DE102009029655B4

DE102009029655B4 - Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs für ein pedalgetriebenes Fahrzeug sowie pedalgetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102009029655B4
Application number: DE102009029655.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Berger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2029-09-23
Also published as: DE102009029655A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pedalgetriebenes zweirädriges Fahrzeug, umfassend: einen elektrischen Hilfsantrieb (2), einen Kurbeltrieb (3) zum Antreiben des Fahrzeugs durch Muskelkraft eines Fahrers, einen Drehmomentsensor (5) zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments, eine Steuereinheit (4) zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs (2), einen Bremssensor (6) zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor (7) zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs (3) und/oder einen Positionssensor (8) zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position, wobei die Steuereinheit (4) ausgelegt ist, den elektrischen Hilfsantrieb (2) basierend auf einem vom Fahrer erzeugten Drehmoment derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs für ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem Kurbeltrieb, das folgende Schritte umfasst: Ermitteln eines durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs an dem Kurbeltrieb während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, Setzen eines Solldrehmomentsverlaufs als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb (3) bei der zweiten Drehung von 180°, und Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2) derart, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) eine Differenz zwischen dem gesetzten Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf bereitstellt, wobei der elektrische Hilfsantrieb (2) nur dann angesteuert wird, wenn ein Bremssensor (6) keine Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs erfasst und/oder wenn ein Drehzahlsensor (5) eine Drehung des Kurbeltriebs (3) erfasst und/oder wenn ein Positionssensor (8) eine Positionsänderung des Kurbeltriebs (3) erfasst.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb sowie ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs.
Pedalgetriebene Fahrzeuge mit elektrischen Hilfsantrieben sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt, beispielsweise aus DE 699 31 625 T2 , DE199 49 225 A1 , DE 697 26 242 T2 und DE 697 28 437 T2 . Die DE 198 55 585 B4 offenbart ein Leichtfahrzeug mit 3 oder 4 Rädern und für mehrere Insassen, das mit einem Hybridantrieb bestehend aus einem Elektro- und einem Muskelkraftantrieb ausgestattet ist, wobei die Antriebsleistung des Elektromotors auf der Basis der Pedalbetätigung eines oder mehrerer Fahrer gesteuert wird. Hier ist es neben dem hohen Eigengewicht und der hohen Zuladung eines derartigen Fahrzeugs besonders nachteilig, dass eine aufwändige Regelung des Hilfsantriebs erforderlich ist, die unter Verwendung typischer, vorab fix gespeicherter Drehmomentdaten erfolgt, um ein Drehmoment des Hilfsantriebs proportional zu dem durch den Kurbeltrieb aufgebrachten ungleichmäßigen Drehmoment zu einem möglichst gleichmäßigen Gesamtmoment zu regeln. In der DE 196 01 194 C2 wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfsantriebs eines Fahrrads in Abhängigkeit eines vom Fahrer abgegebenen Drehmoments offenbart, bei dem kein Drehmomentsensor, sondern Speichensensoren zur Erfassung der Geschwindigkeit eingesetzt werden. Ferner erfolgt die Steuerung des Hilfsantriebs derart, dass ein identischer Drehmomentverlauf des Hilfsantriebs um 90° versetzt zum erzeugten Drehmomentverlauf des Fahrers verwendet wird. Durch eine derartige Steuerung des Hilfsantriebs lassen sich Schwankungen des Gesamt-Drehmoments jedoch lediglich verringern, aber nicht völlig beseitigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb sowie ein Verfahren bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße pedalgetriebene Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 weist den Vorteil auf, dass hiermit ein leichtes, vorzugsweise zweirädriges Fahrzeug bereitgestellt wird, dessen Hilfsantrieb auch bei schwankenden Pedalkräften des Fahrers auf einfache Weise so geregelt wird, dass kontinuierlich eine gleichmäßige Antriebskraft aus dem vom Fahrer aufgebrachten Leistungsanteil und dem vom elektrischen Hilfsantrieb aufgebrachten Leistungsanteil erzeugt wird. Hierzu umfasst das pedalgetriebene Fahrzeug einen elektrischen Hilfsantrieb, einen Kurbeltrieb zum Antreiben des Fahrzeugs durch Muskelkraft eines Fahrers und einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments. Ferner umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs, einen Bremssensor zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs und/oder einen Positionssensor zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position. Die Steuereinheit ist ausgelegt, den elektrischen Hilfsantrieb basierend auf einem vom Fahrer erzeugten Drehmoment derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt. Der vom elektrischen Hilfsantrieb aufzubringende Betrag des Motordrehmoments kann dabei durch eine Subtraktion des durch den Fahrer aktuell erzeugten Drehmoments vom Sollwert des Drehmoments von der Steuereinheit ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs ermöglicht somit eine effiziente und vor allem gleichförmige Fahrzeugbewegung ohne Drehmoment- oder Geschwindigkeitsschwankungen selbst bei Fahrern mit ungleichmäßigem Pedalkrafteinsatz, z. B. aufgrund differierender Beinkräfte und/oder einer fehlenden Fixierung der Füße auf den Pedalen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehzahlsensor am Kurbeltrieb angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Tretbewegung des Fahrers unmittelbar am Kurbeltrieb auf einfache Weise zu überwachen beziehungsweise abzutasten.
Weiterhin bevorzugt ist der elektrische Hilfsantrieb mit dem Kurbeltrieb verbunden. Dies führt zu einer besonders kompakten Anordnung und schwerpunktsoptimalen Anordnung der beiden Antriebskomponenten des Fahrzeugs.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Berechnungseinrichtung, welche eine Differenz zwischen einem maximal vom Fahrer erzeugten Drehmoment einer vorhergehenden 360°-Umdrehung des Kurbeltriebs zu einem aktuellen vom Fahrer erzeugten Drehmoment berechnet, wobei die errechnete Differenz eine Stellgröße für den elektrischen Hilfsantrieb ist. Durch diesen Differenzwert kann die Berechnungseinrichtung einen präzisen Anpassungswert als Stellgröße zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs bereitstellen.
Weiterhin bevorzugt ist der Bremssensor an einem Bremshebel des Fahrzeugs angeordnet und/oder der Drehzahlsensor am Kurbeltrieb angeordnet und/oder der Positionssensor am Kurbeltrieb angeordnet. Durch die Anordnung des Bremssensors am Bremshebel wird auf einfache und kostengünstige Weise die Überwachung der Fahrzeugbremse ermöglicht, durch deren Aktivierung der Fahrer den elektrischen Hilfsantrieb sofort abstellen kann. Darüber hinaus ist der Sensor einfach auszutauschen beziehungsweise nachträglich zu montieren. Durch die gewählte Positionierung des Drehzahl- und Positionssensors wird neben einer kompakten Anordnung der Sensoren im Bauraum des Kurbeltriebs vor allem eine kosteneffiziente und betriebssichere Erfassung der Sensorwerte erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sollwert des Drehmoments konstant. Hierdurch werden selbst bei einer Bergauffahrt ein für jede Kurbelumdrehung gleichbleibendes Gesamt-Drehmoment und dadurch eine harmonische Fahrzeugbewegung ermöglicht.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs eines pedalgetriebene Fahrzeugs, bei dem in einem ersten Schritt ein durch den Fahrer erzeugter Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs von 180° ermittelt wird. In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird ein Solldrehmomentverlauf als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs von 180° gesetzt. Im folgenden Verfahrensschritt wird der vom Fahrer erzeugte Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb bei einer zweiten Drehung von 180° ermittelt. Anschließend wird der elektrische Hilfsantrieb derart angesteuert, dass der elektrische Hilfsantrieb eine Differenz zwischen dem gesetzten Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf bereitstellt. Hierbei wird der elektrische Hilfsantrieb nur dann angesteuert, wenn ein Bremssensor keine Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs erfasst und/oder wenn ein Drehzahlsensor eine Drehung des Kurbeltriebs erfasst und/oder wenn ein Positionssensor eine Positionsänderung des Kurbeltriebs erfasst. Infolge der Ermittlung des durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs schon während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs von 180° kann bereits danach ein Solldrehmomentverlauf für die nachfolgende Drehung des Kurbeltriebs von 180° bereitgestellt werden. Dadurch ist die Erkennung einer Differenz zwischen dem Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf am Kurbeltrieb bereits bei der nachfolgenden zweiten Drehung um 180° möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf diese Weise eine überaus rasche und exakte Regelung des Hilfsantriebs auf der Basis von Veränderungen des Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb erfolgen. Dies ist vor allen Dingen dann von Vorteil, wenn der Fahrer, z. B. infolge einer Behinderung oder Verletzung an einem Bein, nur sehr unterschiedliche Pedalkräfte am Kurbeltrieb aufzubringen der Lage ist.
Vorzugsweise erfolgt der Beginn der Regelung des elektrischen Hilfsantriebs erst nach einer Kurbeltrieb-Umdrehung von 360°. Hierdurch können bereits nach einer vollen Kurbeltrieb-Umdrehung gegebenenfalls unterschiedliche Pedalkräfte und ein zwischen der ersten und zweiten Halbumdrehung des Kurbeltriebs daher stark differierender Drehmomentverlauf von den Sensoren erfasst und für die danach beginnende Regelung des elektrischen Hilfsantriebs berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der vom Fahrer erzeugte maximale Drehmomentwert einer vorhergehenden 360°-Umdrehung des Kurbeltriebs als Sollwert für einen konstanten Drehmomentverlauf für die nachfolgende Umdrehung verwendet. Hierdurch wird auf einfache Weise eine kontinuierliche Anpassung der erforderlichen Unterstützung mittels des elektrischen Hilfsantriebs ermöglicht.
Weiterhin bevorzugt erfolgt die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs auf der Basis des Drehmomentverlaufs der vorhergehenden Umdrehung des Kurbeltriebs von 360° für die nachfolgende Umdrehung von 360°. Auf diese Weise werden ein möglichst gleichförmiges Gesamtdrehmoment und eine gleichförmige Bewegung des Fahrzeugs ohne zusätzlichen aufwändigen Berechnungsaufwand durch die Steuereinheit sichergestellt.
Vorzugsweise wird das vom Fahrer erzeugte Drehmoment am Kurbeltrieb erfasst. Durch die direkte Erfassung des Drehmoments unmittelbar am Kurbeltrieb können sehr exakte Drehmomentwerte auf betriebssichere Art und Weise für die Regelung bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung muss das vom Fahrer erzeugte Drehmoment einen unteren Schwellenwert überschreiten, damit der elektrische Hilfsantrieb zusätzlich angesteuert wird. Dadurch wird verhindert, dass der elektrische Hilfsantrieb bereits infolge einer leichten beziehungsweise unbeabsichtigten Drehung des Kurbeltriebs angeschaltet wird. Darüber hinaus wird der elektrische Hilfsantrieb nach einer erfassten Unterschreitung des Schwellenwerts sofort wieder abgeschaltet.
Erfindungsgemäß wird das vom Fahrer erzeugte Drehmoment in Schritten von maximal 10°, insbesondere maximal 5°, insbesondere maximal 1° eines Kurbeltriebwinkels ermittelt. Mittels dieser minimalen Schrittweiten kann ein äußerst exakter Drehmomentverlauf erfasst und für die präzise Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebs bereitgestellt werden.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht eines pedalgetriebenen Fahrzeugs mit einem nachträglich integrierten Zusatzantrieb,
2 eine vergrößerte schematische Ansicht der Antriebskomponenten des Zusatzantriebs des Fahrzeugs von 1,
3 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von gleichgroßen Pedalkräften am Kurbeltrieb ohne Hilfsantrieb-Unterstützung,
4 eine grafische Darstellung der Drehmomentverläufe von 3 mit Hilfsantrieb-Unterstützung,
5 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von differierenden Pedalkräften am Kurbeltrieb mit Hilfsantrieb-Unterstützung, und
6 eine grafische Darstellung von Drehmomentverläufen von unterschiedlich großen Pedalkräften bei einseitiger Hilfsantrieb-Unterstützung

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 ein erfindungsgemäßes pedalgetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Hilfsantrieb sowie ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel detailliert beschreiben.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines pedalgetriebenen Fahrzeugs 1 mit einem integrierten elektrischen Zusatzantrieb. Wie aus 1 ersichtlich, umfasst der Zusatzantrieb einen elektrischen Hilfsantrieb 2, einen Kurbeltrieb 3, eine Steuereinheit 4 und eine wiederaufladbare Energiequelle 14. Der elektrische Hilfsantrieb 2 ist unterhalb eines Unterrohrs 20 und in Fahrtrichtung vor dem Kurbeltrieb 3 des Fahrzeugs 1 angeordnet und am Unterohr 20 befestigt. Der Kurbeltrieb 3 weist eine Tretkurbelwelle 19 auf, wobei ein linkes Pedal 12 und ein rechtes Pedal 13 an jeweils einer Tretkurbel befestigt sind. Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist die Steuereinheit 4, in der eine Berechnungseinrichtung 9 integriert ist, am Unterohr 20 befestigt und mit den elektrischen Hilfsantrieb 2 und einem Bremshebel 10 an einem Lenker 22 des Fahrzeugs 1 verbunden, an dem ein Bremssensor 6 befestigt ist. Bei Betätigung des Bremshebels 10 erfasst der Bremssensor 6 einen Bremswunsch des Fahrers und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 4 ab. Die Steuereinheit 4 ist außerdem zur Energieversorgung ebenso wie der elektrische Hilfsantrieb 2 an der wiederaufladbaren Energiequelle 14 angeschlossen, die im oberen Rahmendreieck zwischen dem Unterrohr 20 und einem Oberrohr 23 angeordnet ist. Am Kurbeltrieb sind ein Drehmomentsensor 5, ein Drehzahlsensor 7 und ein Positionssensor 8 angeordnet, die zur Signalübertragung mit der Steuereinheit 4 verbunden sind. Ein Kettenblatt 15 des elektrischen Hilfsantriebs 2 ist mittels einer Kette 17 mit einem Abtriebsritzel 16 des Hinterrads 11 verbunden.
Wie aus der vergrößerten schematischen Ansicht des Zusatzantriebs des Fahrzeugs 1 von 2 ersichtlich, wird eine durch einen Pfeil F symbolisiert dargestellte Pedalkraft von einem Fahrer auf das Pedal 13 mit einer Kurbelänge L aufgebracht. Das durch die Pedalkraft F des Fahrers und die Kurbellänge L der Pedale 12, 13 erzeugte Drehmoment M_F am Kurbeltrieb 3 wird über das Kettenblatt 15 und die Kette 17 auf das Ritzel 16 des Hinterrads 11 übertragen. Die grafische Darstellung von 3 zeigt Drehmomentverläufe am Hinterrad (28 Zoll, r = 35,5 cm) von gleichgroßen Pedalkräften am Kurbeltrieb 3 ohne Hilfsantrieb-Unterstützung, die beispielhaft für identische Pedalkräfte F = 400N, bei Tretkurbellängen (Hebelarm) von L = 170mm und einem Übersetzungsverhältnis von 42:18 zwischen Kettenblatt 15 und Ritzel 16 für eine Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs 3 aufgetragen sind. Ein mit M_F12 gekennzeichneter Drehmomentverlauf für das linke Pedal 12, der durch eine gepunktete Linie dargestellt ist, verläuft hierbei zwischen 0° und 180° sinusförmig. Wie aus 3 weiter ersichtlich, erreicht der Drehmomentverlauf M_F12 mit den oben genannten Parametern einen maximalen Drehmomentverlaufswert von 30Nm bei einem Pedalwinkel ω von 90°, während von 180° bis 360° kein Drehmoment vom linken Pedal 12 erzeugt wird. Ein mit M_F13 gekennzeichneter Drehmomentverlauf für das rechte Pedal 13, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, weist demgegenüber zwischen einem Pedalwinkel von 0° und 180° kein Drehmoment und einen sinusförmigen Verlauf zwischen 180° und 360° auf. Der maximale Drehmomentverlaufswert von ebenfalls 30Nm wird hierbei bei einem Pedalwinkel von 270° erreicht.
Durch den elektrischen Hilfsantrieb 2, der über den Zahnriemen 18 mit einer Riemenscheibe 24 am Kettenblatt 15 verbunden ist, wird zur Unterstützung ein zusätzliches Motordrehmoment M_M in den Kurbeltrieb 3 eingebracht, das zusammen mit dem vom Fahrer erzeugten Drehmoment M_F in einem Gesamtdrehmoment Mges am Hinterrad 11 des Fahrzeugs 1 resultiert.
4 zeigt die Drehmomentverläufe M_F12 und M_F13 von 3, sowie das Motormoment M_M, das vom elektrischen Hilfsantrieb 3 aufgebracht wird, sodass das konstante Gesamtmoment Mges über eine Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs 3 erreicht wird, das dem maximalen Drehmomentverlaufswert sowohl des Drehmomentverlaufs M_F12 als auch des Drehmomentverlaufs M_F13 entspricht. Dazu ermittelt das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebs 2 zuerst den vom Fahrer durch die Pedale 12, 13 erzeugten Drehmomentverläufe M_F12 und M_F13 am Kurbeltrieb 3 während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs 3 von 180° und setzt den gemäß den gleichen beispielhaften Parametern wie in 3 ermittelten maximalen Drehmomentverlaufswert von 30Nm des Drehmomentverlaufs M_F12 als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs 3 von 180° fest. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt ermittelt die Steuereinheit 4 die vom Fahrer erzeugten Drehmomentverläufe M_F12 und M_F13 am Kurbeltrieb 3 bei der zweiten Drehung von 180°. Gemäß einer Differenz zwischen dem gesetzten Sollwert von 30Nm und dem jeweils für einen bestimmten Pedalwinkel ermittelten, vom Fahrer erzegten Drehmomentverlaufswert wird der Hilfsantrieb 3 von der Steuereinheit 4 so angesteuert, dass ein zum Sollwert fehlender Drehmomentbetrag in Form des Motordrehmoments M_M vom elektrischen Hilfsantrieb 3 in den Kurbeltrieb 3 zusätzlich eingebracht wird. Wie aus 4 ersichtlich, ist entsprechend für den Pedalwinkel von 0°, bei dem von keinem der beiden Pedale 12 und 13 ein Drehmoment erzeugt wird, das Motordrehmoment M_M von 30 Nm erforderlich, um das Gesamtdrehmoment Mges als Sollwert zu erzeugen.
In 5 sind im Unterschied zum Beispiel von 4 die Drehmomentverläufe M_F12, M_F13 bei differierenden Pedalkräften F sowie das dazu erforderliche ausgleichende Motordrehmoment M_M zum Erreichen des konstanten Gesamtdrehmoments Mges dargestellt. Dabei ist die Kraft am rechten Pedal 13 um 80% geringer als die Kraft am linken Pedal 12. Wie aus 5 ersichtlich, wird in diesem Beispiel mit der reduzierten Pedalkraft des rechten Pedals 13 lediglich ein maximaler Drehmomentverlaufswert von 9 Nm bei 270° erreicht, der durch das Motordrehmoment M_M des elektrischen Hilfsantriebs 3 von 21 Nm zum Erreichen des Gesamtmoments Mges (entsprechend dem maximalen Drehmomentwert von M_F12) unterstützt beziehungsweise ausgeglichen werden muss.
In 6 ist der Ausgleich des Drehmomentverlaufs M_F13 des rechten Pedals 13 aufgrund der reduzierten Pedalkraft dargestellt, der durch das Motordrehmoment M_M nur in einem Winkelbereich von 180° bis 360° unterstützt und entsprechend dem Drehmomentverlauf M_F12des linken Pedals 12 im Winkelbereich von 0° bis 180° ausgeglichen wird. Die einseitige Hilfsantrieb-Unterstützung führt wie der reine Pedalantrieb zu einem ständig schwankenden Drehmomentverlauf am Hinterrad 11 und erfordert ein ständiges Ein- und Ausschalten des Hilfsantriebs 3. Somit ist der Drehmomentverlauf M_F12des linken Pedals 12 der Sollwert für den Drehmomentverlauf M_F13 des rechten Pedals 13. Dadurch kann z. B. ein normales Radfahren für einen Fahrer mit einer einseitigen Beinverletzung simuliert werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es zudem möglich, den elektrischen Hilfsantrieb eines nachträglich integrierten Zusatzantriebs an einem pedalbetriebenen zweirädrigen Fahrzeug auf einfache Weise so zu regeln, dass das Drehmoment, das vom Fahrer nur durch eine einseitig aufgebrachte Pedalkraft (mittels einer Fixierung des Fußes am Pedal) erzeugt wird, zu einem konstanten Gesamtdrehmoment des Zusatzantriebs des Fahrzeugs moduliert und ausgeglichen werden kann.

Claims

Verfahren zur Regelung eines elektrischen Hilfsantriebs (2) für ein pedalgetriebenes Fahrzeug (1) mit einem Kurbeltrieb (3), umfassend die Schritte: - Ermitteln eines durch den Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs an dem Kurbeltrieb (3) während einer ersten Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, - Setzen eines Solldrehmomentsverlaufs als Sollwert für eine zweite Drehung des Kurbeltriebs (3) von 180°, - Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlaufs am Kurbeltrieb (3) bei der zweiten Drehung von 180°, und - Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2) derart, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) eine Differenz zwischen dem gesetzten Solldrehmomentverlauf und dem vom Fahrer erzeugten Drehmomentverlauf bei der zweiten Drehung von 180° bereitstellt, - wobei der elektrische Hilfsantrieb (2) nur dann angesteuert wird, wenn ein Bremssensor (6) keine Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs (1) erfasst und/oder wenn ein Drehzahlsensor (7) eine Drehung des Kurbeltriebs (3) erfasst und/oder wenn ein Positionssensor (8) eine Positionsänderung des Kurbeltriebs (3) erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs (2) erst nach einer Umdrehung des Kurbeltriebs von 360° beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Fahrer erzeugte maximale Drehmomentwert einer vorhergehenden Umdrehung von 360° des Kurbeltriebs (3) als Sollwert für einen konstanten Drehmomentverlauf einer nachfolgenden Umdrehung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Hilfsantriebs (2) basierend auf dem Drehmomentverlauf der vorhergehenden Umdrehung des Kurbeltriebs (3) von 360° für die nachfolgende Umdrehung von 360° erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer erzeugte Drehmoment am Kurbeltrieb (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer erzeugte Drehmoment einen unteren Schwellenwert überschreiten muss, damit der elektrische Hilfsantrieb (2) zusätzlich angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des vom Fahrer erzeugten Drehmoments in Schritten von maximal 10°, insbesondere maximal 5°, insbesondere maximal 1° eines Kurbeldrehwinkels erfolgt.
Pedalgetriebenes Fahrzeug (1), umfassend: - einen elektrischen Hilfsantrieb (2), - einen Kurbeltrieb (3) zum Antreiben des Fahrzeugs (1) durch Muskelkraft eines Fahrers, - einen Drehmomentsensor (5) zur Erfassung eines vom Fahrer erzeugten Drehmoments, - eine Steuereinheit (4) zum Steuern des elektrischen Hilfsantriebs (2), und - einen Bremssensor (6) zur Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers und/oder einen Drehzahlsensor (7) zur Erfassung einer Rotation des Kurbeltriebs (3) und/oder einen Positionssensor (8) zur Erfassung einer Kurbeltrieb-Position, - wobei die Steuereinheit (4) ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen und den elektrischen Hilfsantrieb (2) basierend auf einem vom Fahrer erzeugten Drehmoment derart zu steuern, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) einen zu einem Sollwert des Drehmoments fehlenden Drehmomentbetrag erzeugt.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (5) am Kurbeltrieb angeordnet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) mit dem Kurbeltrieb (3) verbunden ist.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) eine Berechnungseinrichtung (9) umfasst, welche eine Differenz zwischen einem maximal vom Fahrer erzeugten Drehmoment einer vorhergehenden 360°-Umdrehung des Kurbeltriebs (3) und einem aktuellen vom Fahrer erzeugten Drehmoment berechnet, wobei die errechnete Differenz eine Stellgröße für den elektrischen Hilfsantrieb (2) ist.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssensor (6) an einem Bremshebel (10) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist und/oder dass der Drehzahlsensor (7) am Kurbeltrieb (3) angeordnet ist und/oder dass der Positionssensor (8) am Kurbeltrieb (3) angeordnet ist.
Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Drehmoments konstant ist.