CN106660606A - 用于产生坡度值的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于产生坡度值的方法，其具有以下的步骤：‑借助于压力传感器(DS)感测至少两个压力变量和借助于加速度传感器(BS)感测至少一个加速度变量，和‑根据所述至少两个压力变量产生第一坡度值和根据所述至少一个加速度变量产生第二坡度值，和进一步的步骤：根据两个坡度值的商的数值输出所述第一或者第二坡度值。

Description

用于产生坡度值的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于产生坡度值的一种方法和一种设备。
背景技术
从现有技术已知用于确定坡度值的方法，例如用于涉及自行车下方的平面的坡度的坡度值的方法。此外，已知用于处理所测量的信号的设备，其中，根据对在自行车上所产生的测量信号的分析利用可用推断出在自行车下方的平面的坡度。
那么，例如在DE 40 11 560 A1中论述了一种设备，该设备通过电子里程表与摆的组合检测和显示由车辆驶过的高度差和车辆的倾斜。
发明内容
本发明涉及用于产生坡度值的一种方法和一种设备。在此，相互独立地感测至少两个压力变量和至少一个加速度变量。接着，根据至少两个压力变量产生第一坡度值且根据至少一个加速度变量产生第二坡度值。坡度值可以被看作用于进一步数据处理的基值。为了执行所述方法，设备具有处理单元，其中，该处理单元根据两个坡度值的商的数值将一坡度变量作为代表第一或者第二坡度值的信号输出。至少两个压力变量可以借助于气压计传感器感测。至少一个加速度变量可以借助于加速度传感器、优选借助于MEMS传感器感测。
此外，本发明涉及一种自行车、尤其一种电动自行车。在此，自行车包括一种适合用于产生坡度值的设备。优选设备适合用于执行根据本发明的方法。这尤其涉及根据本发明的设备。此外，自行车包括具有根据本发明的设备的系统，其中，该系统具有调节设备，并且，其中，所述调节设备根据所算出的硬度值改变自行车的机械弹簧装置的至少一个弹簧装置参数。
本发明的核心在于，根据两个坡度值的商的数值输出第一或者第二坡度值。在此，尤其对于商大于1的情况，将第一坡度值作为输出值输出，并且对于商小于1的情况，将第二坡度值作为输出值输出。
替代地，可以根据两个坡度值之间的差输出第一或者第二坡度值。此外，替代地，可以根据第一和第二坡度值以及多个车辆参数输出第一或第二坡度值。车辆参数可以涉及自行车的速度和/或车道情况。替代地，可以根据加权函数输出第一或者第二坡度值。除了坡度值之外，加权函数考虑另外的变量如自行车的速度或者关于机械弹簧装置的信息。
本发明的背景在于，可以借助于加速度传感器与速度无关地并且也在自行车的静止状态下求取坡度值，因为测量自行车相对于重力加速度方向的倾斜。在静止状态下测量坡度的这种可能性的背景在于，也总是通过加速度传感器测量重力加速度并且在进一步的考虑中算出重力加速度的值。借助于重力加速度的矢量的方向，也可以由加速度传感器确定竖直的空间轴线。如果加速度传感器的位态改变，例如由于传感器转动，与根据重力加速度所导出的空间轴线相对于重力加速度的矢量方向的倾斜相结合，则可以根据所测量的加速度的改变确定传感器的倾斜角度。所输出的坡度值可以被使用于调控马达，其中，所述马达可以使用于运行电动自行车。坡度越大，则由马达对电动自行车的支持越大。此外，所输出的坡度值可以被使用在运动显示的框架下，以便例如确定在自行车运行时的能量花费。在自行车运行时的能量花费的确定的背景是，在坡度较高的情况下，自行车的骑行者必须施加较高的力，以便驱动自行车。驾驶员必须施加的力越高，则其能量花费也越高。
根据本发明的一种实施方式，根据两个坡度值的商输出代表自行车部件的机械弹簧装置的硬度值的信号。替代地，也可以根据两个坡度值的差输出该信号。机械弹簧装置可以涉及前轴弹簧装置、后轴弹簧装置或者鞍座弹簧装置。
根据本发明的一个实施方式，根据按照模型所算出的硬度值调节机械弹簧装置的至少一个弹簧参数。所述弹簧参数可以涉及机械式弹簧装置的减振。为了调节弹簧参数，尤其设置调节设备。在此，调节设备可以涉及马达、尤其电动机，或者涉及用于改变液体的物理状态的设备。为了改变物理状态，可以改变例如液体的压力、温度或者粘度。调节设备例如布置在自行车的前轴弹簧上和/或后轴弹簧和/或鞍座弹簧装置上。
相应于本发明的另一种构型方式，为了感测至少两个压力变量，将压力传感器布置在自行车的转向杆上。
相应于本发明的另一种构型方式，为了感测至少一个加速度变量，将加速度传感器布置在自行车的变速器单元中和/或自行车的马达中。马达尤其涉及电动自行车的中级马达(Mittelmotor)。
本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。
附图说明
附图示出：
图1借助于加速度传感器所求取的坡度变量和借助于至少两个压力传感器所求取的第二坡度变量之间的相互关系的示意性的示图；
图2根据本发明的自行车的示意性的示图；
图3根据本发明的设备的示意性的示图；
图4根据本发明的方法的示意性的示图。
具体实施方式
以下参照一些实施方式解释本发明，从所述实施方式可以得出另外的创造性的特征。在附图中示出一些实施例。
在图1中示意性地示出传感器信号SG和平面的实际坡度ST之间的相互关系，所述传感器信号代表来自传感器信息的、自行车下方的平面的坡度。以101示出已根据加速度传感器感测的坡度变量的变化曲线。以102示出已根据至少两个压力传感器感测的坡度变量的变化曲线。坡度变量为代表坡度值的信号。直到一确定的、与加速度传感器类型有关的坡度值，两个坡度变量与实际坡度在最大程度上相一致。从该坡度值起，根据加速度传感器所求取的坡度值位于实际坡度之上。此外，根据压力传感器所确定的坡度变量相当于实际坡度。在坡度变量的变化曲线101和102之间的差别主要由此造成：在自行车恰好在驶上坡道的情况下，负载分布向后轴(Hinterachse)方向移动。由此，在行驶运行时，根据加速度传感器比根据压力传感器求取更大的坡度。背景是，由于在后轴上的负载的提高，安装在前轴上的弹簧装置相互分离，这导致自行车相对于其地面并且相对于重力加速度的方向倾斜。由此，在由于驶上坡道引起后轴上的负载提高的情况下，加速度传感器测量较大的坡度。反之，压力传感器仅仅测量几乎不被自行车倾斜影响的至少两个位置上的压力差。因此，借助于压力传感器的坡度测量更可能相当于实际坡度。在正常的行驶运行期间，两个坡度变量可以相互比较。两个坡度变量的差或者商可以通过查阅表表明。所求取的两个坡度变量的大的差可以表明，或者存在着自行车的弹簧装置的非常软的调定，因为弹簧装置轻易地相互分离，或者另一方面，存在着充满弹性的自行车，因为自行车的倾斜由于太软的前轴弹簧装置和由于后轴弹簧装置进一步加强。
关于太软的机械弹簧装置的信息可以向骑行者提供或者在机械弹簧装置可自动地调节的情况下作为信息利用。在可自动调节的机械弹簧装置的情况下，可以使用所述信息来调节机械弹簧装置。如果坡度变量之间的差有规律地改变，则这可能表示，不同的骑行者使用同样的自行车。该信息可以例如被存储并且主要在维修情况下被使用于分析，因为根据所述信息可以确定自行车的可能的、与骑行者重量有关的磨损。
此外，关于机械弹簧装置的信息以及对不同行驶状况下的两个坡度变量的分析可以被使用于，产生坡度值，所述坡度值可以被使用于显示或者使用于调控马达。总的来说，为此，一般性地列出一个函数：
α＝f(αbaro,αacc,v,kFeder,p) (1)
其中，α为输出的坡度，αbaro为通过气压计压力传感器所算出的坡度，αacc为由加速度传感器所代表的坡度，v为车辆速度并且kFeder为弹簧刚性且p为另外的自行车参数和车道参数如车道情况。在一种优选的情况下，该函数的内容可以是：
α＝Aαbaro+B(αacc+C) (2)
在此，A和B为权重因子，所述权重因子总和得到1。C为修正项，该修正项修正加速度传感器的值并且根据之前所确定的查阅表求取。如果确定，在整个坡度范围上不出现由气压计压力传感器和加速度传感器的所求取的坡度之间的差异，则弹簧装置可能硬地调定或者必要时不存在。由此，在行驶期间，加速度传感器的值主要可以作为坡度参考使用，所述坡度参考被使用于调节和显示。因此，在等式(2)中，对于权重因子，得出A＝0和B＝1。相同的加权也在v＝0km/h的情形下进行，因为值αbaro不可用。
在其它的情况下，加速度传感器和气压计压力传感器之间的差总是在整个区域上出现，在这种情况下，仅仅使用压力传感器的值，因为该值在很大程度上与弹簧叉(Federgabel)的大小无关。那么，对于权重因子，在等式(2)中得出A＝1和B＝0。
在确定的情况下，可能的是，气压计压力传感器或者加速度传感器根据情形输出更可靠的信号。当例如进行越野行驶或者强烈地加速时，加速度传感器可能被干扰并且气压计压力传感器的信号更可靠。在其它的情况下如优选在平坦的车道上和在坡度小的情况下，加速度传感器通常提供与气压计传感器相比更可靠的信号。
在图2中示意性地示出根据第一实施方式的、根据本发明的自行车。用F表示自行车。用DS表示压力传感器。用FG表示弹簧叉。用M表示马达。用AE表示驱动单元，其中，在驱动单元AE中可以布置加速度传感器BS。用V表示用于产生坡度值的设备。设备V包括VA表示的处理单元。处理单元VA例如安装在自行车F的转向杆上并且适合用于执行根据本发明的方法。
在图3中示意性地示出用于产生坡度值的设备V。设备V具有用于执行根据本发明的方法的处理单元VA。处理单元VA感测用传感器求取的信号。所述信号可以借助于传感器BS和传感器DS感测并且向处理单元VA传递。传感器BS可以涉及加速度传感器。传感器DS可以涉及压力传感器。处理单元VA产生坡度变量作为信号，其中，坡度变量代表坡度值。
坡度变量可以由处理单元VA输出并且向显示装置A传递并且在那里作为坡度值示出。为了产生控制信号，马达控制装置可以位于处理单元VA内部或者外部。控制信号可以向马达M传递。马达M可以被使用于电动自行车的运行，马达M尤其可以被使用于电动自行车在从停止状态出发的起动期间的运行。另外地产生的控制信号可以向调节设备E传递；为了产生这些另外的信号，调节控制装置可以位于处理单元VA内部或外部。调节设备E可以被使用于调节自行车的机械弹簧装置。此外，坡度值可以被传递到存储设备S并且在那里被存储。在存储设备S中所存储的坡度值可以被使用于分析目的。
在图4中示意性地示出根据本发明的方法。该方法自动地引入。在感测步骤1中，感测至少两个压力变量和至少一个加速度变量。在紧随其后的产生步骤2中，根据至少两个压力变量产生坡度值和根据至少一个加速度变量产生另外的坡度值。在紧随其后的检验步骤3中，检验要输出这两个坡度值中的哪个。为此目的，产生第二坡度值与第一坡度值的商。在输出步骤4中，根据该商的数值输出或者存储第一或第二坡度值。优选所述输出在转速表的显示设备上进行。在结束步骤5中结束方法。该方法在结束步骤6之后重复。

Claims (8)

1.用于产生坡度值的方法，其具有以下的步骤：
-借助于压力传感器(DS)感测至少两个压力变量和借助于加速度传感器(BS)感测至少一个加速度变量，和
-根据所述至少两个压力变量产生第一坡度值和根据所述至少一个加速度变量产生第二坡度值，
其特征在于以下步骤：
-根据两个坡度值的商的数值输出第一或者第二坡度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于另外的步骤：
-根据两个坡度值的商输出机械弹簧装置(FG)的所算出的硬度值。
3.用于调控调节设备(E)的方法，该方法包括根据权利要求2所述的方法步骤，其特征在于步骤：
-根据所述算出的硬度值改变所述机械弹簧装置(FG)的至少一个弹簧参数。
4.用于产生坡度值的设备(V)，其具有处理单元(VA)，该处理单元尤其适合用于执行根据权利要求1至3所述的方法，并且，其中，所述处理单元(VA)
-感测用传感器求取的至少两个压力变量和用传感器求取的至少一个加速度变量，和
-根据所述至少两个压力变量产生第一坡度值和根据所述至少一个加速度变量产生第二坡度值，其特征在于，
-所述处理单元(VA)根据两个坡度值的商的数值输出代表所述第一或第二坡度值的信号。
5.根据权利要求4所述的设备(V)，其特征在于，所述处理单元(VA)根据两个坡度值的商的数值输出代表机械弹簧装置(FG)的硬度值的信号。
6.系统，该系统包括根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述系统具有调节设备(E)，并且，其中，所述调节设备(E)根据所述算出的硬度值改变所述机械弹簧装置(FG)的至少一个弹簧参数。
7.自行车(F)，优选电动自行车，其包括根据权利要求4至5中任一项所述的设备(V)。
8.根据权利要求7所述的自行车(F)，其具有根据权利要求6所述的系统。
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