WO2024078987A1 - Method for electric-motor-assisted pushing of an electric motorcycle - Google Patents

Method for electric-motor-assisted pushing of an electric motorcycle Download PDF

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WO2024078987A1
WO2024078987A1 PCT/EP2023/077698 EP2023077698W WO2024078987A1 WO 2024078987 A1 WO2024078987 A1 WO 2024078987A1 EP 2023077698 W EP2023077698 W EP 2023077698W WO 2024078987 A1 WO2024078987 A1 WO 2024078987A1
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electric
drive motor
pushing
torque
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Silas Klug
Alessandro Moia
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle. Furthermore, the invention relates to a drive system for an electric motorcycle and a control device, a computer program and a computer-readable medium for carrying out the method.
  • a special drive mode for (slow) reversing is usually activated manually in modern electric motorcycles, for example by the driver making a corresponding setting in an operating menu. This can be more or less complicated depending on the menu navigation.
  • Embodiments of the present invention enable automatic activation of a push mode for pushing an electric motorcycle with the assistance of an electric motor, i.e. without the driver necessarily having to operate a control unit, for example without having to make an input via an operating menu on a display. This improves operating comfort compared to versions with manual activation of the push mode.
  • a first aspect of the invention relates to a computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle, wherein the electric motorcycle comprises an electric drive motor for driving at least one wheel of the electric motorcycle and a control unit for controlling the drive motor.
  • the method comprises: receiving driving dynamics data that indicate a current driving dynamics state of the electric motorcycle; detecting whether the electric motorcycle is being pushed by a driver by evaluating the driving dynamics data; if it is detected that the electric motorcycle is being pushed by the driver: activating a pushing mode that enables the control unit to control the drive motor through the control unit such that the drive motor generates a pushing torque for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle.
  • Pushing can be understood as a process in which the driver rolls the electric motorcycle forwards or backwards using his or her muscle power while sitting on the electric motorcycle or walking next to the electric motorcycle. If the driver is assisted by an electric motor, a certain part, for example the majority, of the power required to push the electric motorcycle is provided by the drive motor. This makes it easier to maneuver the electric motorcycle.
  • the method can be carried out automatically by a processor, for example a control unit of the electric motorcycle.
  • the push mode can be activated automatically, ie simply by the driver the electric motorcycle is pushed and this process is detected. This improves ease of use compared to versions with manual activation.
  • electric motorcycle can also be understood to mean, for example, an electric scooter, an electric bicycle, an electric trike or an electric quad.
  • the at least one wheel can be a front or rear wheel of the electric motorcycle.
  • the pushing torque can be positive or negative.
  • the driver can be supported when pushing the electric motorcycle forwards or backwards by controlling the drive motor accordingly.
  • a second aspect of the invention relates to a control device comprising a processor configured to carry out the method described above and below.
  • the control device can comprise hardware and/or software modules.
  • the control device can comprise a memory and data communication interfaces for wireless and/or wired data communication with peripheral devices.
  • a third aspect of the invention relates to a drive system for an electric motorcycle.
  • the drive system comprises: an electric drive motor for driving at least one wheel of the electric motorcycle; a device for determining a current driving dynamic state of the electric motorcycle; the control device described above and below.
  • the drive motor can be connected to a battery, for example in the form of a lithium-ion battery, via its connection terminals.
  • the device can, for example, comprise at least one of the following sensors: a speed sensor for detecting a speed of the drive motor and/or of the at least one wheel; a torque sensor for detecting a torque acting on a drive shaft of the drive motor; an inertial sensor for detecting an acceleration and/or rotation rate of the electric motorcycle with respect to at least one spatial axis, in particular three spatial axes; a current sensor for detecting a current flowing through the drive motor; a voltage sensor for detecting a voltage applied to the connection terminals of the drive motor; a brake light switch; a brake pressure sensor for detecting a brake pressure in a brake system of the electric motorcycle.
  • the brake system can be, for example, a hydraulic and/or electromechanical brake system.
  • the brake system can include an anti-lock braking system (ABS).
  • the computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by the processor, cause a processor to carry out the method described above and below.
  • the computer-readable medium may be a volatile or non-volatile data storage device.
  • the computer-readable medium may be a hard disk, a USB storage device, a RAM, a ROM, an EPROM, a flash memory, or a combination of at least two of these examples.
  • the computer-readable medium may also be a data communications network enabling downloading of program code, such as the Internet, or a cloud.
  • Embodiments of the invention may be considered to be based on the ideas and findings described below, without limiting the invention.
  • the electric motorcycle may further comprise a control element operable by a driver for controlling a driving speed of the electric motorcycle.
  • the method according to an embodiment may further comprise: receiving an input signal generated by actuating the control element; if the input signal is received when the shift mode is activated: determining a desired shift moment from the input signal using an assignment rule that assigns different values of the input Assigning various desired pushing torques to the input signal for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle; Generating a control command to control the drive motor so that the drive motor generates the pushing torque corresponding to the desired pushing torque.
  • the rider can control the level of electric motor support when pushing the electric motorcycle.
  • the control element is adjusted, the more powerful the electric motor support can be. This allows better control of the electric motorcycle when maneuvering.
  • the assignment rule can be stored in a memory of the control unit, for example in the form of a lookup table or a mathematical function.
  • the control element can be a twist grip or a pedal, for example.
  • the value of the input signal for example a voltage value, can depend on a deflection of the control element.
  • the value of the input signal can be greater the greater the deflection.
  • the value of the input signal can be zero if the control element is not deflected, i.e. is in an initial or rest position.
  • the control command can be generated directly, i.e. without prior input from the driver, in response to the detection that the electric motorcycle is being pushed, i.e. automatically. This can be helpful in certain situations and/or depending on the type of electric motorcycle.
  • the method may further comprise, when the input signal is received when the push mode is not activated, for example when the driving mode is activated for normal driving of the electric motorcycle: determining a desired drive torque from the input signal using a further assignment rule that assigns different desired drive torques for normal driving of the electric motorcycle to different values of the input signal; generating a further control command for controlling the drive motor so that the drive motor generates a drive torque corresponding to the desired drive torque.
  • a different characteristic curve can be used to interpret the input signal, ie to convert a current value of the input signal into a desired engine torque, than when shift mode is not activated, for example when drive mode is activated.
  • Each characteristic curve can comprise a linear, exponential or constant section or a combination of several such sections.
  • the various characteristic curves can differ from one another in their minimum and/or maximum and/or in their course between minimum and maximum.
  • a current characteristic curve can be reversed when switching between the drive mode (for driving forward) and the push mode, for example multiplied by -1. This enables a simple implementation of a reverse gear.
  • assignment rules are stored in the memory of the control unit in the form of different lookup tables or different mathematical functions.
  • a first assignment rule can be stored for the drive mode and a second assignment rule for the push mode. When the push mode is activated, the first assignment rule can then be deactivated and the second assignment rule activated.
  • a separate assignment rule can be stored for each push mode.
  • a backward push mode can be activated as the push mode.
  • the backward push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted backward push of the electric motorcycle.
  • the driver can activate a reverse gear by briefly pushing the electric motorcycle backwards. This means that the driver does not need to laboriously activate the reverse gear via an operating menu.
  • a forward push mode can be activated as the push mode.
  • the forward push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted forward push of the electric motorcycle.
  • the driver can activate a special forward gear for slow forward travel, for example at walking speed, by briefly pushing the electric motorcycle forward. A separate input via an operating menu is not required for this. This improves operating comfort.
  • the push mode can also be activated depending on whether the electric motorcycle is on a sloping, rising or level road.
  • a “sloping road” can be understood as a road that slopes downwards when viewed in the forward direction of the electric motorcycle, for example when the electric motorcycle is driving downhill with the front wheel in front.
  • a “sloping road” can be understood as a road that slopes upwards when viewed in the forward direction of the electric motorcycle, for example when the electric motorcycle is driving uphill with the front wheel in front. This can prevent the push mode from being automatically activated in potentially unfavorable situations. It also enables different push modes to be activated depending on the situation detected by the electric motorcycle.
  • the backward push mode can be prevented from being activated when it is detected that the electric motorcycle is on an uphill road.
  • the forward push mode can be activated as the push mode (automatically by pushing forward and/or manually). In this way, it can be prevented that the control unit inadvertently switches to the backward push mode when the electric motorcycle is pushed uphill with the front wheel first and rolls briefly downhill for some reason.
  • the forward push mode can be prevented from being activated if it is detected that the electric motorcycle is on a sloping road.
  • the reverse push mode can be activated as push mode (automatically by pushing backwards and/or manually).
  • electric motor support is generally not required, as the slope force can be used here.
  • an uphill push mode can be activated as the push mode.
  • the uphill push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for pushing the electric motorcycle uphill with the assistance of an electric motor. For example, a correspondingly greater push torque can be generated in the uphill push mode than when the electric motorcycle is being pushed on a flat road with the assistance of an electric motor.
  • the controller can be configured in uphill push mode to enable electric motor-assisted uphill pushing in the forward and/or reverse direction.
  • a downhill push mode can be activated as the push mode, for example.
  • the downhill push mode can enable the control unit to control the drive motor in such a way that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted downhill push of the electric motorcycle, i.e. a braking torque.
  • the driver then does not need to brake the electric motorcycle additionally, which makes maneuvering easier.
  • the controller can be configured in downhill push mode to enable electric motor-assisted downhill pushing in the forward and/or reverse direction.
  • the control unit can be manually switched from any of the aforementioned push modes to a normal driving mode for normal forward driving at any time.
  • the driving dynamics data can define at least one of the following parameters: a driving speed of the electric motorcycle; a holding torque that the drive motor generates to keep the electric motorcycle stationary; a desired pushing or driving torque that the drive motor should generate; an angle of inclination of the electric motorcycle with respect to at least one spatial axis; a braking parameter that indicates whether and/or how strongly a braking system of the electric motorcycle is actuated; a radius of the at least one wheel; a drive ratio of the electric motorcycle; a weight, in particular an empty weight of the electric motorcycle.
  • the parameters mentioned can be positive, negative or zero.
  • the driving speed can be positive when the electric motorcycle is moving forward and negative when the electric motorcycle is moving backwards
  • the holding torque can be positive when the drive motor is holding the electric motorcycle stationary on an uphill road, negative when the drive motor is holding the electric motorcycle stationary on a downhill road, and zero (or only slightly negative or positive) when the electric motorcycle is stationary without the help of the drive motor
  • the desired pushing or driving torque can be positive when the electric motorcycle is to be accelerated in the forward direction and negative when the electric motorcycle is to be accelerated in the backward direction.
  • the angle of inclination may indicate a rotation of the electric motorcycle about its transverse axis.
  • the angle of inclination may, for example, be positive when the electric motorcycle is on an uphill road, negative when the electric motorcycle is on a downhill road, and zero (or only slightly negative or positive) when the electric motorcycle is on a level road.
  • the braking parameter can be defined, for example, by a brake pressure value that indicates a current braking pressure in the braking system and/or a binary value (e.g. “brake closed” or “brake open”).
  • the driving dynamics parameters may define at least one of the following parameters: a wheel rotation direction, a wheel rotation speed, an actual pushing or driving torque.
  • the parameters mentioned may have been estimated and/or measured using suitable sensors (see above).
  • the rider can initiate a backward movement by gently pushing.
  • the control element When he now operates the control element, the electric motorcycle has already automatically switched to the backward push mode.
  • the holding torque can also be evaluated. If the holding torque indicates that the electric motorcycle is automatically held at a standstill on an uphill road, i.e. the hill start assist of the electric motorcycle is active, the activation of the reverse push mode can be prevented, for example.
  • the driver wants to push the electric motorcycle backwards, for example with the rear wheel first, uphill, it may be useful, depending on the gradient of the road and the weight of the electric motorcycle, for the driver to activate the reverse push mode manually, because the driver's strength may not be sufficient to activate the reverse push mode by pushing the electric motorcycle backwards alone.
  • Fig. 1 shows an electric motorcycle with a drive system according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a diagram illustrating transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using a hill start assist.
  • Fig. 3 shows a diagram illustrating transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using an inertial sensor system.
  • Fig. 4 shows a diagram to illustrate transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using a hill start assist and an inertial sensor system.
  • Fig. 1 shows an electric motorcycle 1 that is equipped with a drive system 3.
  • the drive system 3 comprises an electric drive motor 5, which is coupled here to a rear wheel 7 of the electric motorcycle 1 in order to drive the rear wheel 7, i.e. to accelerate or brake it.
  • the drive motor 5 can drive the rear wheel 7 in different directions of rotation, so that the electric motorcycle 1 travels either in the forward direction V or in the reverse direction R.
  • the drive motor 5 can also be coupled to a front wheel 11 of the electric motorcycle 1 or to both wheels 7, 11.
  • the drive system 3 comprises a control element 13, here a rotary handle mounted on a handlebar of the electric motorcycle 1, for controlling a driving speed of the electric motorcycle 1.
  • the control element 13 is designed to provide an electrical input signal 14, the value of which depends on a respective deflection of the control element 13.
  • the drive system 3 further comprises a sensor system 20 which is designed to detect certain driving dynamics data 21 which indicate a current driving dynamics state of the electric motorcycle 1 and to send them to a control unit 23 of the drive system 3.
  • the driving dynamics data 21 may, for example, comprise a value or a series of values for at least one of the following driving dynamics parameters: a Driving speed v of the electric motorcycle 1; a holding torque T HHC that the drive motor 5 generates to keep the electric motorcycle 1 stationary, for example on a hill; a desired motor torque T des that the drive motor 5 should generate; an inclination angle 9 that indicates a rotation of the electric motorcycle 1 about its transverse axis and thus a road inclination; a braking parameter Brk that indicates whether a brake light of the electric motorcycle 1 is on or off; a radius r of the (driven) rear wheel 7; a drive ratio i of the electric motorcycle 1; an empty weight m veh of the electric motorcycle 1; an acceleration due to gravity g (see also Fig. 2 to Fig. 4).
  • the control unit 23 comprises a memory 25 in which a computer program is stored, and a processor 27 which is configured to carry out the method described below for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle 1 by executing the computer program.
  • the driving dynamics data 21 are received in the control unit 23.
  • the control unit 23 evaluates the driving dynamics data 21 to determine whether the electric motorcycle 1 is being pushed by its driver 28, for example while walking or sitting.
  • the driver 28 sits on the electric motorcycle 1 and initially moves it under his own power using his legs in the backward direction R.
  • control unit 23 automatically switches to a special pushing mode, which enables the control unit 23 to control the drive motor 5 in such a way that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle 1.
  • the controller 23 may be configured to select the push mode from a plurality of possible push modes depending on a push direction in which the driver 28 is currently pushing the electric motorcycle 1.
  • the pushing direction here is the reverse direction R. Accordingly, the control unit 23 activates a reverse pushing mode, which enables the control unit 23 to control the drive motor 5 such that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted backward pushing of the electric motorcycle 1. Conversely, it is possible for the control unit 23 to activate a forward push mode when the pushing direction is the forward direction V (opposite the reverse direction R).
  • the forward push mode enables the control unit 23 to control the drive motor 5 such that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted forward pushing of the electric motorcycle 1.
  • control unit 23 determines from a current value of the input signal 14, for example a voltage value, on the basis of a characteristic curve assigned to the respective push mode, a desired push torque with which the electric motorcycle 1 is to be driven in order to assist the driver 28 when pushing.
  • control unit 23 generates a corresponding control command 30, which causes the drive motor 5 to generate a motor torque that (approximately) corresponds to the desired pushing torque.
  • control command 30 causes the electric motorcycle 1 to slowly reverse, for example at walking speed between 1 km/h and 10 km/h.
  • the driver 28 then no longer needs to push the electric motorcycle 1 backwards under his own power or needs significantly less power to push it backwards, which makes maneuvering very comfortable.
  • the control unit 23 If the input signal 14 is received when a normal driving mode is active, a different characteristic curve can be used than when the push mode is activated. Using this characteristic curve, the current value of the input signal 14 is then not converted into a desired push torque, but into a desired drive torque for normal driving of the electric motorcycle 1.
  • the control unit 23 generates a further control command 32, which causes the drive motor 5 to generate a motor torque that (approximately) matches the desired drive torque.
  • the maximum of this Characteristic curve can be significantly larger in magnitude than in push mode, i.e. the electric motorcycle 1 can reach significantly higher driving speeds in normal driving mode than in push mode.
  • control unit 23 can be configured to select the push mode depending on a road inclination, for example by evaluating the holding torque T HHC and/or the inclination angle ⁇ .
  • control unit 23 If the control unit 23 detects that the driver 28 is pushing the electric vehicle 1 on an uphill road in the forward direction V, i.e. with the front wheel 11 in front, uphill, it can activate a special uphill push mode that allows the control unit 23 to control the drive motor 5 so that the drive motor 5 generates a push torque for pushing the electric motorcycle 1 uphill with the help of an electric motor.
  • the current value of this uphill push torque can in turn depend on the current value of the input signal 14.
  • Fig. 2 refers to an embodiment of the drive system 3 with hill start assist and without inertial sensors.
  • the hill start assist which regulates the holding torque T HHC , can be activated as soon as the electric motorcycle 1 is stationary and the control element 13 is no longer operated.
  • the control unit 23 activates the forward push mode Z1.
  • control unit 23 activates the backward push mode Z2 ("reverse gear").
  • the pushing process that triggers the activation of the respective pushing mode can be detected, for example, based on a voltage induced in the drive motor 5 and/or a rotational speed of the drive motor 5 and/or of at least one of the wheels 7, 11.
  • T HHC is reduced accordingly, possibly to zero.
  • the forward push mode Z1 can be activated automatically, preferably with a correspondingly increased push torque.
  • actuation of the control element 13 when a gradient is detected should cause the electric motorcycle 1 to move uphill. This can be achieved by preventing activation of the reverse push mode Z2, whether manually or automatically, when a gradient is detected.
  • Fig. 3 refers to an embodiment of the drive system 3 without hill start assist and with inertial sensors.
  • the inertial sensor system can be used here to determine an angle of inclination 9 of the electric motorcycle 1 relative to a horizontal. Based on the angle of inclination 9, it can thus be determined whether the electric motorcycle 1 is on an ascending, descending or flat road or is moving from an inclined, i.e. ascending or descending road section to a flat road section (or vice versa).
  • Fig. 4 refers to an embodiment of the drive system 3 with hill start assist and inertial sensors.
  • a drive train ratio i, a wheel radius r, an empty weight m veh of the electric motorcycle 1 and the acceleration due to gravity g can be used. If it is detected that the driver 28 is sitting on the electric motorcycle 1, the normal driving mode can be automatically activated, for example. mode ZO can be activated. If, however, it is detected that the driver 28 is maneuvering the electric motorcycle 1 while walking, a suitable push mode can be activated automatically.

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Abstract

The invention relates to a method for electric-motor-assisted pushing of an electric motorcycle (1), comprising: receiving vehicle dynamics data (21), which show a current vehicle dynamics state of the electric motorcycle (1); identifying whether the electric motorcycle (1) is pushed by evaluating the vehicle dynamics data (21); if it is identified that the electric motorcycle (1) is pushed: activating a push mode, which allows a controller (23) for controlling an electric drive motor (5) of the electric motorcycle (1) to control the drive motor (5) in such a way that the drive motor (5) produces a push torque for electric-motor-assisted pushing of the electric motorcycle (1).

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads Method for electrically assisted pushing of an electric motorcycle
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für ein Elektromotorrad sowie ein Steuergerät, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zum Ausführen des Verfahrens. The invention relates to a computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle. Furthermore, the invention relates to a drive system for an electric motorcycle and a control device, a computer program and a computer-readable medium for carrying out the method.
Stand der Technik State of the art
Bei einem von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Elektromotorrad ist es möglich, den Antriebsmotor in verschiedenen Drehrichtungen anzutreiben, sodass das Elektromotorrad entweder vorwärts- oder rückwärtsfährt. Somit kann auf ein spezielles Getriebe für einen Rückwärtsgang verzichtet werden, was Gewicht spart und die Herstellungskosten verringert. With an electric motorcycle powered by an electric drive motor, it is possible to drive the drive motor in different directions of rotation so that the electric motorcycle can either drive forwards or backwards. This means that a special gearbox for reverse gear is not required, which saves weight and reduces manufacturing costs.
Ein spezieller Antriebsmodus zum (langsamen) Rückwärtsfahren wird in modernen Elektromotorrädern üblicherweise manuell aktiviert, beispielsweise indem der Fahrer eine entsprechende Einstellung in einem Bedienmenü tätigt. Dies kann je nach Menüführung mehr oder weniger umständlich sein. A special drive mode for (slow) reversing is usually activated manually in modern electric motorcycles, for example by the driver making a corresponding setting in an operating menu. This can be more or less complicated depending on the menu navigation.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden nachstehend ein computerimplementiertes Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads, ein Steuergerät, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium sowie ein Antriebssystem für ein Elektromotorrad gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und werden durch die abhängigen Ansprüche definiert. Against this background, a computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle, a control device, a computer program, a computer-readable medium and a drive system for an electric motorcycle according to the independent claims are presented below. Advantageous further developments and improvements of the approach presented here are apparent from the description and are defined by the dependent claims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine automatische Aktivierung eines Schiebemodus zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads, d. h., ohne dass der Fahrer hierzu zwingend eine Bedieneinheit bedienen muss, beispielsweise eine Eingabe über ein Bedienmenü auf einem Display machen muss. Dies verbessert den Bedienkomfort gegenüber Ausführungen mit manueller Aktivierung des Schiebemodus. Embodiments of the present invention enable automatic activation of a push mode for pushing an electric motorcycle with the assistance of an electric motor, i.e. without the driver necessarily having to operate a control unit, for example without having to make an input via an operating menu on a display. This improves operating comfort compared to versions with manual activation of the push mode.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads, wobei das Elektromotorrad einen elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben mindestens eines Rads des Elektromotorrads und ein Steuergerät zum Ansteuern des Antriebsmotors umfasst. Das Verfahren umfasst: Empfangen von Fahrdynamikdaten, die einen aktuellen fahrdynamischen Zustand des Elektromotorrads anzeigen; Erkennen, ob das Elektromotorrad von einem Fahrer geschoben wird, durch Auswerten der Fahrdynamikdaten; wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad vom Fahrer geschoben wird: Aktivieren eines Schiebemodus, der es dem Steuergerät ermöglicht, den Antriebsmotor durch das Steuergerät so anzusteuern, dass der Antriebsmotor ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads erzeugt. A first aspect of the invention relates to a computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle, wherein the electric motorcycle comprises an electric drive motor for driving at least one wheel of the electric motorcycle and a control unit for controlling the drive motor. The method comprises: receiving driving dynamics data that indicate a current driving dynamics state of the electric motorcycle; detecting whether the electric motorcycle is being pushed by a driver by evaluating the driving dynamics data; if it is detected that the electric motorcycle is being pushed by the driver: activating a pushing mode that enables the control unit to control the drive motor through the control unit such that the drive motor generates a pushing torque for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle.
Unter „Schieben“ kann ein Vorgang verstanden werden, bei dem der Fahrer das Elektromotorrad mithilfe seiner Muskelkraft vorwärts- oder rückwärtsrollt, während er auf dem Elektromotorrad sitzt oder neben dem Elektromotorrad geht. Wird der Fahrer dabei elektromotorisch unterstützt, so wird ein bestimmter Teil, beispielsweise der größte Teil, der zum Schieben des Elektromotorrads erforderlichen Kraft durch den Antriebsmotor aufgebracht. Dies vereinfacht die Manövrierung des Elektromotorrads. "Pushing" can be understood as a process in which the driver rolls the electric motorcycle forwards or backwards using his or her muscle power while sitting on the electric motorcycle or walking next to the electric motorcycle. If the driver is assisted by an electric motor, a certain part, for example the majority, of the power required to push the electric motorcycle is provided by the drive motor. This makes it easier to maneuver the electric motorcycle.
Das Verfahren kann automatisch durch einen Prozessor, beispielsweise eines Steuergeräts des Elektromotorrads, ausgeführt werden. Anders ausgedrückt kann der Schiebemodus automatisch aktiviert werden, d. h. allein dadurch, dass der Fahrer das Elektromotorrad schiebt und dieser Vorgang erkannt wird. Dies verbessert den Bedienkomfort gegenüber Ausführungen mit manueller Aktivierung. The method can be carried out automatically by a processor, for example a control unit of the electric motorcycle. In other words, the push mode can be activated automatically, ie simply by the driver the electric motorcycle is pushed and this process is detected. This improves ease of use compared to versions with manual activation.
Unter „Elektromotorrad“ kann beispielsweise auch ein Elektroroller, ein Elektrofahrrad, ein Elektrotrike oder ein Elektroquad verstanden werden. The term “electric motorcycle” can also be understood to mean, for example, an electric scooter, an electric bicycle, an electric trike or an electric quad.
Das mindestens eine Rad kann ein Vorder- oder Hinterrad des Elektromotorrads sein. The at least one wheel can be a front or rear wheel of the electric motorcycle.
Das Schiebemoment kann positiv oder negativ sein. Anders ausgedrückt kann der Fahrer beim Vorwärts- oder Rückwärtsschieben des Elektromotorrads durch entsprechendes Ansteuern des Antriebsmotors unterstützt werden. The pushing torque can be positive or negative. In other words, the driver can be supported when pushing the electric motorcycle forwards or backwards by controlling the drive motor accordingly.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, das einen Prozessor umfasst, der konfiguriert ist, um das vor- und nachstehend beschriebene Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann Hard- und/oder Softwaremodule umfassen. Zusätzlich zum Prozessor kann das Steuergerät einen Speicher und Datenkommunikationsschnittstellen zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Datenkommunikation mit Peripheriegeräten umfassen. A second aspect of the invention relates to a control device comprising a processor configured to carry out the method described above and below. The control device can comprise hardware and/or software modules. In addition to the processor, the control device can comprise a memory and data communication interfaces for wireless and/or wired data communication with peripheral devices.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Elektromotorrad. Das Antriebssystem umfasst: einen elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben mindestens eines Rads des Elektromotorrads; eine Einrichtung zum Bestimmen eines aktuellen fahrdynamischen Zustands des Elektromotorrads; das vor- und nachstehend beschriebene Steuergerät. A third aspect of the invention relates to a drive system for an electric motorcycle. The drive system comprises: an electric drive motor for driving at least one wheel of the electric motorcycle; a device for determining a current driving dynamic state of the electric motorcycle; the control device described above and below.
Der Antriebsmotor kann über seine Anschlussklemmen an eine Batterie, beispielsweise in Form eines Lithium-Ionen-Akkus, anschließbar sein. The drive motor can be connected to a battery, for example in the form of a lithium-ion battery, via its connection terminals.
Die Einrichtung kann beispielsweise mindestens einen der folgenden Sensoren umfassen: einen Drehzahlsensor zum Erfassen einer Drehzahl des Antriebsmotors und/oder des mindestens einen Rads; einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines auf eine Antriebswelle des Antriebsmotors wirkenden Drehmoments; einen Inertialsensor zum Erfassen einer Beschleunigung und/oder Drehrate des Elektromotorrads bezüglich mindestens einer Raumachse, insbesondere dreier Raumachsen; einen Stromsensor zum Erfassen eines durch den Antriebsmotor fließenden Stroms; einen Spannungssensor zum Erfassen einer an den Anschlussklemmen des An- triebsmotors anliegenden Spannung; einen Bremslichtschalter; einen Bremsdrucksensor zum Erfassen eines Bremsdrucks in einer Bremsanlage des Elektromotorrads. Die Bremsanlage kann beispielsweise eine hydraulische und/oder elektromechanische Bremsanlage sein. Zusätzlich kann die Bremsanlage ein Antiblockiersystem (ABS) umfassen. The device can, for example, comprise at least one of the following sensors: a speed sensor for detecting a speed of the drive motor and/or of the at least one wheel; a torque sensor for detecting a torque acting on a drive shaft of the drive motor; an inertial sensor for detecting an acceleration and/or rotation rate of the electric motorcycle with respect to at least one spatial axis, in particular three spatial axes; a current sensor for detecting a current flowing through the drive motor; a voltage sensor for detecting a voltage applied to the connection terminals of the drive motor; a brake light switch; a brake pressure sensor for detecting a brake pressure in a brake system of the electric motorcycle. The brake system can be, for example, a hydraulic and/or electromechanical brake system. In addition, the brake system can include an anti-lock braking system (ABS).
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Further aspects of the invention relate to a computer program and a computer-readable medium on which the computer program is stored.
Das Computerprogramm umfasst Befehle, die einen Prozessor bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor veranlassen, das vor- und nachstehend beschriebene Verfahren auszuführen. The computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by the processor, cause a processor to carry out the method described above and below.
Das computerlesbare Medium kann ein flüchtiger oder nicht flüchtiger Datenspeicher sein. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium eine Festplatte, ein USB-Speichergerät, ein RAM, ein ROM, ein EPROM, ein Flash-Speicher oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein. Das computerlesbare Medium kann auch ein einen Download eines Programmcodes ermöglichendes Datenkommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, oder eine Cloud sein. The computer-readable medium may be a volatile or non-volatile data storage device. For example, the computer-readable medium may be a hard disk, a USB storage device, a RAM, a ROM, an EPROM, a flash memory, or a combination of at least two of these examples. The computer-readable medium may also be a data communications network enabling downloading of program code, such as the Internet, or a cloud.
Merkmale des vor- und nachstehend beschriebenen Verfahrens können auch Merkmale des Steuergeräts, des Computerprogramms und/oder des computerlesbaren Mediums sein (und umgekehrt). Features of the method described above and below may also be features of the control device, the computer program and/or the computer-readable medium (and vice versa).
Ausführungsformen der Erfindung können, ohne die Erfindung einzuschränken, als auf den nachstehend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Embodiments of the invention may be considered to be based on the ideas and findings described below, without limiting the invention.
Das Elektromotorrad kann ferner ein von einem Fahrer betätigbares Steuerelement zum Steuern einer Fahrgeschwindigkeit des Elektromotorrads umfassen. The electric motorcycle may further comprise a control element operable by a driver for controlling a driving speed of the electric motorcycle.
In diesem Fall kann das Verfahren gemäß einer Ausführungsform ferner umfassen: Empfangen eines Eingangssignals, das durch Betätigen des Steuerelements erzeugt wurde; wenn das Eingangssignal bei aktiviertem Schiebemodus empfangen wird: Bestimmen eines gewünschten Schiebemoments aus dem Eingangssignal unter Verwendung einer Zuordnungsvorschrift, die verschiedenen Werten des Ein- gangssignals verschiedene gewünschte Schiebemomente zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads zuordnet; Generieren eines Steuerbefehls zum Ansteuern des Antriebsmotors, sodass der Antriebsmotor das Schiebemoment entsprechend dem gewünschten Schiebemoment erzeugt. In this case, the method according to an embodiment may further comprise: receiving an input signal generated by actuating the control element; if the input signal is received when the shift mode is activated: determining a desired shift moment from the input signal using an assignment rule that assigns different values of the input Assigning various desired pushing torques to the input signal for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle; Generating a control command to control the drive motor so that the drive motor generates the pushing torque corresponding to the desired pushing torque.
Dies hat den Effekt, dass die elektromotorische Unterstützung nach der (automatischen) Aktivierung des Schiebemodus nur bei Bedarf wirksam wird, nämlich dann, wenn der Fahrer ein entsprechendes Signal gibt. This has the effect that the electric motor support after the (automatic) activation of the push mode only becomes effective when needed, namely when the driver gives a corresponding signal.
Anders ausgedrückt kann der Fahrer steuern, wie stark er beim Schieben des Elektromotorrads elektromotorisch unterstützt wird. Beispielsweise kann die elektromotorische Unterstützung umso stärker ausfallen, je weiter das Steuerelement verstellt wird. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle des Elektromotorrads beim Manövrieren. In other words, the rider can control the level of electric motor support when pushing the electric motorcycle. For example, the further the control element is adjusted, the more powerful the electric motor support can be. This allows better control of the electric motorcycle when maneuvering.
Die Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise in Form einer Lookup-Tabelle oder einer mathematischen Funktion in einem Speicher des Steuergeräts gespeichert sein. Das Steuerelement kann beispielsweise ein Drehgriff oder ein Pedal sein. Dementsprechend kann das Eingangssignal in seinem Wert, beispielsweise einem Spannungswert, von einer Auslenkung des Steuerelements abhängen. Beispielsweise kann der Wert des Eingangssignals umso größer sein, je größer die Auslenkung ist. Hingegen kann der Wert des Eingangssignals null sein, wenn das Steuerelement nicht ausgelenkt ist, d. h. sich in einer Ausgangs- oder Ruhestellung befindet. Alternativ kann der Steuerbefehl direkt, d. h. ohne vorherige Eingabe des Fahrers, als Reaktion auf die Erkennung, dass das Elektromotorrad geschoben wird, also automatisch, generiert werden. Dies kann in bestimmten Situationen und/oder je nach Typ des Elektromotorrads hilfreich sein. The assignment rule can be stored in a memory of the control unit, for example in the form of a lookup table or a mathematical function. The control element can be a twist grip or a pedal, for example. Accordingly, the value of the input signal, for example a voltage value, can depend on a deflection of the control element. For example, the value of the input signal can be greater the greater the deflection. On the other hand, the value of the input signal can be zero if the control element is not deflected, i.e. is in an initial or rest position. Alternatively, the control command can be generated directly, i.e. without prior input from the driver, in response to the detection that the electric motorcycle is being pushed, i.e. automatically. This can be helpful in certain situations and/or depending on the type of electric motorcycle.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner umfassen, wenn das Eingangssignal bei nicht aktiviertem Schiebemodus, beispielsweise bei aktiviertem Fahrmodus zum normalen Fahren des Elektromotorrads, empfangen wird: Bestimmen eines gewünschten Antriebsmoments aus dem Eingangssignal unter Verwendung einer weiteren Zuordnungsvorschrift, die verschiedenen Werten des Eingangssignals verschiedene gewünschte Antriebsmomente zum normalen Fahren des Elektromotorrads zuordnet; Generieren eines weiteren Steuerbefehls zum Ansteuern des Antriebsmotors, sodass der Antriebsmotor ein Antriebsmoment entsprechend dem gewünschten Antriebsmoment erzeugt. Anders ausgedrückt kann bei aktiviertem Schiebemodus eine andere Kennlinie zum Interpretieren des Eingangssignals, d. h. zum Umsetzen eines aktuellen Werts des Eingangssignals in ein gewünschtes Motormoment, verwendet werden als bei nicht aktiviertem Schiebemodus, beispielsweise bei aktiviertem Fahrmodus. Jede Kennlinie kann einen linearen, exponentiellen oder konstanten Abschnitt oder eine Kombination aus mehreren solcher Abschnitte umfassen. Die verschiedenen Kennlinien können in ihrem Minimum und/oder Maximum und/oder in ihrem Verlauf zwischen Minimum und Maximum voneinander abweichen. According to one embodiment, the method may further comprise, when the input signal is received when the push mode is not activated, for example when the driving mode is activated for normal driving of the electric motorcycle: determining a desired drive torque from the input signal using a further assignment rule that assigns different desired drive torques for normal driving of the electric motorcycle to different values of the input signal; generating a further control command for controlling the drive motor so that the drive motor generates a drive torque corresponding to the desired drive torque. In other words, when shift mode is activated, a different characteristic curve can be used to interpret the input signal, ie to convert a current value of the input signal into a desired engine torque, than when shift mode is not activated, for example when drive mode is activated. Each characteristic curve can comprise a linear, exponential or constant section or a combination of several such sections. The various characteristic curves can differ from one another in their minimum and/or maximum and/or in their course between minimum and maximum.
Im einfachsten Fall kann eine aktuelle Kennlinie beim Umschalten zwischen dem Fahrmodus (zum Vorwärtsfahren) und dem Schiebemodus umgekehrt, beispielsweise mit -1 multipliziert werden. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung eines Rückwärtsgangs. In the simplest case, a current characteristic curve can be reversed when switching between the drive mode (for driving forward) and the push mode, for example multiplied by -1. This enables a simple implementation of a reverse gear.
Es ist möglich, dass im Speicher des Steuergeräts verschiedene Zuordnungsvorschriften in Form verschiedener Lookup-Tabellen oder verschiedener mathematischer Funktionen gespeichert sind. Beispielsweise können eine erste Zuordnungsvorschrift für den Fahrmodus und eine zweite Zuordnungsvorschrift für den Schiebemodus abgespeichert sein. Beim Aktivieren des Schiebemodus kann dann die erste Zuordnungsvorschrift deaktiviert und die zweite Zuordnungsvorschrift aktiviert werden. Bei verschiedenen Schiebemodi wie z. B. Vorwärts-, Rückwärts-, Bergauf- oder Bergabschiebemodus (siehe weiter unten) kann für jeden Schiebemodus eine eigene Zuordnungsvorschrift abgespeichert sein. It is possible that different assignment rules are stored in the memory of the control unit in the form of different lookup tables or different mathematical functions. For example, a first assignment rule can be stored for the drive mode and a second assignment rule for the push mode. When the push mode is activated, the first assignment rule can then be deactivated and the second assignment rule activated. For different push modes such as forward, backward, uphill or downhill push mode (see below), a separate assignment rule can be stored for each push mode.
Gemäß einer Ausführungsform kann durch Auswerten der Fahrdynamikdaten erkannt werden, ob das Elektromotorrad rückwärtsgeschoben, d. h. mit dem Hinterrad voran geschoben wird. Wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad rückwärtsgeschoben wird, kann ein Rückwärtsschiebemodus als der Schiebemodus aktiviert werden. Der Rückwärtsschiebemodus kann es dem Steuergerät ermöglichen, den Antriebsmotor so anzusteuern, dass der Antriebsmotor das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Rückwärtsschieben des Elektromotorrads erzeugt. Anders ausgedrückt kann der Fahrer einen Rückwärtsgang aktivieren, indem er das Elektromotorrad kurz rückwärtsschiebt. Somit braucht der Fahrer den Rückwärtsgang nicht umständlich über ein Bedienmenü zu aktivieren. According to one embodiment, by evaluating the driving dynamics data, it can be detected whether the electric motorcycle is being pushed backwards, i.e. pushed with the rear wheel in front. If it is detected that the electric motorcycle is being pushed backwards, a backward push mode can be activated as the push mode. The backward push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted backward push of the electric motorcycle. In other words, the driver can activate a reverse gear by briefly pushing the electric motorcycle backwards. This means that the driver does not need to laboriously activate the reverse gear via an operating menu.
Gemäß einer Ausführungsform kann durch Auswerten der Fahrdynamikdaten erkannt werden, ob das Elektromotorrad vorwärtsgeschoben, d. h. mit dem Vorderrad voran geschoben wird. Wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad vorwärtsge- schoben wird, kann ein Vorwärtsschiebemodus als der Schiebemodus aktiviert werden. Der Vorwärtsschiebemodus kann es dem Steuergerät ermöglichen, den Antriebsmotor so anzusteuern, dass der Antriebsmotor das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Vorwärtsschieben des Elektromotorrads erzeugt. Anders ausgedrückt kann der Fahrer einen speziellen Vorwärtsgang zum langsamen Vorwärtsfahren, beispielsweise in Schrittgeschwindigkeit, aktivieren, indem er das Elektromotorrad kurz vorwärtsschiebt. Eine gesonderte Eingabe über ein Bedienmenü ist hierzu nicht erforderlich. Dies verbessert den Bedienkomfort. According to one embodiment, by evaluating the driving dynamics data, it can be determined whether the electric motorcycle is pushed forward, ie with the front wheel is pushed forward. If it is detected that the electric motorcycle is being pushed forward, a forward push mode can be activated as the push mode. The forward push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted forward push of the electric motorcycle. In other words, the driver can activate a special forward gear for slow forward travel, for example at walking speed, by briefly pushing the electric motorcycle forward. A separate input via an operating menu is not required for this. This improves operating comfort.
Gemäß einer Ausführungsform kann durch Auswerten der Fahrdynamikdaten ferner erkannt werden, ob sich das Elektromotorrad auf einer abfallenden, ansteigenden oder ebenen Fahrbahn befindet. In diesem Fall kann der Schiebemodus ferner in Abhängigkeit davon aktiviert werden, ob sich das Elektromotorrad auf einer abfallenden, ansteigenden oder ebenen Fahrbahn befindet. According to one embodiment, by evaluating the driving dynamics data, it can also be determined whether the electric motorcycle is on a sloping, rising or level road. In this case, the push mode can also be activated depending on whether the electric motorcycle is on a sloping, rising or level road.
Unter „abfallender Fahrbahn“ kann eine Fahrbahn verstanden werden, die in Vorwärtsrichtung des Elektromotorrads betrachtet abfällt, beispielsweise wenn das Elektromotorrad mit dem Vorderrad voran bergab fährt. Unter „ansteigender Fahrbahn“ kann eine Fahrbahn verstanden werden, die in Vorwärtsrichtung des Elektromotorrads betrachtet ansteigt, beispielsweise wenn das Elektromotorrad mit dem Vorderrad voran bergauf fährt. Dadurch kann verhindert werden, dass der Schiebemodus in potenziell ungünstigen Situationen automatisch aktiviert wird. Zudem ermöglicht dies die Aktivierung unterschiedlicher Schiebemodi je nach erkannter Situation des Elektromotorrads. A "sloping road" can be understood as a road that slopes downwards when viewed in the forward direction of the electric motorcycle, for example when the electric motorcycle is driving downhill with the front wheel in front. A "sloping road" can be understood as a road that slopes upwards when viewed in the forward direction of the electric motorcycle, for example when the electric motorcycle is driving uphill with the front wheel in front. This can prevent the push mode from being automatically activated in potentially unfavorable situations. It also enables different push modes to be activated depending on the situation detected by the electric motorcycle.
Gemäß einer Ausführungsform kann verhindert werden, dass der Rückwärtsschiebemodus aktiviert wird, wenn erkannt wird, dass sich das Elektromotorrad auf einer ansteigenden Fahrbahn befindet. Anders ausgedrückt ist in diesem Fall als Schiebemodus nur der Vorwärtsschiebemodus aktivierbar (automatisch durch Vorwärtsschieben und/oder manuell). Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Steuergerät ungewollt in den Rückwärtsschiebemodus wechselt, wenn das Elektromotorrad mit dem Vorderrad voran bergauf geschoben wird und dabei aus irgendeinem Grund kurz bergab rollt. According to one embodiment, the backward push mode can be prevented from being activated when it is detected that the electric motorcycle is on an uphill road. In other words, in this case only the forward push mode can be activated as the push mode (automatically by pushing forward and/or manually). In this way, it can be prevented that the control unit inadvertently switches to the backward push mode when the electric motorcycle is pushed uphill with the front wheel first and rolls briefly downhill for some reason.
Gemäß einer Ausführungsform kann verhindert werden, dass der Vorwärtsschiebemodus aktiviert wird, wenn erkannt wird, dass sich das Elektromotorrad auf einer abfallenden Fahrbahn befindet. Anders ausgedrückt ist in diesem Fall als Schiebemodus nur der Rückwärtsschiebemodus aktivierbar (automatisch durch Rückwärtsschieben und/oder manuell). Beim Bergabschieben ist eine elektromotorische Unterstützung in der Regel nicht erforderlich, da hier die Hangabtriebskraft genutzt werden kann. According to one embodiment, the forward push mode can be prevented from being activated if it is detected that the electric motorcycle is on a sloping road. In other words, in this case only the reverse push mode can be activated as push mode (automatically by pushing backwards and/or manually). When pushing downhill, electric motor support is generally not required, as the slope force can be used here.
Gemäß einer Ausführungsform kann durch Auswerten der Fahrdynamikdaten erkannt werden, ob das Elektromotorrad bergauf geschoben wird. Wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad bergauf geschoben wird, kann ein Bergaufschiebemodus als der Schiebemodus aktiviert werden. Der Bergaufschiebemodus kann es dem Steuergerät ermöglichen, den Antriebsmotor so anzusteuern, dass der Antriebsmotor das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Bergaufschieben des Elektromotorrads erzeugt. Beispielsweise kann im Bergaufschiebemodus ein entsprechend größeres Schiebemoment erzeugt werden, als wenn das Elektromotorrad auf ebener Fahrbahn elektromotorisch unterstützt geschoben wird. According to one embodiment, it can be determined by evaluating the driving dynamics data whether the electric motorcycle is being pushed uphill. If it is determined that the electric motorcycle is being pushed uphill, an uphill push mode can be activated as the push mode. The uphill push mode can enable the control unit to control the drive motor so that the drive motor generates the push torque for pushing the electric motorcycle uphill with the assistance of an electric motor. For example, a correspondingly greater push torque can be generated in the uphill push mode than when the electric motorcycle is being pushed on a flat road with the assistance of an electric motor.
Das Steuergerät kann im Bergaufschiebemodus konfiguriert sein, um das elektromotorisch unterstützte Bergaufschieben in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung zu ermöglichen. The controller can be configured in uphill push mode to enable electric motor-assisted uphill pushing in the forward and/or reverse direction.
Denkbar ist auch, dass durch Auswerten der Fahrdynamikdaten erkannt wird, ob das Elektromotorrad bergab geschoben wird. Wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad bergab geschoben wird, kann beispielsweise ein Bergabschiebemodus als der Schiebemodus aktiviert werden. Der Bergabschiebemodus kann es dem Steuergerät ermöglichen, den Antriebsmotor so anzusteuern, dass der Antriebsmotor das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Bergabschieben des Elektromotorrads, d. h. ein Bremsmoment, erzeugt. Im Idealfall braucht der Fahrer das Elektromotorrad dann nicht zusätzlich abzubremsen, was die Manövrierung einfacher macht. It is also conceivable that by evaluating the driving dynamics data it is detected whether the electric motorcycle is being pushed downhill. If it is detected that the electric motorcycle is being pushed downhill, a downhill push mode can be activated as the push mode, for example. The downhill push mode can enable the control unit to control the drive motor in such a way that the drive motor generates the push torque for the electric motor-assisted downhill push of the electric motorcycle, i.e. a braking torque. Ideally, the driver then does not need to brake the electric motorcycle additionally, which makes maneuvering easier.
Das Steuergerät kann im Bergabschiebemodus konfiguriert sein, um das elektromotorisch unterstützte Bergabschieben in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung zu ermöglichen. The controller can be configured in downhill push mode to enable electric motor-assisted downhill pushing in the forward and/or reverse direction.
Das Steuergerät kann von jedem der vorgenannten Schiebemodi jederzeit manuell in einen normalen Fahrmodus zum normalen Vorwärtsfahren umschaltbar sein. Gemäß einer Ausführungsform können die Fahrdynamikdaten mindestens einen der folgenden Parameter definieren: eine Fahrgeschwindigkeit des Elektromotorrads; ein Haltemoment, das der Antriebsmotor erzeugt, um das Elektromotorrad im Stillstand zu halten; ein gewünschtes Schiebe- oder Antriebsmoment, das der Antriebsmotor erzeugen soll; einen Neigungswinkel des Elektromotorrads bezüglich mindestens einer Raumachse; einen Bremsparameter, der anzeigt, ob und/oder wie stark eine Bremsanlage des Elektromotorrads betätigt wird; einen Radius des mindestens einen Rads; eine Antriebsübersetzung des Elektromotorrads; ein Gewicht, insbesondere ein Leergewicht des Elektromotorrads. The control unit can be manually switched from any of the aforementioned push modes to a normal driving mode for normal forward driving at any time. According to one embodiment, the driving dynamics data can define at least one of the following parameters: a driving speed of the electric motorcycle; a holding torque that the drive motor generates to keep the electric motorcycle stationary; a desired pushing or driving torque that the drive motor should generate; an angle of inclination of the electric motorcycle with respect to at least one spatial axis; a braking parameter that indicates whether and/or how strongly a braking system of the electric motorcycle is actuated; a radius of the at least one wheel; a drive ratio of the electric motorcycle; a weight, in particular an empty weight of the electric motorcycle.
Die genannten Parameter können positiv, negativ oder null sein. Beispielsweise kann die Fahrgeschwindigkeit positiv sein, wenn das Elektromotorrad vorwärtsfährt, und negativ sein, wenn das Elektromotorrad rückwärtsfährt; das Haltemoment positiv sein, wenn der Antriebsmotor das Elektromotorrad auf einer ansteigenden Fahrbahn im Stillstand hält, negativ sein, wenn der Antriebsmotor das Elektromotorrad auf einer abfallenden Fahrbahn im Stillstand hält, und null (oder nur geringfügig negativ oder positiv) sein, wenn das Elektromotorrad ohne Hilfe des Antriebsmotors stillsteht; das gewünschte Schiebe- oder Antriebsmoment positiv sein, wenn das Elektromotorrad in Vorwärtsrichtung beschleunigt werden soll, und negativ sein, wenn das Elektromotorrad in Rückwärtsrichtung beschleunigt werden soll. The parameters mentioned can be positive, negative or zero. For example, the driving speed can be positive when the electric motorcycle is moving forward and negative when the electric motorcycle is moving backwards; the holding torque can be positive when the drive motor is holding the electric motorcycle stationary on an uphill road, negative when the drive motor is holding the electric motorcycle stationary on a downhill road, and zero (or only slightly negative or positive) when the electric motorcycle is stationary without the help of the drive motor; the desired pushing or driving torque can be positive when the electric motorcycle is to be accelerated in the forward direction and negative when the electric motorcycle is to be accelerated in the backward direction.
Der Neigungswinkel kann insbesondere eine Drehung des Elektromotorrads um dessen Querachse anzeigen. In diesem Fall kann der Neigungswinkel beispielsweise positiv sein, wenn sich das Elektromotorrad auf einer ansteigenden Fahrbahn befindet, negativ sein, wenn sich das Elektromotorrad auf einer abfallenden Fahrbahn befindet, und null (oder nur geringfügig negativ oder positiv) sein, wenn sich das Elektromotorrad auf einer ebenen Fahrbahn befindet. In particular, the angle of inclination may indicate a rotation of the electric motorcycle about its transverse axis. In this case, the angle of inclination may, for example, be positive when the electric motorcycle is on an uphill road, negative when the electric motorcycle is on a downhill road, and zero (or only slightly negative or positive) when the electric motorcycle is on a level road.
Der Bremsparameter kann beispielsweise durch einen Bremsdruckwert, der einen aktuellen Bremsdruck in der Bremsanlage anzeigt, und/oder einen binären Wert (z. B. „Bremse zu“ oder „Bremse auf“) definiert sein. The braking parameter can be defined, for example, by a brake pressure value that indicates a current braking pressure in the braking system and/or a binary value (e.g. “brake closed” or “brake open”).
Zusätzlich oder alternativ können die Fahrdynamikparameter mindestens einen der folgenden Parameter definieren: eine Raddrehrichtung, eine Raddrehgeschwindigkeit, ein tatsächliches Schiebe- oder Antriebsmoment. Die genannten Parameter können geschätzt und/oder mithilfe einer geeigneten Sensorik (siehe weiter oben) gemessen worden sein. Additionally or alternatively, the driving dynamics parameters may define at least one of the following parameters: a wheel rotation direction, a wheel rotation speed, an actual pushing or driving torque. The parameters mentioned may have been estimated and/or measured using suitable sensors (see above).
Wie weiter oben erwähnt, kann der Fahrer durch leichtes Schieben eine Rückwärtsbewegung initialisieren. Wenn er nun das Steuerelement betätigt, hat das Elektromotorrad bereits automatisch in den Rückwärtsschiebemodus gewechselt. As mentioned above, the rider can initiate a backward movement by gently pushing. When he now operates the control element, the electric motorcycle has already automatically switched to the backward push mode.
Um zu vermeiden, dass beim Anfahren am Berg, wenn das Elektromotorrad kurz zurückrollt, automatisch der Rückwärtsschiebemodus aktiviert wird, kann zusätzlich das Haltemoment ausgewertet werden. Zeigt das Haltemoment an, dass das Elektromotorrad auf einer ansteigenden Fahrbahn automatisch im Stillstand gehalten wird, d. h. eine Berganfahrhilfe des Elektromotorrads aktiv ist, so kann beispielsweise die Aktivierung des Rückwärtsschiebemodus verhindert werden. In order to prevent the reverse push mode from being automatically activated when starting on a hill and the electric motorcycle rolls back briefly, the holding torque can also be evaluated. If the holding torque indicates that the electric motorcycle is automatically held at a standstill on an uphill road, i.e. the hill start assist of the electric motorcycle is active, the activation of the reverse push mode can be prevented, for example.
Möchte der Fahrer das Elektromotorrad rückwärts, beispielsweise mit dem Hinterrad voran, bergauf schieben, so kann es je nach Neigung der Fahrbahn und Gewicht des Elektromotorrads zweckmäßig sein, wenn der Fahrer den Rückwärtsschiebemodus manuell aktiviert, denn unter Umständen reicht die Kraft des Fahrers hier nicht aus, um den Rückwärtsschiebemodus allein durch Rückwärtsschieben des Elektromotorrads zu aktivieren. If the driver wants to push the electric motorcycle backwards, for example with the rear wheel first, uphill, it may be useful, depending on the gradient of the road and the weight of the electric motorcycle, for the driver to activate the reverse push mode manually, because the driver's strength may not be sufficient to activate the reverse push mode by pushing the electric motorcycle backwards alone.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Zeichnungen sind als die Erfindung einschränkend auszulegen. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Neither the description nor the drawings are to be construed as limiting the invention.
Fig. 1 zeigt ein Elektromotorrad mit einem Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 shows an electric motorcycle with a drive system according to an embodiment of the invention.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von Übergängen zwischen möglichen Zuständen, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Berganfahrhilfe erkannt und/oder aktiviert werden können. Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von Übergängen zwischen möglichen Zuständen, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Inertialsensorik erkannt und/oder aktiviert werden können. Fig. 2 shows a diagram illustrating transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using a hill start assist. Fig. 3 shows a diagram illustrating transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using an inertial sensor system.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von Übergängen zwischen möglichen Zuständen, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Berganfahrhilfe und einer Inertialsensorik erkannt und/oder aktiviert werden können. Fig. 4 shows a diagram to illustrate transitions between possible states that can be detected and/or activated in a method according to an embodiment of the invention using a hill start assist and an inertial sensor system.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale. The figures are merely schematic and not to scale. The same reference symbols in different drawings indicate the same or equivalent features.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Fig. 1 zeigt ein Elektromotorrad 1 , das mit einem Antriebssystem 3 ausgestattet ist. Das Antriebssystem 3 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 5, der hier mit einem Hinterrad 7 des Elektromotorrads 1 gekoppelt ist, um das Hinterrad 7 anzutreiben, d. h. zu beschleunigen oder abzubremsen. Der Antriebsmotor 5 kann das Hinterrad 7 in unterschiedlichen Drehrichtungen antreiben, sodass das Elektromotorrad 1 entweder in Vorwärtsrichtung V oder in Rückwärtsrichtung R fährt. Der Antriebsmotor 5 kann aber auch mit einem Vorderrad 11 des Elektromotorrads 1 oder mit beiden Rädern 7, 11 gekoppelt sein. Fig. 1 shows an electric motorcycle 1 that is equipped with a drive system 3. The drive system 3 comprises an electric drive motor 5, which is coupled here to a rear wheel 7 of the electric motorcycle 1 in order to drive the rear wheel 7, i.e. to accelerate or brake it. The drive motor 5 can drive the rear wheel 7 in different directions of rotation, so that the electric motorcycle 1 travels either in the forward direction V or in the reverse direction R. The drive motor 5 can also be coupled to a front wheel 11 of the electric motorcycle 1 or to both wheels 7, 11.
Daneben umfasst das Antriebssystem 3 ein Steuerelement 13, hier einen an einem Lenker des Elektromotorrads 1 montierten Drehgriff, zum Steuern einer Fahrgeschwindigkeit des Elektromotorrads 1 . Das Steuerelement 13 ist ausgebildet, um ein elektrisches Eingangssignal 14 bereitzustellen, dessen Wert von einer jeweiligen Auslenkung des Steuerelements 13 abhängt. In addition, the drive system 3 comprises a control element 13, here a rotary handle mounted on a handlebar of the electric motorcycle 1, for controlling a driving speed of the electric motorcycle 1. The control element 13 is designed to provide an electrical input signal 14, the value of which depends on a respective deflection of the control element 13.
Das Antriebssystem 3 umfasst ferner eine Sensorik 20, die ausgebildet ist, um bestimmte Fahrdynamikdaten 21 , die einen aktuellen fahrdynamischen Zustand des Elektromotorrads 1 anzeigen, zu erfassen und an ein Steuergerät 23 des Antriebssystems 3 zu senden. The drive system 3 further comprises a sensor system 20 which is designed to detect certain driving dynamics data 21 which indicate a current driving dynamics state of the electric motorcycle 1 and to send them to a control unit 23 of the drive system 3.
Die Fahrdynamikdaten 21 können beispielsweise einen Wert oder eine Reihe von Werten für mindestens einen der folgenden Fahrdynamikparameter umfassen: eine Fahrgeschwindigkeit v des Elektromotorrads 1 ; ein Haltemoment THHC, das der Antriebsmotor 5 erzeugt, um das Elektromotorrad 1 im Stillstand zu halten, beispielsweise am Berg; ein gewünschtes Motormoment Tdes, das der Antriebsmotor 5 erzeugen soll; einen Neigungswinkel 9, der eine Drehung des Elektromotorrads 1 um dessen Querachse und damit eine Fahrbahnneigung anzeigt; einen Bremsparameter Brk, der anzeigt, ob ein Bremslicht des Elektromotorrads 1 ein- oder ausgeschaltet ist; ein Radius r des (angetriebenen) Hinterrads 7; eine Antriebsübersetzung i des Elektromotorrads 1 ; ein Leergewicht mveh des Elektromotorrads 1 ; eine Erdbeschleunigung g (siehe auch Fig. 2 bis Fig. 4). The driving dynamics data 21 may, for example, comprise a value or a series of values for at least one of the following driving dynamics parameters: a Driving speed v of the electric motorcycle 1; a holding torque T HHC that the drive motor 5 generates to keep the electric motorcycle 1 stationary, for example on a hill; a desired motor torque T des that the drive motor 5 should generate; an inclination angle 9 that indicates a rotation of the electric motorcycle 1 about its transverse axis and thus a road inclination; a braking parameter Brk that indicates whether a brake light of the electric motorcycle 1 is on or off; a radius r of the (driven) rear wheel 7; a drive ratio i of the electric motorcycle 1; an empty weight m veh of the electric motorcycle 1; an acceleration due to gravity g (see also Fig. 2 to Fig. 4).
Das Steuergerät 23 umfasst einen Speicher 25, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist, und einen Prozessor 27, der konfiguriert ist, um durch Ausführen des Computerprogramms das nachstehend beschriebene Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads 1 auszuführen. The control unit 23 comprises a memory 25 in which a computer program is stored, and a processor 27 which is configured to carry out the method described below for electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle 1 by executing the computer program.
Zunächst werden die Fahrdynamikdaten 21 im Steuergerät 23 empfangen. First, the driving dynamics data 21 are received in the control unit 23.
Anschließend wertet das Steuergerät 23 die Fahrdynamikdaten 21 aus, um zu erkennen, ob das Elektromotorrad 1 von seinem Fahrer 28, beispielsweise im Gehen oder Sitzen, geschoben wird. In diesem Beispiel sitzt der Fahrer 28 auf dem Elektromotorrad 1 und bewegt es zunächst aus eigener Kraft mithilfe seiner Beine in Rückwärtsrichtung R. The control unit 23 then evaluates the driving dynamics data 21 to determine whether the electric motorcycle 1 is being pushed by its driver 28, for example while walking or sitting. In this example, the driver 28 sits on the electric motorcycle 1 and initially moves it under his own power using his legs in the backward direction R.
Wird dieser Schiebevorgang erkannt, so wechselt das Steuergerät 23 automatisch in einen speziellen Schiebemodus, der es dem Steuergerät 23 ermöglicht, den Antriebsmotor 5 so anzusteuern, dass der Antriebsmotor 5 ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads 1 erzeugt. If this pushing process is detected, the control unit 23 automatically switches to a special pushing mode, which enables the control unit 23 to control the drive motor 5 in such a way that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle 1.
Das Steuergerät 23 kann konfiguriert sein, um den Schiebemodus aus mehreren möglichen Schiebemodi abhängig von einer Schieberichtung, in der der Fahrer 28 das Elektromotorrad 1 gerade schiebt, auszuwählen. The controller 23 may be configured to select the push mode from a plurality of possible push modes depending on a push direction in which the driver 28 is currently pushing the electric motorcycle 1.
Die Schieberichtung ist hier die Rückwärtsrichtung R. Dementsprechend aktiviert das Steuergerät 23 hier einen Rückwärtsschiebemodus, der es dem Steuergerät 23 ermöglicht, den Antriebsmotor 5 so anzusteuern, dass der Antriebsmotor 5 ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Rückwärtsschieben des Elektromotorrads 1 erzeugt. Umgekehrt ist es möglich, dass das Steuergerät 23 einen Vorwärtsschiebemodus aktiviert, wenn die Schieberichtung die (der Rückwärtsrichtung R entgegengesetzte) Vorwärtsrichtung V ist. Der Vorwärtsschiebemodus ermöglicht es dem Steuergerät 23, den Antriebsmotor 5 so anzusteuern, dass der Antriebsmotor 5 ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Vorwärtsschieben des Elektromotorrads 1 erzeugt. The pushing direction here is the reverse direction R. Accordingly, the control unit 23 activates a reverse pushing mode, which enables the control unit 23 to control the drive motor 5 such that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted backward pushing of the electric motorcycle 1. Conversely, it is possible for the control unit 23 to activate a forward push mode when the pushing direction is the forward direction V (opposite the reverse direction R). The forward push mode enables the control unit 23 to control the drive motor 5 such that the drive motor 5 generates a pushing torque for the electric motor-assisted forward pushing of the electric motorcycle 1.
Empfängt das Steuergerät 23 das Eingangssignal 14 bei aktiviertem Schiebemodus, so bestimmt es aus einem aktuellen Wert des Eingangssignals 14, beispielsweise einem Spannungswert, anhand einer dem jeweiligen Schiebemodus zugeordneten Kennlinie ein gewünschtes Schiebemoment, mit dem das Elektromotorrad 1 angetrieben werden soll, um den Fahrer 28 beim Schieben zu unterstützen. If the control unit 23 receives the input signal 14 when the push mode is activated, it determines from a current value of the input signal 14, for example a voltage value, on the basis of a characteristic curve assigned to the respective push mode, a desired push torque with which the electric motorcycle 1 is to be driven in order to assist the driver 28 when pushing.
Schließlich generiert das Steuergerät 23 einen entsprechenden Steuerbefehl 30, der bewirkt, dass der Antriebsmotor 5 ein mit dem gewünschten Schiebemoment (annähernd) übereinstimmendes Motormoment erzeugt. Finally, the control unit 23 generates a corresponding control command 30, which causes the drive motor 5 to generate a motor torque that (approximately) corresponds to the desired pushing torque.
In diesem Beispiel bewirkt der Steuerbefehl 30, dass das Elektromotorrad 1 langsam rückwärtsfährt, beispielsweise mit Schrittgeschwindigkeit zwischen 1 km/h und 10 km/h. Der Fahrer 28 braucht dann das Elektromotorrad 1 nicht mehr aus eigener Kraft rückwärtszuschieben oder braucht dann deutlich weniger Kraft zum Rückwärtsschieben, was die Manövrierung sehr komfortabel macht. In this example, the control command 30 causes the electric motorcycle 1 to slowly reverse, for example at walking speed between 1 km/h and 10 km/h. The driver 28 then no longer needs to push the electric motorcycle 1 backwards under his own power or needs significantly less power to push it backwards, which makes maneuvering very comfortable.
Je nachdem, ob der Schiebemodus aktiviert ist oder nicht, können unterschiedliche Kennlinien zum Interpretieren des Eingangssignals 14 verwendet werden. Depending on whether the shift mode is activated or not, different characteristics can be used to interpret the input signal 14.
Wird das Eingangssignal 14 empfangen, wenn ein normaler Fahrmodus aktiv ist, so kann beispielsweise eine andere Kennlinie als bei aktiviertem Schiebemodus verwendet werden. Anhand dieser Kennlinie wird der aktuelle Wert des Eingangssignals 14 dann nicht in ein gewünschtes Schiebemoment, sondern in ein gewünschtes Antriebsmoment zum normalen Fahren des Elektromotorrads 1 umgesetzt. Dabei generiert das Steuergerät 23 einen weiteren Steuerbefehl 32, der bewirkt, dass der Antriebsmotor 5 ein mit dem gewünschten Antriebsmoment (annähernd) übereinstimmendes Motormoment erzeugt. Beispielsweise kann das Maximum dieser Kennlinie betragsmäßig deutlich größer als im Schiebemodus sein, d. h., das Elektromotorrad 1 kann im normalen Fahrmodus deutlich höhere Fahrgeschwindigkeiten als im Schiebemodus erreichen. If the input signal 14 is received when a normal driving mode is active, a different characteristic curve can be used than when the push mode is activated. Using this characteristic curve, the current value of the input signal 14 is then not converted into a desired push torque, but into a desired drive torque for normal driving of the electric motorcycle 1. The control unit 23 generates a further control command 32, which causes the drive motor 5 to generate a motor torque that (approximately) matches the desired drive torque. For example, the maximum of this Characteristic curve can be significantly larger in magnitude than in push mode, i.e. the electric motorcycle 1 can reach significantly higher driving speeds in normal driving mode than in push mode.
Zusätzlich kann das Steuergerät 23 konfiguriert sein, um den Schiebemodus abhängig von einer Fahrbahnneigung auszuwählen, beispielsweise durch Auswerten des Haltemoments THHC und/oder des Neigungswinkels 9. In addition, the control unit 23 can be configured to select the push mode depending on a road inclination, for example by evaluating the holding torque T HHC and/or the inclination angle θ.
Erkennt das Steuergerät 23 dabei, dass der Fahrer 28 das Elektrofahrzeug 1 auf einer ansteigenden Fahrbahn in Vorwärtsrichtung V, d. h. mit dem Vorderrad 11 voran bergauf schiebt, so kann es einen speziellen Bergaufschiebemodus aktivieren, der es dem Steuergerät 23 ermöglicht, den Antriebsmotor 5 so anzusteuern, dass der Antriebsmotor 5 ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Bergaufschieben des Elektromotorrads 1 erzeugt. Dieses Bergaufschiebemoment kann in seinem aktuellen Wert wiederum vom aktuellen Wert des Eingangssignals 14 abhängen. If the control unit 23 detects that the driver 28 is pushing the electric vehicle 1 on an uphill road in the forward direction V, i.e. with the front wheel 11 in front, uphill, it can activate a special uphill push mode that allows the control unit 23 to control the drive motor 5 so that the drive motor 5 generates a push torque for pushing the electric motorcycle 1 uphill with the help of an electric motor. The current value of this uphill push torque can in turn depend on the current value of the input signal 14.
Welche Schiebemodi in welchen Situationen des Elektromotorrads 1 unter welchen Bedingungen aktiviert werden können, ist aus den in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigten Flussdiagrammen ersichtlich, die im Folgenden beschrieben werden. Which push modes can be activated in which situations of the electric motorcycle 1 and under which conditions can be seen from the flow charts shown in Fig. 2 to Fig. 4, which are described below.
Fig. 2 bezieht sich auf eine Ausführungsform des Antriebssystems 3 mit Berganfahrhilfe und ohne Inertialsensorik. Fig. 2 refers to an embodiment of the drive system 3 with hill start assist and without inertial sensors.
Es sind folgende Zustände dargestellt: (normaler) Vorwärtsfahrmodus (Z0), Vorwärtsschiebemodus (Z1), Rückwärtsschiebemodus (Z2), Bewegungserkennung Ebene (Z3), Bewegungserkennung Steigung (Z4), Bewegungserkennung Gefälle (Z5). Zudem sind mögliche Übergänge zwischen diesen Zuständen durch Pfeile und die jeweiligen Übergangsbedingungen in Formelschreibweise dargestellt. The following states are shown: (normal) forward driving mode (Z0), forward sliding mode (Z1), backward sliding mode (Z2), motion detection on a level surface (Z3), motion detection on an incline (Z4), motion detection on a decline (Z5). In addition, possible transitions between these states are shown by arrows and the respective transition conditions in formula notation.
Die Berganfahrhilfe, die das Haltemoment THHC regelt, kann aktiviert werden, sobald das Elektromotorrad 1 stillsteht und das Steuerelement 13 nicht mehr betätigt wird. Das Haltemoment rHHC wird dann so geregelt, dass das Elektromotorrad 1 auf einer ansteigenden oder abfallenden Fahrbahn im Stillstand bleibt. Befindet sich das Elektromotorrad 1 auf einer ebenen Fahrbahn, so beträgt das Haltemoment THHC null. Sind THHC und v null und wird die Bremsanlage nicht betätigt (Br/c = 0), d. h. ist der Bremslichtschalter nicht aktiv, so kann beispielsweise ein Modus „Bewegungserkennung Ebene“ aktiviert werden. Gibt der Fahrer 28 nun im Stillstand, d. h. ohne das Elektromotorrad 1 anzuschieben, ein gewünschtes Antriebsmoment Tdes vor, so wechselt das Elektromotorrad 1 automatisch in den normalen Fahrmodus Z0 und Tdes wird umgesetzt, sodass das Elektromotorrad 1 normal in Vorwärtsrichtung V fährt The hill start assist, which regulates the holding torque T HHC , can be activated as soon as the electric motorcycle 1 is stationary and the control element 13 is no longer operated. The holding torque r HHC is then regulated so that the electric motorcycle 1 remains stationary on an uphill or downhill road. If the electric motorcycle 1 is on a level road, the holding torque T HHC is zero. If T HHC and v are zero and the brake system is not activated (Br/c = 0), ie the brake light switch is not active, a "motion detection level" mode can be activated, for example. If the driver 28 now specifies a desired drive torque T des when stationary, ie without pushing the electric motorcycle 1, the electric motorcycle 1 automatically switches to the normal driving mode Z0 and T des is implemented so that the electric motorcycle 1 drives normally in the forward direction V
Schiebt der Fahrer 28 das Elektromotorrad 1 hingegen zunächst in Vorwärtsrichtung V an und betätigt das Steuerelement 13, so wird dies als gewünschte Unterstützung beim Vorwärtsschieben interpretiert. Als Reaktion darauf aktiviert das Steuergerät 23 den Vorwärtsschiebemodus Z1 . However, if the driver 28 initially pushes the electric motorcycle 1 in the forward direction V and actuates the control element 13, this is interpreted as desired support when pushing forward. In response, the control unit 23 activates the forward push mode Z1.
Schiebt der Fahrer 28 das Elektromotorrad 1 umgekehrt in Rückwärtsrichtung R an und betätigt das Steuerelement 13, so wird dies als gewünschte Unterstützung beim Rückwärtsschieben interpretiert. Als Reaktion darauf aktiviert das Steuergerät 23 den Rückwärtsschiebemodus Z2 („Rückwärtsgang“). If the driver 28 pushes the electric motorcycle 1 in reverse direction R and actuates the control element 13, this is interpreted as desired assistance when pushing backwards. In response, the control unit 23 activates the backward push mode Z2 ("reverse gear").
Der die Aktivierung des jeweiligen Schiebemodus auslösende Schiebevorgang kann beispielsweise anhand einer dabei im Antriebsmotor 5 induzierten Spannung und/oder einer Drehzahl des Antriebsmotors 5 und/oder von mindestens einem der Räder 7, 11 erkannt werden. The pushing process that triggers the activation of the respective pushing mode can be detected, for example, based on a voltage induced in the drive motor 5 and/or a rotational speed of the drive motor 5 and/or of at least one of the wheels 7, 11.
Es wird darauf hingewiesen, dass hier vereinfachend idealisierte Vergleiche betrachtet werden. In der Praxis können auch robustere Schwellenwerte als „null“ gesetzt werden. Statt v == 0 kann dann beispielsweise -0,1 km/h < v < 0,1 km/h verwendet werden. It should be noted that idealized comparisons are considered here for the sake of simplicity. In practice, more robust threshold values than "zero" can also be set. Instead of v == 0, for example, -0.1 km/h < v < 0.1 km/h can be used.
Stellt sich beim Wechsel in den Stillstand ein nennenswertes Haltemoment THHC ein, so kann eine Steigung oder ein Gefälle erkannt werden. Bei erkannter Steigung kann automatisch der normale Fahrmodus Z0 aktiviert werden. Bei erkanntem Gefälle kann dies standardmäßig ebenfalls so sein. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn der Fahrer 28 bei erkanntem Gefälle die Möglichkeit hat, den Rückwärtsschiebemodus Z2 manuell zu aktivieren. Eine manuelle Aktivierung des Vorwärtsschiebemodus Z1 bei erkanntem Gefälle ist zwar denkbar, aber in der Regel nicht nötig, da hier eine langsame Vorwärtsbewegung einfacher durch entsprechendes Betätigen der Bremsanlage (unter Nutzung der Hangabtriebskraft) gesteuert werden kann. Dabei verringert sich THHC entsprechend, unter Umständen bis auf null. If a significant holding torque T HHC occurs when switching to a standstill, an incline or a decline can be detected. If an incline is detected, the normal driving mode Z0 can be activated automatically. If a decline is detected, this can also be the case as standard. However, it is useful if the driver 28 has the option of manually activating the reverse push mode Z2 when a decline is detected. Manual activation of the forward push mode Z1 when a decline is detected is conceivable, but is generally not necessary, since a slow forward movement can be achieved more easily by pressing the braking system (using the downhill force). T HHC is reduced accordingly, possibly to zero.
Alternativ kann bei erkannter Steigung automatisch der Vorwärtsschiebemodus Z1 aktiviert werden, vorzugsweise mit entsprechend erhöhtem Schiebemoment. In jedem Fall sollte eine Betätigung des Steuerelements 13 bei erkannter Steigung eine Bergaufbewegung des Elektromotorrads 1 bewirken. Dies kann erreicht werden, indem eine Aktivierung des Rückwärtsschiebemodus Z2, ob manuell oder automatisch, bei erkannter Steigung verhindert wird. Alternatively, when a gradient is detected, the forward push mode Z1 can be activated automatically, preferably with a correspondingly increased push torque. In any case, actuation of the control element 13 when a gradient is detected should cause the electric motorcycle 1 to move uphill. This can be achieved by preventing activation of the reverse push mode Z2, whether manually or automatically, when a gradient is detected.
Fig. 3 bezieht sich auf eine Ausführungsform des Antriebssystems 3 ohne Berganfahrhilfe und mit Inertialsensorik. Fig. 3 refers to an embodiment of the drive system 3 without hill start assist and with inertial sensors.
Die Inertialsensorik kann hier genutzt werden, um einen Neigungswinkel 9 des Elektromotorrads 1 relativ zu einer Horizontalen zu bestimmen. Anhand des Neigungswinkels 9 kann somit erkannt werden, ob sich das Elektromotorrad 1 auf einer ansteigenden, abfallenden oder ebenen Fahrbahn befindet oder sich von einem geneigten, d. h. ansteigenden oder abfallenden Fahrbahnabschnitt in einen ebenen Fahrbahnabschnitt (oder umgekehrt) bewegt. The inertial sensor system can be used here to determine an angle of inclination 9 of the electric motorcycle 1 relative to a horizontal. Based on the angle of inclination 9, it can thus be determined whether the electric motorcycle 1 is on an ascending, descending or flat road or is moving from an inclined, i.e. ascending or descending road section to a flat road section (or vice versa).
Es ist zweckmäßig, wenn bei erkannter Steigung die maximale Rückwärtsfahrgeschwindigkeit herabgesetzt wird. Dies vereinfacht die Manövrierung. Eine entsprechende Herabsetzung der maximalen Vorwärtsfahrgeschwindigkeit bei erkanntem Gefälle ist nicht zwingend erforderlich, weil ein Losrollen im normalen Fährbetrieb gewünscht sein kann. Eine Herabsetzung der maximalen Rückwärts- und/oder Vorwärtsfahrgeschwindigkeit kann auch in der Ebene störend sein, falls der Fahrer das Elektromotorrad 1 ohne Unterstützung schieben möchte. It is useful to reduce the maximum reversing speed when a gradient is detected. This makes maneuvering easier. A corresponding reduction in the maximum forward speed when a gradient is detected is not absolutely necessary because rolling away may be desired in normal ferry operation. A reduction in the maximum reversing and/or forward speed can also be disruptive on level ground if the driver wants to push the electric motorcycle 1 without assistance.
Fig. 4 bezieht sich auf eine Ausführungsform des Antriebssystems 3 mit Berganfahrhilfe und Inertialsensorik. Fig. 4 refers to an embodiment of the drive system 3 with hill start assist and inertial sensors.
Zusätzlich kann erkannt werden, ob der Fahrer 28 auf dem Elektromotorrad 1 sitzt oder es im Gehen manövriert. Hierzu können beispielsweise eine Antriebsstrangübersetzung i, ein Radradius r, ein Leergewicht mveh des Elektromotorrads 1 sowie die Erdbeschleunigung g verwendet werden. Wird erkannt, dass der Fahrer 28 auf dem Elektromotorrad 1 sitzt, so kann beispielsweise automatisch der normale Fahr- modus ZO aktiviert werden. Wird hingegen erkannt, dass der Fahrer 28 das Elektromotorrad 1 im Gehen manövriert, so kann automatisch ein geeigneter Schiebemodus aktiviert werden. Abschließend wird darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „aufweisen“, „umfassen“, „einschließen“, „mit“ usw. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und unbestimmte Artikel wie „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. In addition, it can be detected whether the driver 28 is sitting on the electric motorcycle 1 or maneuvering it while walking. For this purpose, for example, a drive train ratio i, a wheel radius r, an empty weight m veh of the electric motorcycle 1 and the acceleration due to gravity g can be used. If it is detected that the driver 28 is sitting on the electric motorcycle 1, the normal driving mode can be automatically activated, for example. mode ZO can be activated. If, however, it is detected that the driver 28 is maneuvering the electric motorcycle 1 while walking, a suitable push mode can be activated automatically. Finally, it should be noted that terms such as "have", "comprise", "include", "with", etc. do not exclude other elements or steps and indefinite articles such as "a" or "an" do not exclude a plurality. Reference signs in the claims are not to be regarded as a limitation.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Computerimplementiertes Verfahren zum elektromotorisch unterstützten Schieben eines Elektromotorrads (1), wobei das Elektromotorrad (1) einen elektrischen Antriebsmotor (5) zum Antreiben mindestens eines Rads (7, 11) des Elektromotorrads (1) und ein Steuergerät (23) zum Ansteuern des Antriebsmotors (5) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: 1. Computer-implemented method for electric motor-assisted pushing of an electric motorcycle (1), wherein the electric motorcycle (1) comprises an electric drive motor (5) for driving at least one wheel (7, 11) of the electric motorcycle (1) and a control unit (23) for controlling the drive motor (5), wherein the method comprises:
Empfangen von Fahrdynamikdaten (21), die einen aktuellen fahrdynamischen Zustand des Elektromotorrads (1) anzeigen; Receiving driving dynamics data (21) indicating a current driving dynamics state of the electric motorcycle (1);
Erkennen, ob das Elektromotorrad (1) geschoben wird, durch Auswerten der Fahrdynamikdaten (21); wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad (1) geschoben wird: Aktivieren eines Schiebemodus (Z1 , Z2), der es dem Steuergerät (23) ermöglicht, den Antriebsmotor (5) so anzusteuern, dass der Antriebsmotor (5) ein Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads (1) erzeugt. Detecting whether the electric motorcycle (1) is being pushed by evaluating the driving dynamics data (21); if it is detected that the electric motorcycle (1) is being pushed: activating a pushing mode (Z1, Z2) which enables the control unit (23) to control the drive motor (5) such that the drive motor (5) generates a pushing torque for pushing the electric motorcycle (1) with the assistance of an electric motor.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Elektromotorrad (1) ferner ein von einem Fahrer (28) betätigbares Steuerelement (13) zum Steuern einer Fahrgeschwindigkeit des Elektromotorrads (1) umfasst; wobei das Verfahren ferner umfasst: 2. The method according to claim 1, wherein the electric motorcycle (1) further comprises a control element (13) operable by a driver (28) for controlling a driving speed of the electric motorcycle (1); the method further comprising:
Empfangen eines Eingangssignals (14), das durch Betätigen des Steuerelements (13) erzeugt wurde; wenn das Eingangssignal (14) bei aktiviertem Schiebemodus (Z1 , Z2) empfangen wird: Receiving an input signal (14) generated by actuating the control element (13); if the input signal (14) is received when the shift mode (Z1, Z2) is activated:
Bestimmen eines gewünschten Schiebemoments aus dem Eingangssignal (14) unter Verwendung einer Zuordnungsvorschrift, die verschiedenen Werten des Eingangssignals (14) verschiedene gewünschte Schiebemomente zum elektromotorisch unterstützten Schieben des Elektromotorrads (1) zuordnet; Generieren eines Steuerbefehls (30) zum Ansteuern des Antriebsmotors (5), sodass der Antriebsmotor (5) das Schiebemoment entsprechend dem gewünschten Schiebemoment erzeugt. Determining a desired pushing torque from the input signal (14) using an assignment rule which assigns different desired pushing torques to different values of the input signal (14) for the electric motor-assisted pushing of the electric motorcycle (1); Generating a control command (30) for controlling the drive motor (5) so that the drive motor (5) generates the pushing torque corresponding to the desired pushing torque.
3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, wenn das Eingangssignal (14) bei nicht aktiviertem Schiebemodus (Z1 , Z2) empfangen wird: Bestimmen eines gewünschten Antriebsmoments aus dem Eingangssignal (14) unter Verwendung einer weiteren Zuordnungsvorschrift, die verschiedenen Werten des Eingangssignals (14) verschiedene gewünschte Antriebsmomente zum normalen Fahren des Elektromotorrads (1) zuordnet; Generieren eines weiteren Steuerbefehls (32) zum Ansteuern des Antriebsmotors (5), sodass der Antriebsmotor (5) ein Antriebsmoment entsprechend dem gewünschten Antriebsmoment erzeugt. 3. The method according to claim 2, further comprising, when the input signal (14) is received when the push mode (Z1, Z2) is not activated: determining a desired drive torque from the input signal (14) using a further assignment rule that assigns different desired drive torques for normal driving of the electric motorcycle (1) to different values of the input signal (14); generating a further control command (32) for controlling the drive motor (5) so that the drive motor (5) generates a drive torque corresponding to the desired drive torque.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Auswerten der Fahrdynamikdaten (21) erkannt wird, ob das Elektromotorrad (1) rückwärtsgeschoben wird, und - wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad (1) rückwärtsgeschoben wird - ein Rückwärtsschiebemodus (Z2) als der Schiebemodus (Z1 , Z2) aktiviert wird, wobei der Rückwärtsschiebemodus (Z2) es dem Steuergerät (23) ermöglicht, den Antriebsmotor (5) so anzusteuern, dass der Antriebsmotor (5) das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Rückwärtsschieben des Elektromotorrads (1) erzeugt. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein by evaluating the driving dynamics data (21) it is detected whether the electric motorcycle (1) is being pushed backwards, and - if it is detected that the electric motorcycle (1) is being pushed backwards - a backward pushing mode (Z2) is activated as the pushing mode (Z1, Z2), wherein the backward pushing mode (Z2) enables the control unit (23) to control the drive motor (5) such that the drive motor (5) generates the pushing torque for the electric motor-assisted backward pushing of the electric motorcycle (1).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Auswerten der Fahrdynamikdaten (21) erkannt wird, ob das Elektromotorrad (1) vorwärtsgeschoben wird, und - wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad (1) vorwärtsgeschoben wird - ein Vorwärtsschiebemodus (Z1) als der Schiebemodus (Z1 , Z2) aktiviert wird, wobei der Vorwärtsschiebemodus (Z1) es dem Steuergerät (23) ermöglicht, den Antriebsmotor (5) so anzusteuern, dass der Antriebsmotor (5) das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Vorwärtsschieben des Elektromotorrads (1) erzeugt. 5. Method according to one of the preceding claims, wherein by evaluating the driving dynamics data (21) it is detected whether the electric motorcycle (1) is being pushed forward, and - if it is detected that the electric motorcycle (1) is being pushed forward - a forward push mode (Z1) is activated as the push mode (Z1, Z2), wherein the forward push mode (Z1) enables the control unit (23) to control the drive motor (5) such that the drive motor (5) generates the push torque for the electric motor-assisted forward push of the electric motorcycle (1).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Auswerten der Fahrdynamikdaten (21) ferner erkannt wird, ob sich das Elektromotorrad (1) auf einer abfallenden, ansteigenden oder ebenen Fahrbahn befindet; wobei der Schiebemodus (Z1 , Z2) ferner in Abhängigkeit davon aktiviert wird, ob sich das Elektromotorrad (1) auf einer abfallenden, ansteigenden oder ebenen Fahrbahn befindet. 6. Method according to one of the preceding claims, wherein by evaluating the driving dynamics data (21) it is further detected whether the electric motorcycle (1) is on a sloping, rising or level roadway; wherein the push mode (Z1, Z2) is further activated depending on whether the electric motorcycle (1) is on a sloping, rising or level road.
7. Verfahren nach Anspruch 6 rückbezogen auf Anspruch 4, wobei verhindert wird, dass der Rückwärtsschiebemodus (Z2) aktiviert wird, wenn erkannt wird, dass sich das Elektromotorrad (1) auf einer ansteigenden Fahrbahn befindet. 7. Method according to claim 6 when dependent on claim 4, wherein the reverse push mode (Z2) is prevented from being activated when it is detected that the electric motorcycle (1) is on an uphill road.
8. Verfahren nach Anspruch 6 rückbezogen auf Anspruch 5, wobei verhindert wird, dass der Vorwärtsschiebemodus (Z1) aktiviert wird, wenn erkannt wird, dass sich das Elektromotorrad (1) auf einer abfallenden Fahrbahn befindet. 8. Method according to claim 6 when dependent on claim 5, wherein the forward push mode (Z1) is prevented from being activated when it is detected that the electric motorcycle (1) is on a sloping roadway.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Auswerten der Fahrdynamikdaten (21) erkannt wird, ob das Elektromotorrad (1) bergauf geschoben wird, und - wenn erkannt wird, dass das Elektromotorrad (1) bergauf geschoben wird - ein Bergaufschiebemodus als der Schiebemodus (Z1 , Z2) aktiviert wird, wobei der Bergaufschiebemodus es dem Steuergerät (23) ermöglicht, den Antriebsmotor (5) so anzusteuern, dass der Antriebsmotor (5) das Schiebemoment zum elektromotorisch unterstützten Bergaufschieben des Elektromotorrads (1) erzeugt. 9. Method according to one of the preceding claims, wherein by evaluating the driving dynamics data (21) it is detected whether the electric motorcycle (1) is being pushed uphill, and - if it is detected that the electric motorcycle (1) is being pushed uphill - an uphill push mode is activated as the push mode (Z1, Z2), wherein the uphill push mode enables the control unit (23) to control the drive motor (5) such that the drive motor (5) generates the push torque for the electric motor-assisted uphill push of the electric motorcycle (1).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrdynamikdaten (21) mindestens einen der folgenden Parameter definieren: eine Fahrgeschwindigkeit des Elektromotorrads (1); ein Haltemoment, das der Antriebsmotor (5) erzeugt, um das Elektromotorrad (1) im Stillstand zu halten; ein gewünschtes Schiebe- oder Antriebsmoment, das der Antriebsmotor (5) erzeugen soll; einen Neigungswinkel des Elektromotorrads (1) bezüglich mindestens einer Raumachse; einen Bremsparameter, der anzeigt, ob und/oder wie stark eine Bremsanlage des Elektromotorrads (1) betätigt wird; einen Radius des mindestens einen Rads (7, 11); eine Antriebsübersetzung des Elektromotorrads (1); ein Gewicht des Elektromotorrads (1). Steuergerät (23), umfassend einen Prozessor (27), der konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Antriebssystem (3) für ein Elektromotorrad (1), wobei das Antriebssystem (3) umfasst: einen elektrischen Antriebsmotor (5) zum Antreiben mindestens eines Rads (7, 11) des Elektromotorrads (1); eine Einrichtung (20) zum Bestimmen eines aktuellen fahrdynamischen Zustands des Elektromotorrads (1); das Steuergerät (23) nach Anspruch 11. Computerprogramm, umfassend Befehle, die einen Prozessor (27) bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor (27) veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist. 10. Method according to one of the preceding claims, wherein the driving dynamics data (21) define at least one of the following parameters: a driving speed of the electric motorcycle (1); a holding torque that the drive motor (5) generates to keep the electric motorcycle (1) at a standstill; a desired pushing or driving torque that the drive motor (5) should generate; an angle of inclination of the electric motorcycle (1) with respect to at least one spatial axis; a braking parameter that indicates whether and/or how strongly a braking system of the electric motorcycle (1) is actuated; a radius of the at least one wheel (7, 11); a drive ratio of the electric motorcycle (1); a weight of the electric motorcycle (1). Control unit (23) comprising a processor (27) configured to carry out the method according to one of the preceding claims. Drive system (3) for an electric motorcycle (1), the drive system (3) comprising: an electric drive motor (5) for driving at least one wheel (7, 11) of the electric motorcycle (1); a device (20) for determining a current driving dynamics state of the electric motorcycle (1); the control unit (23) according to claim 11. Computer program comprising instructions which cause a processor (27) to carry out the method according to one of claims 1 to 10 when the computer program is executed by the processor (27). Computer-readable medium on which the computer program according to claim 13 is stored.
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