DE4302838A1 - Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden Antrieben - Google Patents
Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden AntriebenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der
Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit
mindestens zwei getrennten, aber auch zusammen wirkenden Antrieben.
Unter einem elektrischem Hilfsantrieb wird ein Antrieb verstanden, der
seiner konstruktiven Auslegung nach nicht geeignet ist, ein Fahrzeug unter
allen Bedingungen anzutreiben. Es wird zusätzliche Antriebsleistung, z. B. in
Form von Muskelkraft, benötigt. Der bestimmungsgemäße Gebrauch eines
elektrischen Hilfsantriebes ist gekennzeichnet durch eine sinnvolle
Zusammenführung der verschiedenen Einzelleistungen. Hierbei müssen
neben den Fahrzeug-, Antriebs- und Energiespeicherdaten auch die äußeren
Bedingungen beachtet werden. Die Zusammenführung soll so erfolgen, daß
zum einen der Hilfsantrieb und der Energiespeicher nicht unnötig hoch
belastet werden und zum anderen der Anteil der Hilfsantriebsleistung nicht
so klein wird, daß er vernachlässigbar ist.
Bei bekannten Lösungen elektrischer Hilfsantriebe muß die mitgeführte
elektrische Energie entsprechend der äußeren Bedingungen manuell dosiert
werden. Dies hat den Nachteil, daß der Fahrer den elektrischen Hilfsantrieb
ständig stark beanspruchen kann. Er kann das Fahrzeug bis zur
Leistungsgrenze des Hilfsantriebes ausschließlich von diesem antreiben
lassen. Dies entspricht nicht dem bestimmungsgemäßen Gebrauch eines
Hilfsantriebes. Im Zusammenhang mit der nur sehr begrenzt mitführbaren
elektrischen Energiemenge führt dies zu geringen Reichweiten bzw. einer
geringen Betriebsdauer sowie zu einer möglichen Lebensdauerverkürzung
von Energiespeicher und Antrieb. In der Praxis wird die Leistungsabgabe
des Hilfsantriebes daher häufig begrenzt.
Bekannte Begrenzungen der Hilfsantriebsleistung können variable Parameter
wie z. B. Wind oder Steigungen nicht berücksichtigen. Sie arbeiten somit in
der Praxis vielfach nicht optimal. Es kann vorkommen, daß der Hilfsantrieb
unter ungünstigen Bedingungen, z. B. an einer Steigung, nur noch einen
unwesentlichen Teil der insgesamt benötigten Antriebsleistung abgeben
darf. Er wird somit vom Fahrer als unzureichend angesehen. Andererseits
gibt er an Gefällen noch unnötig Leistung ab, die zu einer Verringerung der
Reichweite führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren für Fahrzeuge mit mindestens
zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden Antrieben, in dem alle
wesentlichen Fahrwiderstände und die Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt
erfaßt werden. Zusätzlich sind die Kenndaten von Energiespeicher,
Fahrzeug und Antrieb gespeichert. Aus diesen Daten wird die aktuell
notwendige Antriebsleistung für das Fahrzeug errechnet. Dem Hilfsmotor
wird höchstens nur soviel Leistung zugeführt, daß er einen dem
bestimmungsgemäßen Gebrauch entsprechenden Teil der errechneten
Antriebsleistung abgeben kann. Die Differenz der Antriebsleistung wird z. B.
durch Muskelkraft aufgebracht. Die Höhe der zugelassenen Leistungs
abgabe des Hilfsmotors hängt neben den Kenndaten von Fahrzeug,
elektrischem Energiespeicher und Antrieb von der insgesamt benötigten
Antriebsleistung, der Geschwindigkeit und praktischen Überlegungen ab. In
bestimmten Situationen, z. B. bei geringer Geschwindigkeit, kann die dem
Hilfsmotor zugeführte Leistung zum alleinigen Antrieb des Fahrzeuges
ausreichen.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß
eine hohe Reichweite bzw. lange Betriebsdauer des elektrischen Hilfs
antriebes unter allen Bedingungen sichergestellt wird. Gleichzeitig wird
verhindert, daß der Hilfsantrieb unter ungünstigen Bedingungen nur noch
einen unwesentlichen Teil der benötigten Antriebsleistung abgeben kann.
Dies verhindert beim Fahrer das Gefühl einer mangelhaften Unterstützung.
Zusätzlich kann eine dem elektrischen Energiespeicher angepaßte
Energieentnahme durch das Verfahren berücksichtigt werden. Hierdurch
wird die Lebensdauer des Speichers erhöht und die zu entnehmende
Energiemenge maximiert.
Nachfolgend wird das Verfahren beispielsweise für ein Fahrrad mit
elektrischem Hilfsantrieb beschrieben.
Hier werden folgende für die Berechnung der benötigten Antriebsleistung
wesentlichen Faktoren kontinuierlich gemessen und verarbeitet: Der Grad
der Steigung bzw. des Gefälles wird mit einem Neigungsmesser gemessen.
Die Anströmgeschwindigkeit und dessen Richtung werden durch zwei um
etwa +45° bzw. -45° zur Fahrzeuglängsrichtung horizontal gedrehte
Staudruckmesser ermittelt. Ein am Rad montierter Umdrehungszähler
errechnet die aktuelle Fahrgeschwindigkeit.
Die konstanten bzw. nur wenig veränderlichen Kennwerte sind fest
gespeichert. Hierzu gehören fahrzeugseitig der Rollwiderstandsbeiwert
zwischen Reifen und Straße, das Fahrzeuggewicht einschließlich des
Fahrergewichts, der Luftwiderstandsbeiwert in Abhängigkeit von der
Anströmrichtung sowie die Querspantfläche von Fahrrad mit Fahrer in
Abhängigkeit von der Betrachtungsrichtung. Von dem elektrischen Hilfs
antrieb sind die Kennfelder mit den Abhängigkeiten von Spannung, Strom,
Abtriebsmoment und Abtriebsleistung untereinander, deren zulässige
Grenzwerte sowie die Wirkungsgrade der Energieübertragungseinrichtungen
gespeichert. Von dem elektrischen Energiespeicher sind die Abhängigkeiten
von Stromstärke und Kapazitätsänderung, die Gesamtkapazität sowie die
zulässigen Belastungen gespeichert.
Die Erfassung und Auswertung der Daten erfolgt vorzugsweise durch einen
Mikrorechner. Die Speicherung der Daten und des Auswertungsprogramms
erfolgt dann resident in einem RAM bzw. einem EPROM. Dem Mikrorechner
nachgeordnet ist eine Leistungsstufe, welche die vom Fahrer gewünschte
bzw. vom Auswertungsprogramm zugelassene Leistung unter Berück
sichtigung der Wirkungsgrade dosiert dem elektrischen Hilfsantrieb zuführt.
Im Fahrbetrieb werden kontinuierlich die gemessenen Daten mit den
gespeicherten Daten in dem Mikrorechner zusammengeführt. Hieraus wird
die zum Antrieb des Fahrzeuges notwendige Antriebsleistung errechnet. Die
Antriebsleistung setzt sich aus der Leistungsabgabe des elektrischen Hilfs
motors und der Leistung aus der Muskelkraft des Fahrers zusammen. Der
Fahrer kann den Hilfsantrieb von Null bis zu einer Grenze dosieren. Der
maximal vom Fahrer anforderbare Leistungsanteil des Hilfsantriebes wird
durch die Geschwindigkeit, die Kenndaten von Energiespeicher und Hilfs
antrieb sowie praktischen Überlegungen festgelegt. In diesem Beispiel wird
bis zur Schrittgeschwindigkeit von etwa 6 km/h, ab der ein sicheres Gleich
gewicht beim Fahren zu erwarten ist, die maximal mögliche Leistung des
elektrischen Hilfsantriebes zugelassen. Sie wird nur durch die Grenzwerte
von Antrieb und elektrischem Energiespeicher begrenzt. Bei höheren
Geschwindigkeiten wird der mögliche Anteil der Hilfsantriebsleistung an der
insgesamt notwendigen Antriebsleistung verringert. Um ruckartige Über
gänge zu vermeiden, wird der mögliche Anteil der Hilfsantriebsleistung von
dem Maximum bei 6 km/h kontinuierlich auf 50% bei 15 km/h verringert.
Wird unter extremen Bedingungen, z. B. an starken Steigungen einer der
antriebs- oder energiespeicherbedingten Grenzwerte erreicht, so wird der
Anteil der Hilfsantriebsleistung vorzeitig verringert. Der 50%ige Anteil des
Hilfsantriebes gibt dem Fahrer immer noch das Gefühl einer effektiven
Unterstützung, und zwar unabhängig von den sich ändernden äußeren
Bedingungen. Es wird jedoch verhindert, daß sich der Fahrer zu 100% von
dem Hilfsantrieb ziehen läßt und somit die Reichweite sehr gering wird.
Bekannte Lösungen der Leistungsbegrenzung von elektrischen Hilfs
antrieben können äußere Einflüsse wie Wind oder Steigungen nicht
berücksichtigen. So kann eine feste Begrenzung, deren Leistung bei Wind
stille 50% Unterstützung zuläßt, bei starkem Gegenwind mit der gleichen
Leistung nur noch 20% Unterstützung ausmachen, obwohl Hilfsantrieb und
Energiespeicher zumindest kurzfristig mehr leisten könnten. Diese geringe
Unterstützung wird vom Fahrer als ungenügend empfunden. Auf der
anderen Seite kann die gleiche Leistung bei Rückenwind schon 100%
Unterstützung ausmachen. Der Fahrer braucht dann gar nicht mehr zu
treten. Dies entspricht aber nicht dem bestimmungsgemäßen Gebrauch
eines Hilfsantriebes und führt zu einer vermeidbaren Verringerung der
Reichweite.
Claims (4)
1. Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen
Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber
auch zusammenwirkenden Antrieben, dadurch gekennzeichnet,
daß unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrwiderstände, der Geschwin
digkeit und der Kenndaten von Fahrzeug, Antrieb und elektrischem
Energiespeicher, die Antriebsleistung zu jedem Zeitpunkt errechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Berechnung der Antriebsleistung wesentlichen Fahrwiderstände,
die Geschwindigkeit sowie Fahrzeug-, Antriebs-, und Energiespeicher
kenndaten über Sensoren gemessen werden oder gespeichert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der maximale Leistungsanteil des Hilfsantriebes durch die Geschwin
digkeit, die Kenndaten von Energiespeicher und Hilfsantrieb sowie prakti
schen Überlegungen festgelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des elektrischen Hilfs
antriebs errechnete Leistungsabgabe des Hilfsantriebs unter Berück
sichtigung der Antriebskenndaten und der einstellbaren oder vorgegebenen
Leistungsabgabe des oder der weiteren Antriebe auf die Motorein
gangsleistung des Hilfsantriebes umgerechnet und dem Antriebsmotor
dosiert zugeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4302838A DE4302838A1 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden Antrieben |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4302838A DE4302838A1 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden Antrieben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4302838A1 true DE4302838A1 (de) | 1994-08-04 |
Family
ID=6479414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4302838A Withdrawn DE4302838A1 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe von elektrischen Fahrzeughilfsantrieben für Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten, aber auch zusammenwirkenden Antrieben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4302838A1 (de) |
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