hilfsantrieb 1 im generatorischen Betrieb betrieben wird.
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Es ist ein Steuergerät 5 zur Ansteuerung des Hilfsantriebs 1 vorgesehen. Das Steuergerät 5 ist exemplarisch als Mobiltelefon ausgeführt, auf dem eine entsprechende Applikation installiert ist. Dieses ist drahtlos mit dem Hilfsantrieb 1 gekoppelt, sodass es entsprechende Befehle an den Hilfsantrieb 1 übertragen kann. Außerdem sind dadurch Informationen vom Hilfsantrieb 1 an das Steuergerät 5 übertragbar.
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Das Steuergerät 5 berechnet eine Restreichweite für das Fahrzeug, also eine voraussichtlich Streckenlänge für den verbleibenden Energiegehalt im Energiespeicher. Alternativ oder zusätzlich berechnet das Steuergerät einen voraussichtlichen Energieinhalt des Energiespeichers 3.
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Über das Steuergerät 5 ist ein Wert für den Unterstützungsfaktor und/oder den Rekuperationsfaktor vorgebbar oder ein Bereich für dessen Variation. Dies kann insbesondere durch Auswahl eines von mehreren vordefinierten oder individualisierten Fahrprogrammen oder Benutzerprofilen erfolgen, beispielsweise eines Boost- oder Sport- oder Ecomodus'.
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Das Fahrzeug fährt eine bestimmte Route 6 ab. Diese Route 6 kann geplant sein, beispielsweise durch Vorgabe eines entsprechenden Reoutenziels 6A. Die Route 6 kann auch ungeplant sein. Anhand von Bewegungsmustern oder -strecken des Fahrzeugs oder dessen Benutzers oder anhand des gewählten Benutzerprofils kann die gewünschte Route 6 und/oder das Routenziel 6A auch vorausgesagt werden, ohne dass eine gezielte Planung stattgefunden hat. In diesem Fall wird von einer voraussichtlichen Route 6 gesprochen. Dazu kann ein Lernprozess stattgefunden haben.
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Mit den Bezugszeichen 6' und 6" sind alternative Routen zum Routenziel 6A bezeichnet. Diese sind unter einem geringeren Energiebedarf für den Hilfsantrieb 1 zurücklegbar, beispielsweise weil sie weniger Steigungen oder mehr Asphaltwege umfassen.
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Mit jeder Route 6, 6', 6" ist ein spezifisches Routenprofil verknüpft, das beispielsweise Steigungen und/oder Fahrbahnbeschaffenheiten enthält. Entsprechende Geodaten zur Route 6, 6', 6" kann das Steuergerät selbst enthalten (offline) oder von extern in Echtzeit beziehen (online).
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Die Beschaffenheit der Route 6, 6', 6", also das Routenprofil, hat einen entscheidenden Einfluss auf die Restreichweite und den Energieinhalt des Energiespeichers 3 am Routenziel 6A. Ebenso hat der gewählte Fahrmodus einen entscheidenden Einfluss hierauf.
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Das Steuergerät 5 kann durch die Applikation insbesondere die folgenden Funktionen aufweisen:
- • Verhaltensabhängige Veränderung oder Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktor an die Route 6, 6', 6".
- • Ermittlung der Restreichweite und Ausgeben einer Warnung, falls die Restreichweite für die Route 6, 6', 6" nicht ausreichend ist.
- • Möglichkeit zur Auswahl von Konfigurationsprofilen für vorbestimmte Routen 6, 6', 6".
- • Laufende Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder des Rekuperationsfaktors, um den Hilfsantrieb bis zum Routenziel 6A betreiben zu können. Hierzu werden insbesondere Standort- und Geodaten genutzt.
- • Voreinstellbarkeit bestimmter Vorlieben zur automatischen Auswahl der Vorgehensweise, falls die Restreichweite für die Route 6, 6', 6" nicht ausreichend sein sollte.
- • Selbstlernend, um den Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors bei Bedarf an gewohnte Routen 6, 6', 6" oder Fahrweisen anzupassen. Beispielsweise Einlernen und Erkennen der täglichen Fahrstrecke zur Arbeit.
- • Möglichkeit, um Einstellungen oder gewonnene Informationen, etc. einer Datenbank, wie beispielsweise einer Internetplatform, zur Verfügung zu stellen.
- • Möglichkeit, um individuelle Benutzerprofile zu erstellen.
- • Nutzung von Online- und Offline-Karten.
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2 zeigt eine geeignete Infrastruktur zum Betreiben des Steuergeräts 5 aus 1. Das Steuergerät 5 interagiert mit dem Hilfsantrieb 1 des Fahrzeugs. Ebenso interagiert es mit einem Benutzer 7 des Fahrzeugs bzw. des Steuergeräts 5. Es interagiert auch mit Geodaten in Form von Straßen- oder Kartendaten 8 und anderen topographischen Daten 9.
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3 zeigt eine bevorzugte Routine, die Teil eines Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Hilfsantriebs 1 des Fahrzeugs aus 1 ist. Das Verfahren läuft auf dem Steuergerät 5 ab. Eine graphische Benutzeroberfläche dient dem Benutzer des Fahrzeugs zur Eingabe der jeweiligen Entscheidungen.
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In Schritt S1 wählt der Benutzer ein Routenziel 6A und/oder eine Route 6, 6', 6" aus, die er mit dem Fahrzeug zurücklegen möchte.
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In Schritt S2 wählt der Benutzer ein Fahrprogramm für das Fahrzeug aus und/oder ein Benutzerprofil. Fahrprogramm und Benutzerprofil beeinflussen jeweils zumindest den Unterstützungsfaktor und/oder den Rekuperationsfaktor, oder einen Bereich hierfür. Das Benutzerprofil kann ein oder mehrere Fahrprogramme (auswählbar) beinhalten.
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In Schritt S3 wird der Unterstützungsfaktor und/oder den Rekuperationsfaktor anhand der Informationen aus den Schritten S1 und S2 ermittelt.
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In Schritt S4 wird die Restreichweite in Abhängigkeit des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors ermittelt. Außerdem wird ermittelt, ob diese Restreichweite zum Zurücklegen der Route 6, 6', 6" oder zum Erreichen des Routenziels 6A ausreichend ist.
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Alternativ oder zusätzlich wird in Schritt S4 in Abhängigkeit des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors ein Energieinhalt des Energiespeichers 3 beim Erreichen des Routenziels 6A ermittelt. Außerdem wird ermittelt, ob dieser Energieinhalt noch ausreichend ist.
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Wenn die Restreichweite, also auch der Energieinhalt, ausreichend ist (Pfad Y), wird die Routine im Schritt S5 beendet.
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Wenn die Restreichweite, also auch der Energieinhalt, nicht ausreichend ist (Pfad N), wird zum Schritt S6 übergegangen.
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In Schritt S6 wird eine entsprechende Warnung an den Benutzer ausgegeben. Außerdem wird eine Auswahl an Vorschlägen ermittelt. Diese Vorschläge haben zum Ziel, den Energieverbrauch des Hilfsantriebs 1 soweit abzusenken, dass die im Schritt S1 gewählte Route 6, 6', 6" oder das Routenziel 6A erreichbar ist. Dies erfolgt insbesondere durch Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors. Und/oder diese Vorschläge haben zum Ziel, die Route 6, 6', 6" so abzuändern, dass das Routenziel 6A erreichbar ist.
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Im Schritt S7 werden die Vorschläge an den Benutzer zur Auswahl ausgegeben, beispielsweise indem sie auf einem Display der Steuergeräts 5 angezeigt werden. Falls also im Schritt S1 vom Benutzer die Route 6 ausgewählt wurde, können nun die Routen 6', 6" als Alternativen angeboten werden.
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Wenn der Benutzer einen der Vorschläge auswählt (Pfad Y), wird die Routine im Schritt S5 beendet.
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Wenn der Benutzer keinen der Vorschläge auswählt (Pfad N), kann zum Schritt S1 oder S2 zurückgesprungen werden.
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In Schritt S2 kann durch Auswahl eines bestimmten Fahrprogramms und/oder Benutzerprofils, bei dem vorab festgelegt wurde, dass keine Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors erfolgen soll, die Routine sofort beendet werden (direkter Pfad von Schritt S2 zu Schritt S5).
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Grundsätzlich kann die Reihenfolge der Schritte S1 und S2 miteinander vertauscht sein. Die Auswahl der Route 6, 6', 6" oder des Routenziels 6A kann also auch nach Auswahl des Fahrprogramms und/oder Benutzerprofils erfolgen.
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Dem Benutzer kann die Möglichkeit gegeben werden, individuelle Benutzerprofile und/oder Fahrprogramme zu erstellen. Außerdem kann dem Benutzer die Möglichkeit gegeben werden, diese Benutzerprofile und/oder Fahrprogramme mit anderen Benutzern entsprechender Fahrzeuge zu teilen. Die Benutzerprofile und/oder Fahrprogramme umfassen insbesondere bestimmte Werte oder Bereiche für den Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor.
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Der konkrete Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor wird anhand von Optimierungsbedingungen ermittelt. Sie können demnach die folgende Form aufweisen:
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3 und 4 zeigen bevorzugte Routinen, die ebenfalls Teil eines Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Hilfsantriebs 1 des Fahrzeugs aus 1 sind. Diese Routinen dienen zur Echtzeitadaption des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors für den Fall, dass
- • eine Vorauswahl der Route 6, 6', 6" stattfand (4),
- • eine solche Vorauswahl nicht stattfand (3).
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Wenn der Benutzer dabei um Auswahl eines Vorschlags gebeten wird, stehen normalerweise eine begrenzte Anzahl an Optionen zur Verfügung. Dies können insbesondere sein: Rückkehr nach Hause, Änderung des Routenziels 6A und/oder der Route 6, 6', 6", Änderung des Benutzerprofils und/oder des Fahrprogramms, Inkaufnahme eines Verlusts der Unterstützung durch den Hilfsantrieb 1.
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Bei Auswahl der letztgenannten Option kann eine Optimierungsroutine für den Hilfsantrieb 1 weiterhin durchgeführt werden. Somit kann der Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor auch dann weiterhin situationsgerecht angepasst werden, beispielsweise kann bei einer Bergabfahrt der Unterstützungsfaktor reduziert und/oder der Rekuperationsfaktor erhöht werden.
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Gemäß 3 fand vorab keine Vorauswahl einer Route 6, 6', 6" statt. Ebenso wurde keine voraussichtliche Route automatisch bestimmt.
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In einem Schritt S1 und einem Schritt S2 werden verschiedene Informationen abgefragt oder ermittelt, die bei der Ermittlung der Restreichweite des Fahrzeugs relevant sind. In dem Schritt S1 können dies beispielsweise externe Informationen des Fahrzeugs sein, wie Positionsinformationen des Fahrzeugs, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrtrichtung etc. In dem Schritt S2 können dies beispielsweise interne Informationen des Fahrzeugs sein, wie beispielsweise ein Luftdruck in Reifen des Fahrzeugs, ein momentanes Fahrzeuggewicht etc.
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In einem Schritt S3 wird der Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor anhand der in den Schritten S1 und S2 gewonnenen Informationen angepasst.
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In einem Schritt S4 wird die Restreichweite und/oder der Energieinhalt des Energiespeichers 3 in einem bestimmten Zeithorizont ermittelt. Dies erfolgt anhand der in den Schritten S1 und S2 gewonnenen Informationen und anhand des in Schritt S3 ermittelten, angepassten Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors.
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In einem Schritt S6 wird ermittelt, ob die Restreichweite, also auch der Energieinhalt, für den Zeithorizont ausreichend ist, oder ob der Energieinhalt innerhalb des Zeithorizontes noch akzeptabel ist (Energieinhalt nach Ablauf des Zeithorizonts ist ausreichend?).
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Falls dies der Fall ist (Pfad Y), wird zu Schritt S1 gesprungen und somit die Routine neu gestartet. Falls dies nicht der Fall ist (Pfad N), wird zu Schritt S6 gesprungen.
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In Schritt S6 wird der Benutzer gewarnt. Außerdem werden dem Benutzer verschiedene Vorschläge unterbreitet, die jeweils das Ziel haben, die Restreichweite zu erhöhen. Die Vorschläge umfassen insbesondere eine entsprechende Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors.
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Abhängig von der Restreichweite, also auch des Energieinhalts, und abhängig von der entsprechenden Reaktion des Benutzers (gewählte Option) werden somit Randbedingungen bei der Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors in Schritt S3 geändert. Beispielsweise verändert sich ein Bereich, innerhalb dessen der jeweilige Faktor anpassbar ist, sodass ein verbrauchsintensiver Faktor nun nicht mehr bewirkt werden kann.
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Gemäß 4 fand vorab eine Vorauswahl einer Route 6, 6', 6" statt oder es wurde eine voraussichtliche Route 6, 6', 6" automatisch bestimmt. Es existiert also zumindest ein Routenziel 6A.
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In einem Schritt S1 werden verschiedene Informationen abgefragt oder ermittelt, die bei der Ermittlung der Restreichweite des Fahrzeugs relevant sind. Schritt S1 der 4 kann insbesondere analog zu den Schritten S1 und S2 der 3 in Kombination ablaufen.
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In einem Schritt S2 wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug noch auf der Route 6, 6', 6" befindet. Falls dies der Fall ist (Pfad Y), wird zu Schritt S3 gesprungen. In Schritt S3 wird analog zum Schritt S3 der Unterstützungsfaktor und/oder Rekuperationsfaktor angepasst.
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Falls dies nicht der Fall ist (Pfad N), wird zu Schritt S4 gesprungen. In Schritt S4 wird der Benutzer über die Abweichung von der Route 6, 6', 6" informiert. In Schritt wird insbesondere eine alternative Route 6', 6" ermittelt, die dasselbe Routenziel 6A aufweist. Oder es wird eine Zwischenroute ermittelt, durch welche zurück auf die ursprüngliche Route gelangt werden kann. Auch hierüber wird der Benutzer informiert. Es werden außerdem die routenspezifischen Informationen entsprechend aktualisiert, die zur Ermittlung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors, sowie der Restreichweite relevant sind. Danach wird zu Schritt S3 übergegangen.
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Nach Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors in Schritt S3 wird zu Schritt S5 gesprungen.
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In Schritt S6 wird ermittelt, ob die Restreichweite und/oder der Energieinhalt zum Erreichen des Routenziels 6A auf der aktuellen Route 6, 6', 6" ausreichend ist. Falls dies der Fall ist (Pfad Y), wird zu Schritt S1 gesprungen und somit die Routine neu gestartet.
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Falls dies nicht der Fall ist (Pfad N), wird zu Schritt S7 gesprungen. In Schritt S7 werden alternative Routen 6', 6" zu dem Routenziel 6A ermittelt.
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In Schritt S8 wird geprüft, ob die in Schritt S7 ermittelten alternativen Routen 6', 6" dazu geeignet sind, das Routenziel 6A unter Verwendung des Hilfsantriebs 1 zu erreichen.
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Falls dies der Fall ist (Pfad Y), wird zu Schritt S9 gesprungen. In Schritt S9 werden dem Benutzer diese geeigneten Routen 6', 6" zur Auswahl vorgeschlagen. Alternativ dazu kann auch eine der geeigneten Routen 6', 6" anhand des eingestellten Benutzerprofils automatisch ausgewählt werden.
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Falls dies nicht der Fall ist (Pfad N), wird zu Schritt S10 gesprungen. In Schritt S10 können dem Benutzer weitere Vorschläge unterbreitet werden. Dies sind insbesondere Vorschläge, die alternativ oder zusätzlich zur Änderung der Route 6, 6', 6" eine Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors zum Gegenstand haben. Dies erfolgt insbesondere in Form von Vorschlägen zu einem anderen Fahrprogramm oder Benutzerprofil.
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Nach Schritt S9 wird Schritt S11 durchgeführt. In Schritt S11 wird geprüft, ob und gegebenenfalls welche der geeigneten Routen 6', 6" der Benutzer ausgewählt hat.
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Falls der Benutzer eine der geeigneten Routen 6', 6" ausgewählt hat (Pfad Y), wird zu Schritt S1 gesprungen und somit die Routine neu gestartet. Falls der Benutzer jedoch keine der geeigneten Routen 6', 6" ausgewählt hat (Pfad N), wird zu Schritt S10 gesprungen.
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Auch hier werden demnach abhängig von der Restreichweite, also auch des Energieinhalts, und abhängig von der entsprechenden Reaktion des Benutzers (gewählte Option) Randbedingungen bei der Anpassung des Unterstützungsfaktors und/oder Rekuperationsfaktors in Schritt S3 geändert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hilfsantrieb
- 2
- E-Maschine
- 3
- Energiespeicher
- 4
- Tretkurbeln
- 5
- Steuergerät
- 6, 6', 6"
- Route
- 6A
- Routenziel
- 7
- Benutzer
- 8
- Daten, Informationen
- 9
- Daten, Informationen
- S1... S11
- Schritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009029653 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Range Prediction for Electric Bicycles" von Lukas Gebhard, Lukasz Golab , S. Keshav, Hermann de Meer in „Proceedings of the Seventh International Conference on Future Energy Systems, Article No. 21, Waterloo, Ontario, Canada, June 21 - 24, 2016" [0003]
