Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors eines Batterie-Elektro-Fahrzeugs, ein Batterie-Elektrofahrzeug sowie ein Steuergerät für ein Batterie-Elektrofahrzeug.

Stand der Technik

Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV, Battery Electric Vehicle), das heißt, Fahrzeuge ohne Verbrennungsmotor, die lediglich von einer über ein Stromnetz an einer Ladestation oder Steckdose aufladbaren Batterie angetrieben werden, werden aufgrund des steigenden Umweltbewusstseins und auch steigender Treibstoffpreise immer beliebter. Sie bieten dem Fahrer und den Insassen zudem ein angenehmes Fahrgefühl, da aufgrund des Antriebs durch einen Elektromotor eine schnelle Beschleunigung erfolgen kann. Zudem sind BEVs wesentlich geräuscharmer als Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren und nahezu frei von Vibrationen, beispielsweise bei einer Beschleunigung.

Allerdings möchte manch ein Fahrer das Gefühl, in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu sitzen und ein solches zu steuern, nicht missen, speziell wenn es darum geht, den Verbrennungsmotor zu spüren.

Beispielsweise ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Funktion zur Unterstützung eines sogenannten „Rennstarts“, d. h. ein Volllastanfahren mit gleichzeitig betätigter Bremse und Gaspedal, bekannt. Die als Launch Control bekannte Funktion, die eine Form der Antriebsschlupfregelung darstellt, sorgt durch Regelung der Raddrehzahl beim Anfahren für einen optimalen Schlupfgrad aus dem Stillstand für ein optimiertes Volllaststarten. Mittlerweile wird die Launch Control nicht nur für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren sondern auch für Elektrofahrzeuge angeboten.

Jedoch ist für den Fahrer eines BEV ein derartiger Rennstart bisher relativ unspektakulär, denn im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren steht der Elektromotor unmittelbar vor dem Rennstart vollkommen still, denn BEVs haben aufgrund ihres Antriebs in Form von Elektromotoren keinen Leerlauf. Daraus ergibt sich für den Fahrer eines BEVs, der das festgebremste Anfahren im Rennstart mit Hilfe der Launch Control durchführen möchte, dass beim hierzu erforderlichen Betätigen von Gas und Bremse gleichzeitig zwar der Elektromotor aktiviert wird und mit der Bremse das Losfahren verhindert wird, jedoch durch das Fehlen eines Leerlaufs von Drehzahlen und somit auch das Fehlen von Vibrationen der Karosserie spürt der Fahrer dies nicht.

Diese fehlende Inszenierung eines Rennstarts mittels eines BEV mag also einen Fahrgefühlmangel für den Fahrer darstellen.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Mängel von BEV auf einfache und effiziente Art und Weise zu beheben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors eines Batterie-Elektro-Fahrzeugs mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 , ein Batterie-Elektrofahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 und ein Steuergerät für ein Batterie-Elektrofahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert. Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors eines Batterie-Elektrofahrzeugs, BEV, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist

- Empfangen eines Signals zum Aktivieren einer Antriebsschlupfregelungsfunktion für ein festgebremstes Volllast- Anfahren des BEV,

- Versorgen des Elektromotors mit einer vorbestimmten Grundbestromung, während das BEV sich in einem festgebremsten Zustand befindet, und

- Auslösen eines Vibrationsmodus durch Anregen des Elektromotors entsprechend einem vorbestimmten Anregungsschema zusätzlich zu der vorbestimmten Grundbestromung.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird einerseits für den Fahrer ein Verspannen des Antriebsstrangs gegen das Haltemoment im festgebremsten Zustand dadurch bemerkbar gemacht, dass sich durch Anlegen der vorbestimmten Grundbestromung bei gleichzeitigem Bremsen der Fahrzeugaufbau leicht absenkt. Ferner wird auf einfache und effiziente Art und Weise durch Bereitstellen des entsprechenden Anregungsschemas eine Vibration im Fahrzeug erzeugt, dadurch dass der Fahrzeugaufbau durch ein pulsierendes Signal unterschiedlich stark gegen die Bremskraft in der Phase vor dem Starten in Form eines Rennstarts bzw. festgebremsten Volllast-Anfahrens verspannt wird. Das vollgebremste Fahrzeug vibriert dabei im Stillstand, ähnlich wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahlen, und vermittelt dem Fahrer dabei ein Antriebsfeedback, welches ihn einerseits auf die aktuelle bzw. bevorstehende Fahrsituation aufmerksam, nämlich, dass das Fahrzeug in wenigen Sekunden mit sehr hoher Beschleunigung anfahren wird. Andererseits führt die Vibration und damit das Antriebsfeedback beim Fahrer auch zu einer höheren Spannung und Fahrfreude bzw. Emotionalisierung. Der Fahrer kann sozusagen die Kraft des Elektromotors, obwohl das BEV festgebremst und im Stillstand ist, durch diese künstliche Inszenierung in Form des Vibrationsmodus spüren, da sich die Verspannung des Fahrzeugaufbaus gegen die Bremskraft in einer leichten BewegungA/ibration der Karosserie auswirkt. Es wird angemerkt, dass die Antriebsschlupfregelung eine Lauch Control Funktion für festgebremstes Volllast-Anfahren für eine maximale Startgeschwindigkeit ist. Dieses Fahrerassistenzsystem ist für Elektrofahrzeuge verfügbar. Die Aktivierung der Lauch Control erfolgt dabei vorzugsweise durch gleichzeitiges Betätigen der Bremse und des Fahrpedals. Das Ziel der Launch Control ist es, wie oben bereits erwähnt, das Fahrzeug auf den dann in wenigen Sekunden bevorstehenden Volllast-Start bzw. Rennstart vorzubereiten bzw. vorzuspannen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das vorbestimmte Anregungsschema ein oszillierendes elektrisches Antriebsmoment umfasst, dessen Effektivwert keinen Beitrag zu einer Fortbewegung des BEV liefert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Effektivwert des oszillierenden elektrischen Anregungsmomentes oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts, insbesondere oberhalb von 80Nm Motormoment. Das Vorsehen eines unteren Schwellenwerts stellt sicher, dass die durch das pulsierende Anregen ausgelöste Vibration auch stark genug und für den Fahrer des Fahrzeugs und möglicherweise weitere Insassen deutlich spürbar ist.

Die deutlich spürbare Vibration erregt, wie oben erwähnt, einerseits die Aufmerksamkeit des Fahrers, um sich auf die aktuelle Fahrsituation, beispielsweise auf den bevorstehenden Rennstart, einzustellen, und andererseits kann die Fahrfreude und Emotionalisierung des Fahrers hierdurch gesteigert werden. Eine deutlich spürbare Vibration im Stillstand des Fahrzeugs kann aber beispielsweise auch dazu dienen, um den Fahrer auf eine auf grün schaltende Ampel aufmerksam zu machen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das oszillierende elektrische Antriebsmoment in einem Frequenzbereich von 10Hz bis 30Hz, insbesondere bei ca. 15Hz. Hierdurch kann eine deutlich spürbare Vibration des Fahrzeugaufbaus für den Fahrer erzeugt werden.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die vorbestimmte Grundbestromung in einem Bereich von 40 A bis 1 0 A insbesondere bei ca. 80 A. Bei gleichzeitigem Bremsen senkt sich die Fahrzeugkarosserie damit deutlich ab und bereitet den Fahrer auf den bevorstehenden Rennstart vor. Es wird angemerkt, dass der Betrag der Grundbestromung von dem Elektromotor abhängig ist, der in dem BEV verbaut ist. Allgemein ist die Grundbestromung bei größeren Elektromotoren höher als bei kleineren Elektromotoren.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorbestimmte Anregungsschema ein pulsierendes Anregen mit einem Wechsel zwischen hohen und niedrigen Strömen umfassen, wobei die Amplitude in einem Bereich von 60Ampere bis 160Ampere liegt.

Durch das pulsierende Signal bzw. das pulsierende Anregen des Elektromotors wird, wie oben erwähnt, der Fahrzeugaufbau unterschiedlich stark gegen die Bremskraft verspannt und dadurch die gewünschten Vibrationen der Fahrzeugkarosserie zu den oben genannten Zwecken ausgelöst.

Um diese noch zu unterstützen, ist es möglich, zusätzlich ein Motorengeräusch zu inszenieren, so dass der Fahrer und die möglichen weiteren Insassen

1 . ein weiteres Feedback zur anliegenden Motorkraft bekommen und

2. das Gefühl haben, in einem Fahrzeug mit individuell klingendem Antriebsmotor (ggf. auch Verbrennungsmotor) zu sitzen.

Vorzugsweise kann der Vibrationsmodus deaktiviert werden. Die Deaktivierungsfunktion ist vorteilhaft, da es Situationen geben kann, in denen der Vibrationsmodus nicht gewünscht ist, sondern eine ruhige und vibrationsfreie Fahrt, wie sie für Elektrofahrzeuge typisch ist, bevorzugt wird. Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein Batterie-Elektro-Fahrzeug, BEV, bereitgestellt, welches ein Steuergerät aufweist, welches konfiguriert ist, um die oben beschriebenen Verfahren auszuführen.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Steuergerät für ein Batterie-Elektro-Fahrzeug, BEV, bereitgestellt, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, um das oben beschriebene Verfahren auszuführen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 ein Anregungsschema zur Inszenierung eines Rennstarts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten zur Steuerung eines Elektromotors für einen Rennstart gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Anregungsschema zur Inszenierung eines Rennstarts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Situation wird die Launch Control des BEV, welches in diesem Fall sowohl über ein Bremspedal als auch über ein Gaspedal jedoch nicht über eine Kupplung verfügt, durch gleichzeitiges Betätigen der Bremse und des Gaspedals ausgelöst. Hierbei wird der Elektromotor des BEV mit einer vorbestimmten Grundbestromung, beispielsweise mit ca. 80 A versorgt, so dass bei gleichzeitigem Bremsen sich der Fahrzeugaufbau absenkt.

Gleichzeitig wird hierbei auch der Vibrationsmodus ausgelöst, in welchem der Elektromotor oder die Elektromotoren, im Fall, dass das BEV über zwei Elektromotoren verfügt, entsprechend einem vorbestimmten Anregungsschema angeregt wird/werden.

In dem Diagramm der Fig. 1 ist das Drehmoment eines Elektromotors eines BEV für die oben beschriebene Rennstart-Situation dargestellt, wobei das Drehmoment in Nm auf der Y-Achse und die Zeit in s auf der X-Achse aufgetragen wurden. Die Darstellung ist rein schematisch, da die aufgetragenen Werte, wie oben bereits ausgeführt, von dem Elektromotor selbst abhängen.

Wie in der Figur erkennbar ist, umfasst das Anregungsschema das Bereitstellen eines oszillierenden elektrischen Antriebsmoments, welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb von 80 Nm liegt.

Weiterhin ist erkennbar, dass die Amplitude zwischen den hohen und niedrigen Drehmomenten, welche in einem Bereich von 50 NM bis 200 NM liegen kann, hier in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr 80 bis 100 NM beträgt.

Wie bereits ausgeführt, trägt der Effektivwert der Anregungsleistung jedoch nicht zu der Fortbewegung des BEV bei. Vielmehr wird durch die oszillierende Anregung mit unterschiedlich hohen Strömen der Fahrzeugaufbau unterschiedlich stark gegen die Bremskraft verspannt. Obwohl das Fahrzeug im Stillstand ist und festgebremst zur Vorbereitung des Rennstarts, spürt der Fahrer nun hierdurch die Kraft des Elektromotors, da sich die Verspannung gegen die Bremskraft in einer leichten Bewegung bzw. Vibration der Karosserie auswirkt.

Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, welches die Verfahrensschritte zur Steuerung eines Elektromotors eines BEV für einen Rennstart gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Durch gleichzeitiges Betätigen des Bremspedals und des Gaspedals wird ein entsprechendes Signal zum Aktivieren der Launch Control in einem ersten Schritt S1 von einer Steuereinrichtung des BEV empfangen. Auf den Empfang des Signals hin, wird in einem zweiten Schritt S2 der Vibrationsmodus entsprechend dem hierfür anwendbaren Anregungsschema, welches beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, ausgelöst. Hierbei wird der Elektromotor in einem dritten Schritt S3 entsprechend dem Anregungsschema mit einer oszillierenden elektrischen Anregungsleistung angeregt, deren Effektivwert keinen Beitrag zu einer Fortbewegung des BEV liefert.