DE102016114967A1 - System and method for displaying at least one performance characteristic - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt System zur Anzeige mindestens eines Leistungskennwertes, welches ein Fahrzeug (1) umfasst, das eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten, z.B. einen Elektromotor (68) oder einen Tretwellensensor (67) aufweist, die jeweils dazu ausgebildet sind, Sensordaten zu erfassen und diese, beispielsweise über einen Bus (61), bereitzustellen sowie ein Fahrzeug-Modul (40), das eine Speichereinrichtung (44) zum Speichern von Sensordaten und eine innere Modul-Kommunikationseinrichtung (42) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Sensordaten zumindest einiger der Vielzahl von Fahrzeugkomponenten zu erfassen und in der Speichereinrichtung (44) zu speichern. Weiterhin ist eine Recheneinheit (45) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung zumindest einiger der gespeicherten Sensordaten (44) mindestens einen Leistungskennwert des Fahrzeugs zu berechnen und eine äußere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (41), wobei das Fahrzeug-Modul (40) dazu ausgebildet ist, zumindest den Leistungskennwert unter Verwendung der äußeren Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung an ein mobiles Endgerät (10) zu übertragen.The invention describes a system for displaying at least one performance characteristic comprising a vehicle (1) having a plurality of vehicle components, e.g. an electric motor (68) or a Tretwellensensor (67), each adapted to detect sensor data and these, for example via a bus (61) to provide and a vehicle module (40) having a memory means (44) for Storing sensor data and inner module communication means (42) adapted to capture and store the sensor data of at least some of the plurality of vehicle components in the memory means (44). Furthermore, a computing unit (45) is provided, which is configured to calculate at least one performance characteristic of the vehicle using at least some of the stored sensor data (44) and an external vehicle communication device (41), the vehicle module (40) thereto is configured to transmit at least the performance characteristic using the external vehicle communication device to a mobile terminal (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Anzeige mindestens eines Leistungswertes.The invention relates to a system and a method for displaying at least one power value.
Batteriegetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrräder (sogenannte E-Bikes), erfreuen sich großer Beliebtheit. Auch andere Elektrofahrzeuge haben einen großen Stellenwert im Straßenverkehr erlangt (z.B. elektrische Kleinfahrzeuge oder Offroad-Fahrzeuge). Es gibt diverse Hersteller, die entsprechende batteriegetriebene Fahrzeuge herstellen. Die verwendeten Komponenten bzw. Fahrzeugkomponenten unterscheiden sich teilweise sehr. Einige Hersteller ermöglichen das Kommunizieren mit einzelnen Fahrzeugkomponenten und/oder Komponentengruppen. Eine einheitliche Lösung zur Kommunikation mit den Fahrzeugkomponenten ist jedoch nicht bekannt. Dies erschwert die Entwicklung von Anwendungen, die auf Informationen aufbauen, die von den Fahrzeugkomponenten bereitgestellt werden.Battery-powered vehicles, especially electric bicycles (so-called e-bikes), enjoy great popularity. Other electric vehicles have also gained a high profile in road traffic (e.g., small electric vehicles or off-road vehicles). There are several manufacturers that produce battery-powered vehicles. The components or vehicle components used are sometimes very different. Some manufacturers allow communication with individual vehicle components and / or component groups. However, a uniform solution for communication with the vehicle components is not known. This complicates the development of applications based on information provided by the vehicle components.
Weiterhin sind diverse Fahrzeuge bekannt, bei denen einige Leistungskennwerte, z.B. Reichweite des Fahrzeugs oder Benutzer-Leistung, und andere Informationen, z.B. aktuelle Geschwindigkeit, Durchschnittsgeschwindigkeit, gefahrene Kilometer, auf proprietären Anzeigen, die meistens ein Teil des Fahrzeugs sind, angezeigt werden. Diese Lösungen sind teuer und nicht mehr zeitgemäß, da sie meist nicht weiterentwickelt werden bzw. es keine Softwareaktualisierung gibt. Es besteht ein Trend dahingehend, dass solche Informationen auf mobilen Endgeräten, beispielsweise Smartphones und/oder Tablets, angezeigt werden, da es in diesem Fall möglich ist, die gesammelten Daten mitzunehmen, mit Freunden zu teilen und auf anderen Geräten weiter auszuwerten. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, dass die Auswertung von möglicherweise gewonnenen Daten des Fahrzeugs durch die mobilen Endgeräte relativ schwierig ist, da viele Daten sehr fahrzeugspezifisch sind. Beispielsweise hängt die Reichweite eines Fahrzeugs nicht nur vom Füllstand der Batterie, sondern auch vom Wirkungsgrad des Antriebsystems und dem Betriebsbereich und Wirkungsgrad des verwendeten Elektromotors ab. Die von einem Benutzer auf einem E-Bike erbrachte Leistung hängt nur zu einem geringen Teil von der gefahrenen Durchschnittsgeschwindigkeit oder der Trittfrequenz ab.Furthermore, various vehicles are known in which some performance characteristics, e.g. Range of the vehicle or user power, and other information, e.g. current speed, average speed, kilometers driven, on proprietary displays that are mostly part of the vehicle. These solutions are expensive and no longer up-to-date, as they are usually not developed further or there is no software update. There is a trend for such information to be displayed on mobile devices, such as smartphones and / or tablets, since in this case it is possible to take the collected data, share it with friends, and further evaluate it on other devices. In this context, however, it should be noted that the evaluation of possibly obtained data of the vehicle by the mobile terminals is relatively difficult, since many data are very vehicle-specific. For example, the range of a vehicle depends not only on the level of the battery, but also on the efficiency of the drive system and the operating range and efficiency of the electric motor used. The power delivered by a user on an e-bike depends only to a small extent on the average speed or cadence that has been driven.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur Anzeige mindestens eines Leistungskennwerts bereitzustellen. Insbesondere sollen entsprechende Leistungskennwerte relativ exakt bestimmt werden.Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide an improved system and method for displaying at least one performance characteristic. In particular, corresponding performance characteristics should be determined relatively accurately.
Die Aufgabe wird durch ein System gemäß dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 7 gelöst. The object is achieved by a system according to
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein System gelöst, das umfasst:
- – ein Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, Folgendes aufweisend: – eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten, z.B. einen Elektromotor oder einen Tretwellensensor, die jeweils dazu ausgebildet sind, Sensordaten zu erfassen und diese, beispielsweise über einen Bus, bereitzustellen; – ein Fahrzeug-Modul, Folgendes aufweisend: – eine Speichereinrichtung zum Speichern von Sensordaten; – eine innere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Sensordaten zumindest einiger der Vielzahl von Fahrzeugkomponenten, insbesondere über den Bus, zu erfassen und in der Speichereinrichtung zu speichern; – eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung zumindest einiger der gespeicherten Sensordaten mindestens einen Leistungskennwert des Fahrzeugs zu berechnen; – eine, insbesondere zur drahtlosen Kommunikation ausgebildete, äußere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung;
- A vehicle, in particular a bicycle, comprising: a plurality of vehicle components, eg an electric motor or a trough sensor, which are each designed to detect sensor data and to provide it, for example via a bus; A vehicle module, comprising: a memory device for storing sensor data; An in-vehicle communication device configured to acquire and store in the memory device the sensor data of at least some of the plurality of vehicle components, in particular via the bus; A computing unit configured to calculate at least one performance characteristic of the vehicle using at least some of the stored sensor data; A vehicle external communication device, especially for wireless communication;
Die Begriffe „innere“ und „äußere“ sind im Bezug auf die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen nicht einschränkend zu verstehen. Sie dienen lediglich dazu, die beiden Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen voneinander abzugrenzen und könnten beispielsweise durch die Begriffe „erste“ und „zweite“ ersetzt werden.The terms "inner" and "outer" are not intended to be limiting in relation to the vehicle communication devices. They merely serve to delimit the two vehicle communication devices from one another and could be replaced, for example, by the terms "first" and "second".
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass das Fahrzeug-Modul einer direkten Kommunikation des mobilen Endgeräts mit den Komponenten des Fahrzeugs zwischengeschaltet ist. Das Fahrzeug-Modul hat somit mehrere Funktionen. Zum einen kann das Fahrzeug-Modul als einheitliche – standardisierte – Schnittstelle zwischen dem mobilen Endgerät und dem Fahrzeug, insbesondere einzelnen oder allen Komponenten des Fahrzeugs dienen. Zum anderen ermöglicht es das Fahrzeug-Modul, vorhandene Daten durch Filter zu entstören sowie Offsets zu korrigieren (z.B. kann ein Offsetfehler des Pedaldrehmomentsensors über einen Winkel von 360° erfasst werden und durch eine winkelabhängige Kompensationskurve korrigiert werden). Vorzugsweise werden die Daten über eine längere Zeit gespeichert und/oder ausgewertet, um so Leistungskennwerte zu ermitteln. Die ermittelten Leistungskennwerte können sich auf Sensordaten beziehen, die über einen längeren Zeitraum ausgewertet wurden. Weiterhin können fahrzeugspezifische Parameter bei der Auswertung berücksichtigt werden. Somit können wesentlich präzisere Auswertungen vorgenommen werden, als dies durch ein mobiles Endgerät, das direkt an die Fahrzeugkomponenten angeschlossen ist, möglich wäre. Die Leistungskennwerte sind somit präziser und ggf. aussagekräftiger.A particular advantage of the system according to the invention is that the vehicle module of a direct communication of the mobile terminal with the components of the vehicle is interposed. The vehicle module thus has several functions. On the one hand, the vehicle module can serve as a standardized, standardized interface between the mobile terminal and the vehicle, in particular individual or all components of the vehicle. On the other hand, it allows the vehicle module, filter existing data through filters and correct offsets (eg, an offset error of the pedal torque sensor can be detected over an angle of 360 ° and corrected by an angle-dependent compensation curve). Preferably, the data is stored and / or evaluated over a longer time so as to determine performance characteristics. The calculated performance characteristics can refer to sensor data that has been evaluated over a longer period of time. Furthermore, vehicle-specific parameters can be taken into account in the evaluation. Thus, much more accurate evaluations can be made than would be possible by a mobile terminal that is directly connected to the vehicle components. The performance characteristics are thus more precise and, if necessary, more meaningful.
In einer Ausführungsform erfolgt eine drahtlose Kommunikation, beispielsweise über Bluetooth oder Wi-Fi, mit dem mobilen Endgerät. Das Aufbauen und das Aufrechterhalten einer entsprechenden Kommunikation sind seitens des mobilen Endgeräts relativ aufwändig. Die Laufzeit des mobilen Endgeräts kann daher durch das Aufrechterhalten einer entsprechenden drahtlosen Kommunikation stark begrenzt sein. Durch das erfindungsgemäße Fahrzeug-Modul ist es möglich, Daten zwischenzuspeichern, so dass keine andauernde Kommunikation zwischen dem mobilen Endgerät und dem Fahrzeug-Modul vorliegen muss. Eine Abfrage der Daten kann seitens des Endgeräts in größeren Intervallen, beispielsweise im 20-Sekunden- oder im 30-Sekunden-Takt erfolgen. Zumindest einige der gewonnenen Informationen, beispielsweise eine Durchschnittsgeschwindigkeit oder ein Füllstand einer Batterie, können seltener übermittelt werden. Weiterhin können bereits ausgewertete Leistungskennwerte übermittelt werden. Das heißt, die zu übermittelnden Daten bzw. Sensordaten lassen sich aufgrund der Auswertung durch das Fahrzeug-Modul deutlich reduzieren. Durch diese Datenreduktion können die Batterien sowie die Speicherkapazität des mobilen Endgeräts geschont bzw. entlastet werden.In one embodiment, a wireless communication, for example via Bluetooth or Wi-Fi, with the mobile terminal. The establishment and maintenance of a corresponding communication are relatively complex on the part of the mobile terminal. The running time of the mobile terminal can therefore be severely limited by maintaining a corresponding wireless communication. The vehicle module according to the invention makes it possible to buffer data, so that there is no need for continuous communication between the mobile terminal and the vehicle module. A query of the data can be done by the terminal at longer intervals, for example in the 20-second or 30-second intervals. At least some of the information obtained, for example an average speed or a level of a battery, can be transmitted less frequently. Furthermore, already evaluated performance characteristics can be transmitted. That is, the data to be transmitted or sensor data can be significantly reduced due to the evaluation by the vehicle module. Through this data reduction, the batteries and the storage capacity of the mobile terminal can be spared or relieved.
Weiterhin sind entsprechende Funkverbindungen hinsichtlich ihrer Bandbreite begrenzt und störungsbehaftet, so dass eine (Vor-)Auswertung und (Vor)-Entstörung durch das Fahrzeug-Modul den weiteren Vorteil hat, dass in Echtzeit sehr präzise Leistungskennwerte ermittelt und letztendlich auf dem mobilen Endgerät angezeigt werden können.Furthermore, corresponding radio links are limited in terms of their bandwidth and interference, so that a (pre) evaluation and (pre-) interference by the vehicle module has the further advantage that very precise performance characteristics are determined in real time and ultimately displayed on the mobile device can.
In einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße System zur Anzeige von Leistungskennwerten genutzt, die die Sportlichkeit bzw. den Fitnessgrad des Benutzers des Fahrzeugs betreffen. Beispielsweise kann die durch den Benutzer erbrachte Leistung ermittelt und auf dem mobilen Endgerät angezeigt werden.In one embodiment, the system according to the invention is used to display performance characteristics relating to the sportiness or fitness level of the user of the vehicle. For example, the service provided by the user can be determined and displayed on the mobile terminal.
In einer Ausführungsform kommunizieren zumindest einige der Vielzahl von Komponenten über einen/den Bus mit einer Steuerung des Fahrzeugs. Bei dieser Steuerung kann es sich um eine Motorsteuerung (ECU: Electronic Control Unit) handeln. In vielen batteriegetriebenen Fahrzeugen sind entsprechende Steuerungen vorgesehen. Vorzugsweise ist die innere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung mit dem Bus verbunden. Bei der inneren Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung kann es sich um eine aktive oder eine passive (CAN-Bus-)Schnittstelle handeln, die die vorliegenden Daten einfach auswertet. In one embodiment, at least some of the plurality of components communicate with a controller of the vehicle via a bus. This control may be an electronic control unit (ECU). In many battery-powered vehicles corresponding controls are provided. Preferably, the vehicle interior communication device is connected to the bus. The internal vehicle communication device can be an active or a passive (CAN bus) interface which simply evaluates the available data.
Insofern ist es nicht notwendig, das Fahrzeug-Modul an jede einzelne Komponente der Vielzahl von Fahrzeugkomponenten anzuschließen. As such, it is not necessary to connect the vehicle module to each individual component of the plurality of vehicle components.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit des Fahrzeug-Moduls dazu ausgebildet, Daten aktiv von der Steuerung und/oder einzelnen Fahrzeugkomponenten abzufragen. Insofern kann das Fahrzeug-Modul je nach Notwendigkeit Daten sammeln. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt jedoch eine andauernde Sammlung von Daten, beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen und/oder wann immer neue Daten auf dem Bus verfügbar sind.In one embodiment, the computing unit of the vehicle module is configured to actively request data from the controller and / or individual vehicle components. In this respect, the vehicle module can collect data as needed. In a preferred embodiment, however, there is an ongoing collection of data, for example at predetermined time intervals and / or whenever new data is available on the bus.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Bus um einen CAN-Bus. Entsprechende CAN-Busse sind in diesem Bereich der Technik bekannt und besonders verlässlich.In one embodiment, the bus is a CAN bus. Corresponding CAN buses are known in this field of technology and are particularly reliable.
Wie bereits erläutert, umfasst das Fahrzeug-Modul mindestens eine Speichereinrichtung. Diese Speichereinrichtung dient dazu, die (Roh-)Sensordaten zu speichern. Weiterhin können die errechneten Leistungskennwerte gespeichert werden. In einer Ausführungsform erfolgt eine Speicherung einer Vielzahl von Sensordaten und/oder Leistungskennwerten über die Zeit. Beispielsweise können Datenpaare gespeichert werden, die jeweils den Wert und einen Zeitstempel umfassen.As already explained, the vehicle module comprises at least one storage device. This memory device serves to store the (raw) sensor data. Furthermore, the calculated performance characteristics can be stored. In one embodiment, a plurality of sensor data and / or performance characteristics are stored over time. For example, pairs of data may be stored, each including the value and a timestamp.
Auf dem Fahrzeug-Modul können alle Daten der Sensorik und/oder der CAN-Bus-Daten (Daten eines Elektromotors und/oder einer Batterie) gesammelt werden. Vorzugsweise erfolgt eine Auswertung und Abspeicherung dieser Daten. Die Speicherung kann dazu dienen, einen kontinuierlichen zeitlichen Ablauf der Daten abzuspeichern und weitere Daten hieraus zu gewinnen. Eine (lückenlose) Datenaufzeichnung ist besonders dann sinnvoll, wenn keine Verbindung zu dem mobilen Endgerät besteht. In einem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit derart konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit des Bestehens oder Nichtbestehens einer Kommunikationsverbindung zu dem mobilen Endgerät bestimmte Sensordaten speichert oder nicht speichert. On the vehicle module, all data of the sensor and / or the CAN bus data (data of an electric motor and / or a battery) can be collected. Preferably, an evaluation and storage of these data takes place. The storage can serve a continuous timing of the data to save and to gain further data from this. A (gapless) data recording is particularly useful if there is no connection to the mobile terminal. In one embodiment, the arithmetic unit is configured such that it stores or does not store sensor data depending on the existence or non-existence of a communication connection to the mobile terminal.
In einem (weiteren) Ausführungsbeispiel kann der Zeitraum, wie lange bestimmte Sensordaten aufbewahrt werden, davon abhängen, ob die jeweiligen Daten bereits von dem mobilen Endgerät empfangen wurden.In a further embodiment, the period of time for which certain sensor data are stored may depend on whether the respective data has already been received by the mobile terminal.
Das Fahrzeug-Modul kann dazu ausgebildet sein, Sensordaten auszuwerten. Ein Auswerten der Daten kann umfassen:
- • Umwandlung der Daten des CAN-Protokolls in eine neue Datenstruktur (z.B. für eine Datentypnormierung);
- • Zeitliche Synchronisierung der Daten, die mit einer unterschiedlichen Abtastfrequenz vorliegen (z.B. CAN-Daten, analoge Signale);
- • Intelligente Auswertealgorithmen zur Verfeinerung der Signale (z.B. Pedalmessgeber mit unzureichender Datenqualität);
- • Auswertealgorithmus zur Bestimmung der wichtigsten Fahrzeugparameter (Rollwiderstand, Luftwiderstandsbeiwert);
- • Auswertealgorithmus zur Bestimmung der Effizienz des elektrischen Antriebes (Batterie + Motor + Getriebe) in bestimmten Betriebszuständen als Kennfeld in Funktion der Last, Drehzahl, Übersetzung), insbesondere zur Gewinnung eines Leistungskennwerts;
- • conversion of the data of the CAN protocol into a new data structure (eg for a data type normalization);
- • synchronizing the data synchronized with a different sampling frequency (eg CAN data, analogue signals);
- • Intelligent evaluation algorithms to refine the signals (eg pedal encoders with insufficient data quality);
- • Evaluation algorithm for determining the most important vehicle parameters (rolling resistance, drag coefficient);
- • Evaluation algorithm for determining the efficiency of the electric drive (battery + motor + gearbox) in certain operating states as a map as a function of the load, speed, ratio), in particular for obtaining a performance characteristic value;
Auswertealgorithmus zur Bestimmung der Effizienz der menschlichen Antriebsleistung zur Gewinnung eines Leistungskennwerts. Das Abspeichern der Daten kann in einer Ausführungsform umfassen:
- • Zeitliche Aufzeichnung aller oder einiger ausgewählter Sensordaten (menschliche Leistung, Motorleistung, Fahrgeschwindigkeit, etc.) für einen Zeitraum der max. Fahrzeit, (maximal eine Stunde), vorzugsweise für weniger
als 10 Minuten; - • Löschen der Log-Daten auf dem Speicher zu Sicherstellung nach erfolgreicher Übertragung der Daten auf ein mobiles Endgerät über eine vorzugsweise drahtlose Kommunikation.
- • Time recording of all or some selected sensor data (human power, engine power, driving speed, etc.) for a period of max. Driving time, (maximum one hour), preferably for less than 10 minutes;
- • Deletion of the log data on the memory to ensure after successful transfer of the data to a mobile terminal via a preferably wireless communication.
Das mobile Endgerät kann ein Tablet, ein Smartphone oder eine Fitnessuhr sein. The mobile terminal may be a tablet, a smartphone or a fitness watch.
In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Rahmen mit einem Hohlraum, wobei das Fahrzeug-Modul zumindest teilweise in dem Hohlraum angeordnet ist. In einem (anderen) Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug-Modul innerhalb eines wasserdichten Gehäuses angeordnet. In an embodiment, the vehicle includes a frame having a cavity, wherein the vehicle module is at least partially disposed in the cavity. In one embodiment, the vehicle module is disposed within a watertight housing.
Die Recheneinheit kann Instruktionen verarbeiten, die die Recheneinheit dazu veranlassen, aus den gespeicherten Sensordaten Durchschnittswerte zu berechnen und diese in einer Speichereinrichtung zu speichern.The arithmetic unit can process instructions that cause the arithmetic unit to calculate average values from the stored sensor data and store them in a memory device.
In einer Ausführungsform werden zumindest einige der Sensordaten über einen vorgegebenen Zeitraum in Verbindung mit Zeitangaben gespeichert.In one embodiment, at least some of the sensor data is stored over a given time period in association with time information.
Das Fahrzeug kann Sensoren zur Erfassung einer Leistungsaufnahme des Elektromotors und/oder einer Geschwindigkeit und/oder eines Ladezustands einer Batterie umfassen. Demgemäß können die Sensordaten eine Leistungsaufnahme des Elektromotors, eine Geschwindigkeit und/oder einen Ladezustand der Batterie angeben. The vehicle may include sensors for detecting a power consumption of the electric motor and / or a speed and / or a state of charge of a battery. Accordingly, the sensor data may indicate a power consumption of the electric motor, a speed, and / or a state of charge of the battery.
Die Recheneinheit kann dazu ausgebildet sein bzw. durch entsprechende Instruktionen dazu veranlasst werden, basierend auf einigen oder mehreren dieser Daten einen oder mehrere Leistungskennwerte zu errechnen. In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, auf der Grundlage einer errechneten Durchschnittsgeschwindigkeit, des Ladezustands der Batterie und einer errechneten durchschnittlichen Leistungsaufnahme, eine Reichweite des Fahrzeugs zu ermitteln. Der anspruchsgemäße Leistungskennwert kann also nicht nur Leistungsdaten des Benutzers, sondern auch Leistungsdaten angeben, die sich auf das Fahrzeug und/oder einzelne Fahrzeugkomponenten beziehen. Durch die beschriebene Auswertung der Durchschnittsgeschwindigkeit, des Ladezustands und der Leistungsaufnahme kann eine wesentlich präzisere Reichweitenvorhersage getroffen werden, als dies mit herkömmlichen Vorrichtungen möglich war. The arithmetic unit may be designed or caused by appropriate instructions to calculate one or more performance characteristics based on some or more of these data. In one embodiment, the computing unit is configured to determine a range of the vehicle based on a calculated average speed, the state of charge of the battery, and a calculated average power consumption. The claim performance characteristic value can therefore not only indicate performance data of the user, but also performance data that relate to the vehicle and / or individual vehicle components. By the described evaluation of the average speed, the state of charge and the power consumption, a much more precise range prediction can be made than was possible with conventional devices.
In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug-Modul einen Analog-Digital-Wandler zur Bestimmung von Sensordaten. Insofern können neben den Daten, die auf dem Bus bereitgestellt werden, Sensordaten direkt gewonnen werden. In one embodiment, the vehicle module includes an analog-to-digital converter for determining sensor data. In this respect, in addition to the data that is provided on the bus, sensor data can be obtained directly.
In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug-Modul eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs. Eine entsprechende Positionsbestimmungseinrichtung kann ein GPS- oder GNSS-Modul sein. Die Recheneinheit kann dazu ausgebildet sein, auf Grundlage einer bestimmten Position des Fahrzeugs und einer Zielposition eine Fahrroute zu ermitteln und die Ermittlung der Reichweite des Fahrzeugs unter Verwendung von topographischen Informationen der Fahrroute durchzuführen. In one embodiment, the vehicle module comprises a position determination device for determining a position of the vehicle. A corresponding position determining device may be a GPS or GNSS module. The arithmetic unit may be designed to determine a driving route based on a specific position of the vehicle and a destination position and to carry out the determination of the range of the vehicle using topographical information of the driving route.
Insofern kann die vorhergesagte Reichweite des Fahrzeugs durch das Hinzuziehen von (genauen) Informationen über die Fahrroute noch einmal verbessert werden.In this respect, the predicted range of the vehicle can be further improved by the inclusion of (accurate) information about the route.
Eine entsprechende Verbesserung der Reichweitenvorhersage kann auf der Seite des Fahrzeug-Moduls und/oder auf der Seite des mobilen Endgeräts erfolgen. Somit ist eine entsprechende Verbesserung der Reichweitenvorhersage auch mit einem Fahrzeug-Modul möglich, das keine entsprechende Positionsbestimmungseinrichtung umfasst. In diesem Fall kann die Positionsbestimmungseinrichtung auf der Seite des mobilen Endgeräts erfolgen. Alternativ können die seitens des mobilen Endgeräts erfassten Positionen und ggf. gewonnenen Routeninformationen auch von dem mobilen Endgerät an das Fahrzeug-Modul übertragen werden. A corresponding improvement of the range prediction can be made on the side of the vehicle module and / or on the side of the mobile terminal. Thus, a corresponding improvement of the range prediction is also possible with a vehicle module that does not include a corresponding position-determining device. In this case, the position determination device can be made on the side of the mobile terminal. Alternatively, the positions detected by the mobile terminal and possibly obtained route information can also be transmitted from the mobile terminal to the vehicle module.
Wie bereits erläutert, wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Berechnung mindestens eines Leistungskennwerts eines Fahrzeugs gelöst. As already explained, the object mentioned at the outset is also achieved by a method for calculating at least one performance characteristic of a vehicle.
Das Verfahren kann die folgenden Schritte aufweisen:
- – Erfassen von Sensordaten durch eine Vielzahl von Komponenten des Fahrzeugs;
- – Speichern der Sensordaten in einer Speichereinrichtung;
- – Berechnen, durch ein Fahrzeug-Modul, zumindest eines Leistungskennwertes unter Verwendung der gespeicherten Sensordaten;
- – Senden der Sensordaten durch das Fahrzeug-Modul und Empfangen des Leistungskennwertes auf einem mobilen Endgerät;
- – Anzeigen des Leistungskennwertes auf dem mobilen Endgerät.
- Detecting sensor data by a plurality of components of the vehicle;
- - storing the sensor data in a memory device;
- Calculating, by a vehicle module, at least one performance characteristic using the stored sensor data;
- Sending the sensor data by the vehicle module and receiving the performance characteristic on a mobile terminal;
- - Display of the performance index on the mobile device.
Das Verfahren kann durch die bereits beschriebene Recheneinheit implementiert werden. Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese vorrichtungsseitig bereits erläutert wurden. The method can be implemented by the arithmetic unit already described. There are similar advantages, as these device side have already been explained.
Auch verfahrensseitig kann die Berechnung eines Leistungskennwerts ein Berechnen einer Reichweite des Fahrzeugs umfassen. Auch diese Reichweite kann unter Berücksichtigung einer errechneten Durchschnittsgeschwindigkeit, eines Ladezustands einer Batterie und/oder einer errechneten durchschnittlichen Leistungsaufnahme erfolgen. Der Leistungskennwert kann auf der Seite des mobilen Endgeräts oder innerhalb des Fahrzeug-Moduls bestimmt werden. In einer Ausführungsform errechnet das erfindungsgemäße Fahrzeug-Modul zumindest die Durchschnittsgeschwindigkeit und die durchschnittliche Leistungsaufnahme.Also on the method side, the calculation of a performance characteristic may include calculating a range of the vehicle. This range can also take place taking into account a calculated average speed, a state of charge of a battery and / or a calculated average power consumption. The performance score may be determined on the side of the mobile terminal or within the vehicle module. In one embodiment, the vehicle module according to the invention calculates at least the average speed and the average power consumption.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Speichern eines Geschwindigkeitsverlaufs des Fahrzeugs, vorzugsweise über die Zeit. Die Berechnung mindestens eines Leistungskennwerts kann umfassen:
- – unter Verwendung des Geschwindigkeitsverlaufs des Fahrzeugs – den Rollwiderstand und – den Strömungswiderstandskoeffizient zu berechnen und
- – auf Grundlage des berechneten Rollwiderstands und des Strömungswiderstandskoeffizienten den Gesamtfahrzeugwiderstand zu berechnen.
- - calculate the rolling resistance and - the drag coefficient using the vehicle speed curve; and
- Calculate the total vehicle resistance on the basis of the calculated rolling resistance and the drag coefficient.
Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein computerlesbares Speichermedium gelöst, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, das bereits beschriebene Verfahren zu implementieren, wenn die Instruktionen auf dem Prozessor ausgeführt werden. The aforementioned object is further achieved by a computer-readable storage medium containing instructions which cause at least one processor to implement the already described method when the instructions are executed on the processor.
Auch für das Verfahren ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Also for the method, the advantages already mentioned arise.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Fahrzeug-Modul gelöst. Vorzugsweise wird dieses Fahrzeug-Modul in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeug, wie dies bereits beschrieben wurde, verwendet. Weiterhin kann das entsprechende Fahrzeug-Modul einige oder alle Merkmale aufweisen, die hinsichtlich des Fahrzeug-Moduls in dem System beschrieben wurden.The object mentioned above is further achieved by a vehicle module. Preferably, this vehicle module is in a vehicle, such as a vehicle, as already described was used. Further, the corresponding vehicle module may include some or all of the features described with respect to the vehicle module in the system.
In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug-Modul die folgenden Merkmale:
- – eine Speichereinrichtung zum Speichern von Sensordaten;
- – eine innere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Sensordaten, insbesondere über einen BUS, zu empfangen und in der Speichereinrichtung zu speichern;
- – eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der gespeicherten Sensordaten mindestens einen Leistungskennwert des Fahrzeugs zu berechnen;
- – eine, insbesondere zur drahtlosen Kommunikation ausgebildete, äußere Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung;
- A memory device for storing sensor data;
- An in-vehicle communication device configured to receive sensor data, in particular via a bus, and to store it in the memory device;
- A computing unit configured to calculate at least one performance characteristic of the vehicle using the stored sensor data;
- A vehicle external communication device, especially for wireless communication;
Auch ergeben sich die bereits genannten Vorteile.Also, the advantages already mentioned arise.
Einige dieser Vorteile werden nachfolgend noch einmal zusammengefasst:
- • Universelles standardisiertes Modul für alle Hersteller von batteriegetrieben Fahrrädern, einsetzbar für alle E-Bike-Antriebssysteme zur Auswertung der CAN-Daten und der spezifischen im E-Bike verbauten Sensoren;
- • Verfeinerung der Datenqualität, insbesondere der Pedalsensorik durch Offseterfassung, insbesondere winkelabhängige Offsetkorrektur, und durch intelligente Auswertealgorithmen, z.B. durch Auswertung der gemessenen Fahrwiderstandgleichung und der Leistungsdaten oder der Winkelbeschleunigung und Pedaldrehzahl;
- • Mehr Freiheit und bessere Portabilität bei der Entwicklung von mobilen APPs für Fahrzeuge (z.B. genauere Fitnessberechnung, Effizienz des Fahrrades bzw. E-Bikes sowie wichtigste Parameter Rollwiderstandsbeiwert und Luftwiderstandsbeiwert cwA, Reichweitenvorhersage, Routenplanung)
- • Möglichkeit der statistischen Auswertung von Daten, die für Drittanbieter (Krankenversicherungen, Fitnessstudiobetreiber, Routenplaner, Fitnesssoftware, Entwickler von mobilen APPs) zur Verfügung gestellt werden und durch die Menge der Daten und verlässlichen Statistik einen hohen Wert haben.
- • Universal standardized module for all manufacturers of battery-powered bicycles, suitable for all e-bike drive systems for evaluating the CAN data and the specific sensors installed in the e-bike;
- Refinement of the data quality, in particular of the pedal sensors by offset detection, in particular angle-dependent offset correction, and by intelligent evaluation algorithms, eg by evaluation of the measured road resistance equation and the performance data or the angular acceleration and pedal speed;
- • More freedom and better portability in the development of mobile APPs for vehicles (eg more accurate fitness calculation, efficiency of the bicycle or e-bike and most important parameters rolling resistance coefficient and drag coefficient cwA, range prediction, route planning)
- • Possibility of statistical evaluation of data provided to third party providers (health insurers, fitness studio operators, route planners, fitness software, mobile app developers), which are highly valued by the amount of data and reliable statistics.
Die gesammelten Sensordaten und/oder gewonnenen Leistungskennwerte können sehr unterschiedlich genutzt werden. Einige Beispiele sind nachfolgend genannt:
- • Vollständige Daten zur korrekten Auswertung der Fitnessergebnisse von mobilen APPs für den Fitnessbetrieb;
- • Verhinderung der Verfälschung von Daten durch Nutzung von E-Bikes durch unzureichende Datenerfassung;
- • Statistische Auswertung des Nutzerverhaltens und der Gesundheitsdaten von E-Bike-Fahrern, insbesondere Erfassung der Verbesserung des Gesundheitszustandes durch häufige Nutzung;
- • Nutzung der Informationen zur genauen Vorhersage der Reichweite bzw. Restreichweite einer Routenplanung bzw. Erarbeitung von Routenvorschlägen mit höherer Reichweite;
- • Nutzung der Daten zur Entwicklung eines nutzerspezifischen Lernalgorithmus auf Basis des genutzten E-Bike-Typs, des Fitnesszustandes des Betreibers;
- • Einbindung von Vorschlägen der Reichweitenerhöhung durch Anzeige von E-Bike-Lademöglichkeiten auf der Route, bzw. Vorschlag von Routen auf Basis der E-Bike-Lademöglichkeiten;
- • Auswertung der Effizienz unterschiedlicher E-Bikes im realen Fahrbetrieb (Effizienz des Antriebs bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten und Steigungen, Rollwiderstandsbeiwert, Luftwiderstandsbeiwert) und Nutzung für Produktvergleiche und Feststellung von maßgeblichen Veränderungen, Effizienzparameter und Mitteilung an Benutzer (z.B. erhöhter Rollwiderstand durch niedrigen Luftdruck im Rad, Ermittlung optimaler Luftdruck für optimalen niedrigen Rollwiderstand).
- • Complete data for the correct evaluation of the fitness results of mobile APPs for fitness operation;
- • Preventing the falsification of data by using e-bikes due to inadequate data collection;
- • Statistical evaluation of user behavior and health data of e-bike drivers, in particular recording of improvement of health status through frequent use;
- • Use of the information for the exact prediction of the range or remaining range of a route planning or development of route suggestions with a longer range;
- • use of the data to develop a user-specific learning algorithm based on the type of e-bike used, the fitness status of the operator;
- • Incorporation of suggestions for increasing range by displaying e-bike charging options on the route, or suggesting routes based on e-bike charging options;
- • Evaluation of the efficiency of different e-bikes in real driving (efficiency of the drive at different vehicle speeds and gradients, rolling resistance coefficient, drag coefficient) and use for product comparisons and determination of significant changes, efficiency parameters and notification to users (eg increased rolling resistance due to low air pressure in the wheel, Determining optimum air pressure for optimum low rolling resistance).
Nachfolgend wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:The invention will be described by means of several embodiments, which are explained in more detail with reference to figures. Hereby show:
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for identical and equivalent parts.
In einer Ausführungsform, wie in
In einem Ausführungsbeispiel werden einige oder alle dieser Daten an einen Server
Das mobile Endgerät
Hierfür umfasst das Fahrzeug-Modul
Der Elektromotor
In einer Ausführungsform werden all diese Sensordaten über einen Fahrzeugbus
Dieses Fahrzeug-Modul
In einem Ausführungsbeispiel wird das Fahrzeug-Modul
- – Fahrzeugleistung (PFZG) bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten (vFZG),
- – Effizienz des Antriebes bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten (vFZG) und Steigungen,
- – Rollwiderstandsbeiwert (f(Fahrwegtyp)),
- – Luftwiderstandsbeiwert cWA.
- Vehicle power (P FZG ) at different vehicle speeds (v FZG ),
- - Efficiency of the drive at different vehicle speeds (v FZG ) and inclines,
- - rolling resistance coefficient (f (type of travel)),
- - drag coefficient cWA.
Der Server
In einem Ausführungsbeispiel sammelt das Fahrzeug-Modul
Die Messung kann in einem Ausführungsbeispiel auch bei Steigungen durchgeführt werden, wenn ein Steigungssensor vorhanden ist. Bei der Auswertung wird eine Fahrwiderstandsgleichung verwendet, die besonders einfach zu lösen ist bei ebener Fahrbahn (d.h. Steigung = 0) und keiner Beschleunigung durch Mensch oder Elektromotor. Besonders bevorzugt wird die Auswertung in einem Zeitraum durchgeführt, bei dem keine Beschleunigung des Fahrrads
Anwendung, die mit den bekannten Geleichungen lösbar ist. Fahrzeuggewicht und Zuladung (d.h. Fahrergewicht) müssen vorgegeben oder ebenfalls empirisch bestimmt werden. Zur Lösung der Gleichung wird der Ist-Geschwindigkeitsverlauf v mit dem berechneten Geschwindigkeitsverlauf, z.B. numerisch gelöst, in dem cr und cw auf Basis der geringsten Abweichung des berechneten Geschwindigkeitsverlaufes vom Ist-Geschwindigkeitsverlauf ermittelt werden.Application using the well-known gelichungen is solvable. Vehicle weight and payload (ie rider weight) must be specified or also determined empirically. To solve the equation, the actual speed curve v is solved numerically with the calculated speed curve, in which cr and cw are determined on the basis of the smallest deviation of the calculated speed curve from the actual speed curve.
Vorzugsweise werden verschiedene Tests in unterschiedlichen Situationen durch das Fahrzeug-Modul
Fahrzeug-Modul
Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen, kann das Fahrzeug-Modul
Bei der Auswertung der Effizienz werden die Ergebnisse der ermittelten Fahrwiderstandsleistung des Fahrzeuges PFZG = f(vFZG) genutzt. Die Fahrwiderstandsleistung wird wie vorab ausgeführt vorzugsweise bei ebener Fahrbahn und bei konstanter Geschwindigkeit ermittelt, wobei der Eingabeparameter der Masse (Fahrzeug und Fahrer) zugrunde gelegt wird. Zur Effizienzermittlung wird die Leistungsentnahme der Batterie Pbat = ibat·Ubat zugrunde gelegt. Die Gesamteffizienz ist somit der Quotient zwischen Antriebsleistung des Fahrzeuges PFZG und der Batterieleistung Pbat. Dieser Quotient ist abhängig vom Schaltzustand des Getriebes SH1 oder SH2. In die Auswertung fließt die menschliche Antriebsleistung PMensch ein, damit eine Korrektur der elektrischen Antriebsleistung vorgenommen werden kann (vgl.
Zudem ist es sinnvoll, unterschiedliche Schaltzustände zu erfassen, damit der Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Übersetzungen erfasst wird. Da der Wirkungsgrad insbesondere bei stufenlosen Getrieben stark abhängig vom Schaltzustand ist und ebenso der Elektromotor unterschiedlich effizient bei unterschiedlichen Drehzahlen, Drehmomenten ist, ist die Einbindung des Schaltzustandes für die Ermittlung eines genauen realen Wirkungsgradkennfeldes von großer Bedeutung. Der Schaltzustand kann rechnerisch aus dem Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl bei Antrieb durch den Elektromotor und/oder aus dem Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Trittfrequenz bei Antrieb durch den Menschen im Betrieb ermittelt werden. Dazu kann auf eine Sensorik verzichtet werden, mit der die Gangstellung ermittelt wird. Dies ist insbesondere bei stufenlosen Getrieben sinnvoll, da dort die Übersetzungsspreizung aufgrund von Fertigungstoleranzen stark streuen kann und eine Sensorik sehr aufwändig ist. Hierzu muss nur plausibilisiert werden, ob der Eingriff durch den Menschen/Motor sicher vorliegt. Dies kann durch einen Mindestdrehmomentschwellenwert beim Motor bzw. Tretmoment sicher abgeprüft werden. Damit kann sichergestellt werden, dass ein Betriebszustand ohne Widerstandskraft des Fahrzeuges nicht zu einer falschen Aussage führt.In addition, it makes sense to record different switching states so that the efficiency is recorded for different translations. Since the efficiency is highly dependent on the switching state, in particular in continuously variable transmissions, and the electric motor is also different in efficiency at different speeds and torques, the integration of the switching state is of great importance for determining an exact real efficiency map. The switching state can be determined by calculation from the ratio of the vehicle speed and the engine speed when driven by the electric motor and / or from the ratio of the vehicle speed and the cadence when driven by humans in operation. This can be dispensed with a sensor with which the gear position is determined. This is particularly useful in continuously variable transmissions, since there can spread the spread spread due to manufacturing tolerances and a sensor is very complex. For this purpose, it must only be plausible whether the intervention by the human / motor is safe. This can be safely checked by a minimum torque threshold for the motor or pedal torque. This can ensure that an operating condition without resistance of the vehicle does not lead to a false statement.
Dieses Wirkungsgradkennfeld kann für Trainingszwecke (z.B. Einstellung einer Motorunterstützung bei einer Wunschgeschwindigkeit für eine Sollleistung des Menschen) verwendet werden und zu einer genauen Vorhersage der Reichweite in Abhängigkeit von der ermittelten durchschnittlichen menschlichen Leistung des Fahrers, die sich erfahrungsgemäß im Betrieb verändert.This efficiency map may be used for training purposes (e.g., setting engine assistance at a desired speed for a desired horsepower) and accurately predicting range in accordance with the determined average human horsepower experienced to change in operation.
Zudem können die Daten für Benchmarking verschiedener E-Bikes verwendet werden und beim Hersteller von E-Bikes für Optimierungszwecke verwendet werden. Diese Daten haben einen erheblichen Wert, da damit die Batteriegröße und somit der maßgebliche Kostentreiber des Fahrzeuges sowie Gewicht des Fahrzeuges optimiert werden kann.In addition, the data can be used for benchmarking various e-bikes and used by the manufacturer of e-bikes for optimization purposes. This data has a significant value because it can be used to optimize the battery size and thus the relevant cost driver of the vehicle and the weight of the vehicle.
In einer Ausführungsform führt das erfindungsgemäße Fahrzeug-Modul
Die Genauigkeit kann dadurch erhöht werden, dass durch Filterung Störungen aus dem Sensorsignal herausgefiltert werden und ein mittlerer Offset des Trittmomentsensors über 360° korrigiert wird bzw. der winkelabhängige Offset ermittelt und mittels einer Kompensationskurve der Offset winkelabhängig korrigiert wird. Mit diesem Verfahren kann ein sehr genauer Drehmomentsensor aus einem ungenauen Messprinzip wie z.B. Einsatz einer magnetisierten Messwelle effektiv kompensiert werden.The accuracy can be increased by filtering out disturbances from the sensor signal by filtering and a mean offset of the torque sensor is corrected by 360 ° or the angle-dependent offset is determined and corrected by means of a compensation curve of the offset angle. With this method, a very accurate torque sensor from an inaccurate measuring principle such as e.g. Use of a magnetized measuring wave can be effectively compensated.
Sofern keine Winkelposition des Trittpedals erfasst wird, ist ein Lernalgorithmus erforderlich, damit der Winkeloffset der richtigen Position zugeordnet ist. Dafür ist ein Tritt ins Leere ohne Gegenmoment (z.B. Antrieb nur durch den Elektromotor) bzw. Rückwärtsdrehen des Trittpedals erforderlich. Dies kann im Betrieb gelernt werden, z.B. bei Fahrten ohne Mittreten bzw. Mittreten ohne Gegenmoment des Fahrzeuges (z.B. durch leichtes Treten um 360° beim Ausrollen des Fahrzeuges). Die Kompensationskurve kann an die Trittfrequenz angepasst werden.Unless an angular position of the pedal is detected, a learning algorithm is required for the angular offset to be assigned to the correct position. For this, a step into the void without counter-torque (for example, drive only by the electric motor) or reverse rotation of the pedal is required. This can be learned in operation, e.g. in the case of journeys without participation or participation without counter-torque of the vehicle (for example by gently pedaling through 360 ° when the vehicle is rolling out). The compensation curve can be adjusted to the cadence.
Zur Vereinfachung des Pedalsensors wird in einem ersten Verfahren die Pedalkraft aus der Trägheitsmasse des Fahrzeuges Θ, der Winkelbeschleunigung α’’ und dem Quadrat der Übersetzung i2 zwischen Pedal und Antriebsrad berechnet. Dazu wird sinnvollerweise ein Beobachter eingesetzt (Kalman-Filter), um die Messgenauigkeit zu verbessern. Diese Information kann im Wesentlichen dafür genützt werden, die Regelung bei einem Pedalsensor mit einseitiger oder keiner Drehmomentmessung zu vereinfachen. Die Information wird genutzt, um die Motorunterstützung in Abhängigkeit der Eingangskraft des Fahrers auf die Pedale zu regeln bzw. eine Regelung zu verfeinern. Damit kann der Pedalsensor deutlich kostengünstiger ausgeführt werden. To simplify the pedal sensor, the pedal force is calculated from the inertial mass of the vehicle Θ, the angular acceleration α '' and the square of the ratio i 2 between the pedal and the drive wheel in a first method. It makes sense to use an observer (Kalman filter) to improve the measurement accuracy. This information can be essentially used to simplify the control in a pedal sensor with one-sided or no torque measurement. The information is used to regulate the engine assistance depending on the input force of the driver on the pedals or to refine a regulation. Thus, the pedal sensor can be made significantly cheaper.
In einem zweiten Verfahren wird bei konstanter Trittfrequenz die menschliche Antriebsleistung Pmensch aus der Fahrzeuggeschwindigkeit vFZG ermittelt, wobei die oben beschriebe und ermittelte Fahrwiderstandskennlinie in Verbindung mit der Kenntnis über die elektrische Antriebskraft PMot und den Getriebewirkungsgrad ηG verwendet wird. Die Antriebsleistung des Menschen (ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrades) ergibt sich aus der Subtraktion der Fahrzeugleistung PFZG und der motorischen Antriebsleistung Pmot·ηG. Die Antriebsleistung muss dann noch durch den Getriebewirkungsgrad ηG2 geteilt werden, damit die Verluste des Antriebes von Pedalen zum Hinterrad berücksichtigt werden.In a second method, the human driving power P human is determined from the vehicle speed v FZG at a constant cadence, using the above-described and determined driving resistance characteristic in conjunction with the knowledge about the electric driving force P Mot and the transmission efficiency η G. The driving power of humans (without consideration of the efficiency) results from the subtraction of the vehicle power P FZG and the motor drive power P mot · η G. The drive power must then be divided by the transmission efficiency η G2 , so that the losses of driving pedals to the rear wheel are taken into account.
Dieses Verfahren ist durch entsprechende genaue Vermessung der Wirkungsgrade des Antriebes, insbesondere der Schaltverluste bei unterschiedlichen Übersetzungen und eines genauen Verfahrens zur Berechnung der elektromotorischen Antriebsleistung aus den Sensordaten des Elektromotors (Phasenstrom, Motordrehzahl) möglich. Da das Motordrehmoment Mmot genau aus dem Phasenstrom iPhase und der Drehmomentkonstante kt ermittelt werden kann (Mmot = kt·iPhase), ist eine genaue Vermessung der Drehmomentkonstante kt dienlich, da Fertigungstoleranzen zu einer Ungenauigkeit bis zu 10% führen. Dies kann bei der Fertigung der Elektromotoren in einem typischen End-of-Line-Test bzw. einer Auswertung der Leerlaufdrehzahl über Back EMF-Auswertung vermessen werden.This method is possible by appropriate accurate measurement of the efficiencies of the drive, in particular the switching losses at different ratios and a precise method for calculating the electromotive drive power from the sensor data of the electric motor (phase current, engine speed). Since the motor torque M mot can be determined precisely from the phase current i phase and the torque constant k t (M mot = k t * i phase ), an exact measurement of the torque constant kt is useful since manufacturing tolerances lead to an inaccuracy of up to 10%. This can be measured during the production of the electric motors in a typical end-of-line test or an evaluation of the idle speed via Back EMF evaluation.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform führt das Endgerät
Die Datenauswertung erfasst z.B. den zeitlich veränderlichen Fitnesslevel, sowie Daten zum Kalorienverbrauch, zur menschliche Leistung, Pulsfrequenz und Trittfrequenz. Hier können Durchschnittswerte sowie die zeitliche Veränderung (vgl. Fitnesslevel) angeben werden. Der Betreiber kann dann seine körperliche Belastung auf unterschiedlichen Streckenabschnitten mit unterschiedlicher Steigung, Routenoberfläche und Geschwindigkeit gut analysieren. Diese Auswertung ist insbesondere für den Betrieb ohne elektrischen Antrieb sehr gut auswertbar und charakterisiert stark die Belastbarkeit des Menschen. Auch diese Information kann gut für den Fitness-Level und Gesundheitszustand genutzt werden.The data evaluation detects e.g. the time-varying fitness level, as well as data on calorie consumption, human performance, pulse rate and cadence. Here, average values as well as the temporal change (see Fitness level) can be indicated. The operator can then analyze his physical load well on different sections with different incline, route surface and speed. This evaluation is very well evaluated especially for operation without electric drive and strongly characterizes the load capacity of humans. This information can also be used well for the fitness level and health status.
Weiterhin können die gewonnenen Informationen zur adaptiven Routenvorhersage genutzt werden. Die Routenvorhersage kann von dem Endgerät
- – eine GPS-Position des Fahrzeugs,
- – Fahrzeugdaten vom Fahrzeug-Modul
40 (menschliche Leitung bzw. Antriebsleistung PMensch und Batterieleistung PBat = iBat·UBat und Ladezustand SOC, Fahrzeuggeschwindigkeit vFZG), - – wesentliche Fahrzeugdaten (Fahrradtyp, Radprofil, aerodynamischer Widerstand)
- – Oberflächenbeschaffenheit und das Streckenprofil (Höhenunterschiede) des benutzten Weges.
- A GPS position of the vehicle,
- - Vehicle data from the vehicle module
40 (human line or drive power P human and battery power P Bat = i Bat · U Bat and charge state SOC, vehicle speed v FZG ), - - essential vehicle data (type of bike, wheel profile, aerodynamic resistance)
- - Surface texture and the route profile (height differences) of the path used.
Mit diesen Daten im Endgerät
Neben der genauen Reichweitenberechnung kann durch das Endgerät
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrrad bicycle
- 22
- Hinterrad rear wheel
- 1010
- Endgerät terminal
- 1414
- Anwendung (App) Application (App)
- 1616
- Anzeige display
- 2020
- Pulssensor pulse sensor
- 4040
- Fahrzeug-Modul Vehicle module
- 4141
- Bluetooth-Einrichtung Bluetooth device
- 4242
- CAN-Bus-Schnittstelle CAN bus interface
- 4343
- Analog-Digital-Wandler Analog to digital converter
- 4444
- Speicher Storage
- 4545
- Recheneinheit computer unit
- 6060
- Antrieb drive
- 6161
- Fahrzeugbus vehicle bus
- 6262
- Steuerung (ECU) Control (ECU)
- 6363
- Batterie battery
- 6464
- Schaltgetriebe manual transmission
- 6565
- Tretwelle (TW) Tretwelle (TW)
- 6666
- Getriebewelle gear shaft
- 67, 67‘, 67‘‘67, 67 ', 67' '
- Getriebe transmission
- 6868
- Elektromotor electric motor
- 6969
- Tretwellensensor Tretwellensensor
- 100100
- Server server
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