-
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor, einer Batterie und einem Steuerungssystem, wobei das Steuerungssystem die Leistungsabgabe des Elektromotors beim Erreichen einer zugelassenen Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschränkt. Ein solches Fahrzeug kann insbesondere in Form eines Elektrofahrrads ausgestaltet sein.
-
In verschiedenen Ländern, beispielsweise in Deutschland, erfolgt eine rechtliche Einstufung von Fahrzeugen mit Elektromotoren und insbesondere von Elektrofahrrädern in Abhängigkeit davon, bis zu welcher Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs beziehungsweise des Elektrofahrrads die Antriebsunterstützung durch den Elektromotor wirksam ist. Gemäß § 1 (2) Straßenverkehrsgesetz (StVG) gilt zwar grundsätzlich jedes Landfahrzeug als Kraftfahrzeug, das durch Maschinenkraft bewegt wird, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Gemäß § 1 (3) StVG sind davon jedoch solche Landfahrzeuge ausgenommen, die durch Muskelkraft fortbewegt werden und die mit einem elektromotorischen Hilfsantrieb mit einer Nenndauerleistung von höchstens 0,25 kW ausgestattet sind, dessen Unterstützung sich mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv verringert, wobei zudem die Unterstützung beim Erreichen einer Geschwindigkeit von 25 km/h oder früher, wenn der Fahrer mit dem Treten einhält, unterbrochen wird. Entsprechende Elektrofahrräder, die nachfolgend als Pedelec bezeichnet werden, gelten demnach trotz des elektromotorischen Hilfsantriebs nicht als Kraftfahrzeuge sondern als Fahrrad, was den Vorteil aufweist, dass für die Benutzung solcher Elektrofahrräder keine Kennzeichen-, Haftpflichtversicherungs-, Führerschein- und Helmtragepflicht gilt. Weiterhin gelten bei dem Gebrauch solcher Pedelecs die gesetzlichen Vorschriften bezüglich der Radwegebenutzung, d.h. mit diesen dürfen - und müssen teilweise auch - die Radwege genutzt werden, was sich vorteilhaft hinsichtlich der Sicherheit bei der Benutzung solcher Pedelecs auswirkt.
-
Neben den Pedelecs existieren zumindest in einigen Ländern, beispielsweise Deutschland, auch solche Elektrofahrräder, bei denen die elektromotorischen Hilfsantriebe eine Unterstützung bis zu einer höheren Maximalgeschwindigkeit, beispielsweise eine Geschwindigkeit von 45 km/h in Deutschland, ermöglichen. Derartige Elektrofahrräder werden nachfolgend als S-Pedelecs bezeichnet. S-Pedelecs gelten in Deutschland als Kleinkrafträder für die eine Kennzeichen- und Haftpflichtversicherungspflicht besteht und die auf Radwegen nicht gefahren werden dürfen.
-
Diese unterschiedlichen rechtlichen Einstufungen und Vorschriften für Elektrofahrräder stellen ein Hindernis bei der Verbreitung von Elektrofahrrädern dar. Insbesondere verhindern diese in vielen Fällen, dass Elektrofahrräder als vollwertiger Ersatz für PKWs angeschafft werden. Dies gilt insbesondere für Berufspendler, die innerhalb einer Stadt arbeiten, jedoch relativ weit außerhalb der Stadt wohnen. Ein regelmäßiges Pendel mit einem Pedelec, das lediglich bis zu einer Maximalgeschwindigkeit von 25 km/h unterstützt, ist für solche Berufspendler häufig aufgrund einer zu langen Fahrtdauer, die durch die relativ geringe unterstütze Maximalgeschwindigkeit bedingt ist, unattraktiv. Eine alternative Nutzung eines S-Pedelecs kommt dagegen häufig nicht infrage, weil ein solches nicht auf Radwegen gefahren werden darf. Und eine Nutzung auf den regulären Straßen ist insbesondere im Berufsverkehr mit einem zu großen Risiko verbunden.
-
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für diese Problematik aufzuzeigen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung einer Antriebseinheit gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei die Antriebseinheit zumindest einen Elektromotor, eine Batterie, die der Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie dient, und ein Steuerungssystem, mittels dessen zumindest der Elektromotor ansteuerbar ist, umfasst. Das Steuerungssystem ist dabei derart ausgestaltet, dass die Leistungsabgabe des Elektromotors beim Erreichen einer zugelassenen Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschränkt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Leistungsabgabe des Elektromotors beim Erreichen der zugelassenen Maximalgeschwindigkeit beendet wird. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass sich die Leistungsabgabe des Elektromotors mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert, insbesondere kontinuierlich beziehungsweise progressiv verringert. Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist eine solche Antriebseinheit für ein Fahrzeug dadurch, dass das Steuerungssystem die zugelassene Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Erkennungssignal einer Erkennungsvorrichtung variiert. Die Erkennungsvorrichtung kann dabei insbesondere eine Lokalisierungsvorrichtung und das Erkennungssignal ein Positionssignal sein. Besonders bevorzugt kann eine solche Lokalisierungsvorrichtung satellitengestützt sein und beispielsweise auf den bekannten Systemen zur Satellitennavigation, d.h. insbesondere GPS, Galileo oder GLONASS, basieren. Eine Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die mittels des Steuerungssystems erfolgen kann, kann dann ebenfalls vorteilhaft basierend auf Positionssignalen der Lokalisierungsvorrichtung erfolgen. Ergänzend oder alternativ dazu kann eine solche Geschwindigkeitsermittlung jedoch auch ausschließlich basierend auf Eigenschaften der Antriebseinheit und/oder des Fahrzeugs, beispielsweise auf einer Antriebsdrehzahl des Elektromotors oder der Drehzahl eines Rads eines (erfindungsgemäßen) Fahrzeugs erfolgen, wobei ein solches Fahrzeug zumindest eine erfindungsgemäße Antriebseinheit sowie dieses mindestens eine Rad umfasst, das mit dem Elektromotor der Antriebseinheit antriebsverbunden ist.
-
Das Fahrzeug kann insbesondere einspurig (mit 1 bis n und insbesondere zwei Rädern) oder mehrspurig ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektrofahrrad handeln, so dass das oder zumindest ein Rad des Fahrzeugs auch mittels Muskelkraft antreibbar ist. Dies kann insbesondere über Pedale erfolgen, die durch einen Fahrer des Elektrofahrrads mit den Füßen oder Händen belastet werden.
-
Die Variationen der zugelassenen Maximalgeschwindigkeit kann alternativ oder ergänzend zu der bevorzugt vorgesehenen Verwendung von Positionssignalen einer Lokalisierungsvorrichtung auch auf anderen Erkennungssignalen basieren. Beispielsweise kann die Erkennungsvorrichtung ein Kamerasystem oder einen oder mehrere Sensoren umfassen, mittels dessen oder derer entsprechend definierte Schilder oder andere Marker erkannt und für die Variation der zugelassenen Maximalgeschwindigkeit verwendet werden können.
-
Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit ermöglicht eine Lösung der eingangs genannten Probleme, die für Fahrer von Elektrofahrrädern aktuell bestehen. Unter der Voraussetzung einer gesetzlichen Zulässigkeit ermöglicht eine erfindungsgemäße Antriebseinheit die Kombination von Vorteilen der bekannten Pedelecs einerseits, insbesondere die sichere Nutzung aufgrund der Möglichkeit, Radwege zu benutzen, und andererseits der bekannten S-Pedelecs, d.h. die relativ große Maximalgeschwindigkeit, bis zu der der Elektromotor Antriebsleistung abgibt. Gleichzeitig können Probleme, die sich aufgrund der relativ großen Maximalgeschwindigkeit, bis zu der Elektromotoren von S-Pedelecs Antriebsleistung abgeben, ergeben können, vermieden werden. Denn grundsätzlich wird bei einer Nutzung von S-Pedelecs auf Radwegen davon ausgegangen, dass die relativ große Maximalgeschwindigkeit, die solche S-Pedelecs erreichen, zu unverhältnismäßig großen Differenzgeschwindigkeiten im Vergleich zu normalen Pedelecs und einfachen Fahrrädern, die ebenfalls auf den häufig nur relativ schmalen Radwegen benutzt werden, zu groß sind, wodurch sich eine zu große Unfallgefahr ergeben könnte. Das gleiche gilt für die noch größeren Differenzgeschwindigkeiten solcher S-Pedelecs zu Fußgängern, die direkt neben Radwegen auf Fußgängerwegen gehen und dabei gegebenenfalls auch unachtsam Radwege betreten. Aus diesen Gründen wird bislang, zumindest in einigen Ländern, Fahrern von S-Pedelecs das Benutzen von Radwegen verwehrt. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems kann auf eine solche Beschränkung gegebenenfalls verzichtet werden, weil überall dort, wo eine relativ hohe zulässige Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs ein zu hohes Sicherheitsrisiko darstellen würde, weil genutzte Verkehrswege zu eng und/oder zu intensiv genutzt sind, eine Leistungsabgabe des Elektromotors bereits beim Erreichen einer relativ kleinen zugelassenen Maximalgeschwindigkeit mittels der Steuerungsvorrichtung reduziert und gegebenenfalls beendet wird.
-
Vor diesem Hintergrund kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine erste, vorzugsweise relativ kleine zugelassene Maximalgeschwindigkeit für ein innerhalb geschlossener Ortschaften liegendes Erkennungs- und insbesondere Positionssignal und eine zweite, vorzugsweise relativ große zugelassene Maximalgeschwindigkeit für ein außerhalb geschlossener Ortschaften liegendes Erkennungs- und insbesondere Positionssignal definiert ist.
-
Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Steuerungssystem die zugelassene Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von unterschiedlich klassifizierten Verkehrswegen variiert, wobei eine Unterscheidung der Verkehrswege mittels des Erkennungssignals der Erkennungsvorrichtung erfolgt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine erste, vorzugsweise relativ kleine zugelassene Maximalgeschwindigkeit auf Radwegen gilt, während eine zweite, vorzugsweise relativ große zugelassene Maximalgeschwindigkeit auf (auch für Kraftfahrzeuge zugelassenen) Straßen vorgesehen ist. Grundsätzlich kann eine solche Klassifizierung der Verkehrswege beliebig erfolgen, so dass beispielsweise auch unterschiedlich klassifizierte Radwege vorgesehen sein können. Beispielsweise können eine erste, vorzugsweise relativ kleine zugelassene Maximalgeschwindigkeit auf innerhalb geschlossener Ortschaften liegenden Radwegen vorgesehen sein, während auf außerhalb geschlossener Ortschaften liegenden Radwegen eine zweite, vorzugsweise relativ große zugelassene Maximalgeschwindigkeit gilt. Gleichzeitig kann beispielsweise für sogenannte Radschnellwege die relativ große zugelassene Maximalgeschwindigkeit gelten, unabhängig davon, ob diese Radschnellwege oder entsprechende Abschnitte davon innerhalb oder außerhalb geschlossener Ortschaften liegen.
-
Als vorteilhaft kann sich erweisen, wenn eine/die erste zugelassene Maximalgeschwindigkeit höchstens oder exakt 25 km/h und eine/die zweite zugelassene Maximalgeschwindigkeit größer als 25 km/h ist und insbesondere mindestens oder exakt 45 km/h beträgt. Eine solche erste zugelassene Maximalgeschwindigkeit kann dabei eine relativ sichere Nutzung des Fahrzeugs auch in einem relativ unübersichtlichen Verkehrsgeschehen gewährleisten, während eine entsprechende zweite zugelassene Maximalgeschwindigkeit in einem übersichtlichen Verkehrsgeschehen einen vorteilhaften Kompromiss aus einer ausreichend schnellen und gleichzeitig sicheren Fahrt darstellen kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit kann vorgesehen sein, dass das Steuerungssystem manipulationssicher ausgestaltet ist. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Steuerungssystem keine Datenschnittstelle aufweist, an die ein rechnergestütztes Manipulationssystem anschließbar ist, um die Software des Steuerungssystems zu beeinflussen. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass zumindest das Steuerungssystem der Antriebseinheit in einem gekapselten Gehäuse angeordnet ist. Als gekapselt wird ein Gehäuse verstanden, das im geschlossenen Zustand keinen Zugriff auf zumindest das Steuerungssystem der Antriebseinheit erlaubt, wobei das geschlossene Gehäuse zudem nicht zerstörungsfrei zu öffnen ist oder zumindest lediglich mit einem speziellen Werkzeug, das beispielsweise mechanisch und/oder elektrisch beziehungsweise elektromagnetisch funktionieren kann, zu öffnen ist. Mittels eines solchen manipulationssicheren Gehäuses kann eine unzulässige Manipulation des Steuerungssystems und damit der Funktionsweise der Antriebseinheit vermieden oder zumindest deutlich erschwert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil eine solche Manipulation der Funktionsweise der Antriebseinheit zu einer erhöhten Unfallgefahr bei der Benutzung des entsprechenden Fahrzeugs führen kann. Vor diesem Hintergrund kann eine manipulationssichere Ausgestaltung des Steuerungssystems auch Voraussetzung dafür sein, eine gesetzliche Zulassung für die Benutzung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs zu erhalten.
-
Insbesondere vor dem Hintergrund einer gesetzlichen Zulassung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit beziehungsweise eines damit ausgestatteten Fahrzeugs kann auch ein zumindest zeitweise sichtbares amtliches Kennzeichen vorgesehen sein, wobei das Steuerungssystem die Erkennbarkeit des Kennzeichens in Abhängigkeit von der zugelassenen Maximalgeschwindigkeit variiert. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kennzeichen bei einer/der ersten zugelassenen Maximalgeschwindigkeit verdeckt und/oder unbeleuchtet ist und/oder dass das Kennzeichen bei einer/der zweiten zugelassenen Maximalgeschwindigkeit unverdeckt und/oder beleuchtet ist. Dadurch kann möglicherweise dem Umstand Rechnung getragen werden, dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in Abhängigkeit von der jeweils aktuell zugelassenen Maximalgeschwindigkeit, bis zu der eine Leistungsabgabe des Elektromotors erfolgt oder ab der eine Leistungsabgabe des Elektromotors verringert wird, rechtlich unterschiedlichen Fahrzeuggattungen zugeordnet wird, wobei für eine dieser Fahrzeuggattungen eine Kennzeichen- und gegebenenfalls auch Versicherungspflicht besteht, während dies für die andere Fahrzeuggattung nicht der Fall ist. Weiterhin ermöglicht eine solche Variation der Erkennbarkeit des Kennzeichens eine vereinfachte Kontrolle, weil in Abhängigkeit von einer Erkennbarkeit des Kennzeichens unmittelbar ersichtlich ist, ob das Fahrzeug beispielsweise temporär für eine Nutzung auf bestimmten Verkehrswegen zugelassen ist.