DE102011082086A1 - Electrically assisted bicycle and method for adjusting power and / or torque during operation of a bicycle - Google Patents

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Thomas Mehlis
Raphael Fischer
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Abstract

Es ist ein elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) offenbart. Das Fahrrad (100) umfasst mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor (10) und eine Vielzahl am Fahrrad (100) angebrachter Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24). Insbesondere ist eine Steuer-/Regeleinheit (12) vorgesehen ist, die die Signale von der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) empfängt, wobei die Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) für die Bestimmung von Fahrbahneigenschaften ausgestaltet sind. Mit der Steuer-/Regeleinheit (12) ist somit in Abhängigkeit von den Fahrbahneigenschaften die von dem mindestens einen elektrischen Motor (10) bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsmoment einstellbar. Ferner ist ein Verfahren zum Einstellen einer Leistung und/oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads (100) mit mindestens einem unterstützenden elektrischen Motor (10) offenbart.It is an electrically assisted bicycle (100) disclosed. The bicycle (100) comprises at least one supporting electric motor (10) and a plurality of sensors (14, 16, 18, 20, 22, 24) mounted on the bicycle (100). In particular, a control unit (12) is provided which receives the signals from the plurality of sensors (14, 16, 18, 20, 22, 24), wherein the plurality of sensors (14, 16, 18, 20, 22, 24) are designed for the determination of roadway properties. Thus, depending on the roadway characteristics, the drive power and / or drive torque provided by the at least one electric motor (10) can be adjusted with the control / regulating unit (12). Further, a method of adjusting power and / or torque in operation of a bicycle (100) having at least one assistive electric motor (10) is disclosed.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, das mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor umfasst. Am Fahrrad ist ferner eine Vielzahl von Sensoren angebracht. Insbesondere ist dabei eine Steuer-/Regeleinheit vorgesehen, die die Signale von der Vielzahl der Sensoren empfängt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Einstellen einer Leistung und/oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads mit mindestens einem unterstützenden elektrischen Motor.The present invention relates to an electrically assisted bicycle comprising at least one assistive electric motor. The bicycle also has a plurality of sensors mounted. In particular, a control unit is provided which receives the signals from the plurality of sensors. The present invention further relates to a method of adjusting power and / or torque in the operation of a bicycle having at least one assistive electric motor.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Fahrräder der eingangs beschriebenen Art sind im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Dabei ist zwischen zwei verschiedenen Typen von Fahrrädern mit mindestens einem elektrischen Motor zu unterscheiden, nämlich den E-Bikes und den Pedelecs.Bicycles of the type described above are well known and commonly used in the art. It is to distinguish between two different types of bicycles with at least one electric motor, namely the e-bikes and pedelecs.

Ein E-Bike verfügt über zwei voneinander unabhängige Antriebssysteme. Man kann sowohl durch Treten als auch durch reine Motorleistung mit dem Fahrrad fahren. Möglich ist aber auch ein Mischbetrieb. Die Kraftunterstützung erfolgt ähnlich wie beispielswiese bei einem Motorrad oder ähnlichem über einen Drehgriff am Lenkrad.An e-bike has two independent drive systems. You can ride both by pedaling and by pure engine power by bike. But it is also possible a mixed operation. The power assistance is similar to, for example, in a motorcycle or the like via a rotary handle on the steering wheel.

Beim Pedelec hingegen, auch Electrically Power-Assisted Cycle (EPAC) genannt, hat der elektrische Motor nur eine unterstützende Funktion und schaltet sich ausschließlich beim Treten hinzu. Wie stark diese Unterstützung sein soll, kann über manuelle als auch automatische Schaltungen eingestellt werden. Gerade wegen diesen Schaltern, Gasgriffen und ggf. weiteren an den Fahrrädern angebrachten Displays, die während des Radfahrens eingestellt werden müssen, kann dies durch eine Fehlbedienung bzw. durch ein Abwenden vom Fahrgeschehen zu Unfällen führen.In Pedelec, however, also called Electrically Power-Assisted Cycle (EPAC), the electric motor has only a supporting function and turns on only when pedaling. How strong this support should be, can be set via manual as well as automatic circuits. Precisely because of these switches, throttle handles and possibly other attached to the bikes displays that need to be set during cycling, this can lead to accidents by incorrect operation or by turning away from the driving.

So offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 054 756 A1 ein elektrisches Fahrrad mit einem wiederaufladbaren Energiespeicher und einer Steuer-/Regeleinheit mit einem integrierten Neigungs- und Geschwindigkeitssensor. Die Steuer-/Regeleinheit ist zur Energieversorgung ebenso wie der elektrische Motor am Energiespeicher angeschlossen. Der Neigungssensor erfasst dabei Neigungen, welche zu einer Seite des elektrischen Fahrrads gerichtet sind, d. h. Neigungen des Fahrrads nach links oder rechts zur Fahrtrichtung. Basierend auf den Werten der erfassten Neigung sowie Werten des Geschwindigkeitssensors steuert die Steuer-/Regeleinheit den elektrischen Motor. Somit kann bei einem Überschreiten eines vorgegebenen und in der Steuer-/Regeleinheit gespeicherten Sollwerts einer seitlichen Neigung die Steuer-/Regeleinheit die Antriebsleistung des elektrischen Motors entweder reduzieren oder den elektrischen Motor abstellen oder den elektrischen Motor zu einem Generator umschalten, so dass der elektrische Motor eine Bremsleistung bereitstellt.Thus, the German Offenlegungsschrift discloses DE 10 2009 054 756 A1 an electric bicycle with a rechargeable energy storage and a control unit with an integrated tilt and speed sensor. The control unit is connected to the power supply as well as the electric motor to the energy storage. The inclination sensor detects inclinations, which are directed to a side of the electric bicycle, ie inclinations of the bicycle to the left or right to the direction of travel. Based on the values of the detected inclination and values of the speed sensor, the control unit controls the electric motor. Thus, upon exceeding a predetermined lateral tilt angle setpoint stored in the control unit, the control unit may either reduce the drive power of the electric motor or shut off the electric motor or switch the electric motor to a generator such that the electric motor provides a braking power.

Ferner beschreibt die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 010 875 U1 einen vollautomatisch angesteuerten Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass an einem Fahrrad eine Vielzahl von Sensoren angebracht sind, wie ein hallsensorgesteuerter Schwellwerteinschalter, ein Steigungserkennungssensor, ein Gegenwinderkennungssensor, ein Sturzerkennungssensor, eine automatische Akkupack-Abschaltung abgeleitet aus der Tretarmsensorik und eine Trittstärkennachführung. Durch diese Vielzahl der Sensoren lassen sich verschiedenste Fahrsituationen und Fahrstreckenverläufe erkennen. Sie sind über eine Steuer-/Regeleinheit mit dem Elektromotor verbunden, so dass in Abhängigkeit von den erfassten Daten durch die Sensoren die Antriebsleistung des Elektromotos einstellbar ist.Furthermore, the German Utility Model describes DE 20 2010 010 875 U1 a fully automatic controlled electric motor, which is characterized in that a variety of sensors are mounted on a bicycle, such as a Hall sensor controlled Threshold, a slope detection sensor, a headwind detection sensor, a fall detection sensor, an automatic battery pack shutdown derived from the pedal arm and a Kittstärknachachführung. Due to this large number of sensors, a wide variety of driving situations and routes can be identified. They are connected via a control / regulating unit to the electric motor, so that the drive power of the electric motor is adjustable in dependence on the detected data by the sensors.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein elektrisch unterstütztes Fahrrad zu schaffen, das ein an die Fahrbahneigenschaften und/oder den Streckenverlauf angepasstes Radfahren ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide an electrically assisted bicycle that allows adapted to the road characteristics and / or the route cycling.

Die Aufgabe wird durch ein elektrisch unterstütztes Fahrrad gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The object is achieved by an electrically assisted bicycle comprising the features of claim 1.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zum Einstellen einer Leistung und/oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads mit mindestens einem unterstützenden elektrischen Motor zu schaffen, mit dem ein Radfahren angepasst an die Fahrbahneigenschaften und/oder den Streckenverlauf ermöglicht wird.A further object of the invention is also to provide a method for adjusting a power and / or a torque during operation of a bicycle with at least one supporting electric motor, with which cycling is made possible adapted to the road characteristics and / or the route.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Einstellen einer Leistung beim Betrieb eines Fahrrads gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst.The object is achieved by a method for adjusting a performance in the operation of a bicycle, which comprises the features of claim 9.

Das erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Fahrrad umfasst mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor, so dass die Erfindung für Fahrräder vorgesehen ist, die sowohl mittels Tretkraft als auch mit dem mindestens einen elektrischen Motor fahrbar sind. Dabei ist der mindestens eine elektrische Motor mit mindestens einem Antriebsrad des Fahrrads mechanisch gekoppelt und treibt dieses an. Denkbar ist aber auch, dass der mindestens eine elektrische Motor als ein Generator fungiert und somit einen Energiespeicher des Fahrrads aufladen kann. Der mindestens eine elektrische Motor kann dabei entweder das Vorder- oder Hinterrad antreiben. Denkbar ist aber auch, dass zwei elektrische Motoren vorgesehen sind, d. h. ein elektrischer Motor treibt das Vorderrad und ein elektrischer Motor treibt das Hinterrad an.The electrically assisted bicycle according to the invention comprises at least one supporting electric motor, so that the invention is intended for bicycles, which are mobile both by treading force and with the at least one electric motor. In this case, the at least one electric motor is mechanically coupled to at least one drive wheel of the bicycle and drives it. It is also conceivable that the at least one electric motor acts as a generator and thus can charge an energy storage of the bicycle. The at least one electric motor can drive either the front or rear wheel. It is also conceivable that two electrical Engines are provided, ie an electric motor drives the front wheel and an electric motor drives the rear wheel.

An dem erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Fahrrad ist eine Vielzahl von Sensoren angebracht. Ferner ist eine Steuer-/Regeleinheit vorgesehen ist, die die Signale von der Vielzahl der Sensoren empfängt und in entsprechende Steuersignale für den mindestens einen elektrischen Motor bzw. Generator umsetzt.At the electrically assisted bicycle according to the invention a plurality of sensors is mounted. Further, a control unit is provided which receives the signals from the plurality of sensors and converts them into corresponding control signals for the at least one electric motor or generator.

Erfindungsgemäß ist die Vielzahl der Sensoren für die Bestimmung von Fahrbahneigenschaften ausgestaltet. Durch die Erfassung der Fahrbahneigenschaften ist mit der Steuer-/Regeleinheit in Abhängigkeit von den Fahrbahneigenschaften die von dem mindestens einen elektrischen Motor bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment einstellbar, so dass ein variabler Anteil an elektrischer Antriebsleistung dem Motor zugegeben bzw. mit dem Generator aus der mechanischen Energie elektrische Energie gewonnen wird. Insbesondere erfasst ein erster Sensor eine Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn, ein zweiter Sensor eine Feuchtigkeit auf der Fahrbahn, ein dritter Sensor Drehzahlen im Vorderrad und ein vierter Sensor Drehzahlen im Hinterrad. Die mit dem dritten und vierten Sensor ermittelten Drehzahlen, sind zur Ermittlung eines Schlupfes vorgesehen.According to the invention, the multiplicity of sensors are designed for the determination of roadway characteristics. As a result of the detection of the roadway characteristics, the drive power and / or drive torque provided by the at least one electric motor can be adjusted with the control unit as a function of the roadway characteristics, so that a variable proportion of electrical drive power is added to the engine or with the generator from the mechanical energy electrical energy is gained. In particular, a first sensor detects a ground condition of a road, a second sensor a humidity on the road, a third sensor speeds in the front wheel and a fourth sensor speeds in the rear wheel. The speeds determined with the third and fourth sensors are provided for determining a slip.

Vorzugsweise wird für den ersten Sensor zur Erfassung einer Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn ein Beschleunigungssensor verwendet, da dieser Stöße oder dgl. auf das Fahrrad misst. Sehr geringe Stöße lassen auf eine sehr gute Straßenfahrbahn schließen. Für Schotterpisten oder Kopfsteinpflaster können Erschütterungen gemessen werden, um in Zukunft Rückschlüsse darauf ziehen zu können. Der erste Sensor kann im Vorderrad, im Hinterrad, im Fahrradschwerpunkt oder sogar in einem Tretlager des Fahrrads angebracht sein. Hinzu lassen sich neben der reinen Erkennung der Bodenbeschaffenheit durch den ersten Sensor auch aktiv Bodenwellen kompensieren.Preferably, an acceleration sensor is used for the first sensor for detecting a ground condition of a road, since it measures shocks or the like on the bicycle. Very low shocks suggest a very good road lane. For gravel roads or cobblestones shaking can be measured in order to draw conclusions in the future. The first sensor may be mounted in the front wheel, in the rear wheel, in the center of gravity or even in a bottom bracket of the bicycle. In addition to the pure detection of the soil conditions by the first sensor, it is also possible to actively compensate for bumps.

Der zweite Sensor zur Erfassung der Feuchtigkeit auf der Fahrbahn, ist derart am Fahrrad angeordnet, dass er Spritzwasser von der Straßenfahrbahn detektieren kann. Hierbei ist ausschlaggebend, dass nicht der aktuelle Niederschlag gemessen wird, sondern das auf der Straßenfahrbahn befindliche Wasser. Da eine feuchte oder nasse Fahrbahn die Haftreibung des Fahrrads zur Straße deutlich verringert, ist es von besonderem Vorteil, einen derartigen Sensor am Fahrrad zu haben, der die Fahrbahneigenschaft erfasst und mit der Steuer-/Regeleinheit die Geschwindigkeit des Fahrrads bei einer nassen Fahrbahn verringert wird, so dass Unfälle aufgrund nasser Fahrbahnen vermieden werden können. Ebenso kann der dritte und vierte Sensor zur Ermittlung des Schlupfes Unfälle verhindern, da sehr geringer Schlupf auf eine Fahrbahn mit sehr hohem Grip schließen lässt, während ein hoher Schlupf auf einen weichen Untergrund, wie beispielsweise Sand oder eine glatte Fahrbahn, wie z. B. Eis, schließen lässt. Bei einer sandigen oder eisigen Fahrbahn kann somit die Geschwindigkeit des Fahrrads durch eine geringere Antriebsleistung reduziert werden. Außerdem wird eine geringere Kraft auf die Fahrbahn durch eine nach unten gesetzte Obergrenze für das Antriebsdrehmoment des Motors übertragen, so dass es bei der Erfindung vor allem von Vorteil ist, bei einem schlechten Untergrund der Fahrbahn auch das Drehmoment des mindestens einen elektrischen Motors variabel einstellen zu können.The second sensor for detecting the moisture on the road is arranged on the bicycle so that it can detect splashing water from the road lane. Here it is crucial that not the current precipitation is measured, but the water located on the roadway. Since a wet or wet road significantly reduces the static friction of the bicycle to the road, it is particularly advantageous to have such a sensor on the bicycle, which detects the lane property and with the control unit, the speed of the bicycle is reduced in a wet road so that accidents due to wet roads can be avoided. Likewise, the third and fourth sensor for determining the slip can prevent accidents, since very low slip on a roadway with very high grip can conclude, while a high slip on a soft ground, such as sand or a smooth road surface such. As ice, can close. In a sandy or icy road, the speed of the bicycle can thus be reduced by a lower driving power. In addition, a lower force is transmitted to the road through a set upper limit for the drive torque of the engine, so that it is particularly advantageous in the invention to adjust the torque of the at least one electric motor variable at a poor surface of the road can.

In einer ersten Ausführungsform erfasst ferner ein fünfter Sensor einen Lenkwinkel des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung und/oder mindestens ein sechster Sensor eine Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung. Ebenfalls ist hier durch die Erfassung des Lenkwinkels und der Neigung mit der Steuer-/Regeleinheit in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel und/oder von der Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung zusätzlich die von dem mindestens einen elektrischen Motor bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment einstellbar, so dass auch mit dieser Ausführungsform die dem mindestens einem Motor zugeführte elektrische Leistung entsprechend den äußeren Bedingungen variiert wird.In a first embodiment, furthermore, a fifth sensor detects a steering angle of the bicycle transversely to the direction of travel and / or at least a sixth sensor detects an inclination of the bicycle transversely to the direction of travel. Likewise, by detecting the steering angle and the inclination with the control unit in dependence on the steering angle and / or the inclination of the bicycle transversely to the direction of travel, the drive power and / or drive torque provided by the at least one electric motor can also be adjusted that also with this embodiment, the electrical power supplied to the at least one motor is varied according to the external conditions.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann in vorteilhafter Weise die Anpassung der Leistung und/oder des Drehmoments an einen erfaßten Fahrstreckenverlauf sowie die erfaßten Fahrbahneigenschaften erreicht werden. Neben einem sicheren und benutzerfreundlichen wird dadurch auch ein energieeffizientes Radfahren ermöglicht.With the solution according to the invention, the adaptation of the power and / or the torque to a detected route course and the detected road properties can be achieved in an advantageous manner. In addition to a safe and user-friendly, it also enables energy-efficient cycling.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Erfassen von beispielsweisen sandigen oder nassen Fahrbahnen sowie kurvigen Fahrbahnverläufen und eine an die Fahrbahneigenschaften sowie den Fahrstreckenverlauf angepasste Geschwindigkeit durch den mindestens einen elektrischen Motor, ein sicheres und benutzerfreundliches Radfahren gewährleistet ist. Insbesondere kann auch durch eine Reduzierung einer Geschwindigkeit Energie eingespart werden, so dass mit der Erfindung auch ein energieeffizientes Fahrrad geschaffen ist. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn mindestens einer der Motoren auch als Generator betreibbar ist, so dass mittels Rekuperation elektrische Energie aus der mechanischen Energie (z. B. beim Bremsen) gewonnen werden kann.Another advantage of the invention is that a secure and user-friendly cycling is ensured by the detection of example sandy or wet roads and winding roadways and adapted to the road characteristics and the route course speed through the at least one electric motor. In particular, energy can also be saved by reducing a speed, so that the invention also provides an energy-efficient bicycle. For this purpose, it is advantageous if at least one of the motors can also be operated as a generator so that electrical energy can be recovered from the mechanical energy (eg during braking) by means of recuperation.

Im Besonderen sind der dritte Sensor und vierte Sensor zur Erfassung der Drehzahlen zusammen mit dem fünften Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung und dem mindestens einen sechsten Sensor zur Erfassung der Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung auch dafür vorgesehen, dass sie einen Kurvenschlupf ermitteln.In particular, the third sensor and fourth sensor for detecting the speeds together with the fifth sensor for detecting the steering angle of the bicycle transversely to the direction of travel and the at least one sixth sensor for detecting the inclination of the bicycle transversely to the direction of travel also provided to determine a curve slip.

Insbesondere ist die Steuer-/Regeleinheit mit der Vielzahl der Sensoren verbunden, so dass aus mindestens einem erfassten Wert von mindestens einem der Vielzahl der Sensoren die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment des mindestens einen elektrischen Motors in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrrades verändert ist. Dabei ist die Steuer-/Regeleinheit derart eingestellt, dass die Antriebsleistung und/oder oder das Antriebsdrehmoment von dem mindestens einen elektrischen Motor zu reduzieren oder den mindestens einen elektrischen Motor abzuschalten ist, wenn mindestens einer von der Vielzahl der Sensoren einen Wert erfasst, welcher über einen vordefinierten Schwellenwert liegt.In particular, the control unit is connected to the plurality of sensors, such that from at least one detected value of at least one of the plurality of sensors, the drive power and / or drive torque of the at least one electric motor is changed as a function of the speed of the bicycle. In this case, the control unit is set such that the drive power and / or the drive torque from the at least one electric motor to reduce or turn off the at least one electric motor when at least one of the plurality of sensors detects a value, which a predefined threshold.

In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine elektrische Motor mit einer durch einen Generator erzeugten elektrischen Energie und/oder der elektrischen Energie betreibbar, die einem wiederaufladbaren Energiespeicher entnommen wird. Die Steuer-/Regeleinheit ist derart ausgestaltet, dass in Abhängigkeit von den vom Sensor gelieferten Daten die Energieverteilung zwischen Generator, Motor und dem aufladbaren Energiespeicher entsprechend geregelt wird.In a further embodiment, the at least one electric motor is operable with an electrical energy generated by a generator and / or the electrical energy which is taken from a rechargeable energy store. The control / regulating unit is designed such that, depending on the data supplied by the sensor, the energy distribution between the generator, the motor and the rechargeable energy store is regulated accordingly.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen einer Leistung oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads mit mindestens einem unterstützenden elektrischen Motor umfasst die folgenden Schritte: Es wird eine Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn mit einem ersten Sensor, eine Feuchtigkeit auf der Fahrbahn mit einem zweiten Sensor, Drehzahlen im Vorderrad durch einen dritten Sensor und im Hinterrad durch einen vierten Sensor, ein Lenkwinkel des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung mit einem fünften Sensor und eine Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung mit mindestens einem sechsten Sensor erfasst. Dann wird ein Schlupf aus den vom dritten Sensor und vierten Sensor ermittelten Drehzahlen und ein Kurvenschlupf aus den Drehzahlen vom dritten Sensor und vierten Sensor zusammen mit den fünften Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung und dem mindestens einen sechsten Sensor zur Erfassung der Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung ermittelt, so dass dann anschließend in Abhängigkeit von den erfassten und ermittelten Werten von mindestens einem von der Vielzahl der Sensoren die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment des mindestens einen elektrischen Motors mit einer Steuer-/Regeleinheit gesteuert wird.The inventive method for adjusting a power or a torque when operating a bicycle with at least one supporting electric motor comprises the following steps: It is a ground condition of a roadway with a first sensor, a moisture on the road with a second sensor, speeds in the front wheel a third sensor and detected in the rear wheel by a fourth sensor, a steering angle of the bicycle transversely to the direction of travel with a fifth sensor and an inclination of the bicycle transversely to the direction of travel with at least one sixth sensor. Then, a slip is detected from the rotational speeds determined by the third sensor and the fourth sensor and a cam slip from the rotational speeds of the third sensor and the fourth sensor together with the fifth sensor for detecting the steering angle of the bicycle transversely to the direction of travel and the at least one sixth sensor for detecting the inclination of the bicycle is determined transversely to the direction of travel, so that then then in dependence on the detected and determined values of at least one of the plurality of sensors, the drive power and / or drive torque of the at least one electric motor is controlled by a control / regulating unit.

Die Leistung des Fahrrads mit dem mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor ist gemäß diesem Verfahren an kurvige Fahrstreckenverläufe sowie an verschiedene Fahrbahneigenschaften, wie beispielsweise sandige oder nasse Fahrbahnen, anpassbar. Dadurch gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren ein sicheres, benutzerfreundliches und energieeffizientes Radfahren.The performance of the bicycle with the at least one supporting electric motor according to this method is adaptable to curvy routes as well as to different roadway characteristics, such as sandy or wet roads. As a result, the method according to the invention ensures safe, user-friendly and energy-efficient cycling.

Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:In the following, the invention and its advantages will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Fahrrads mit einem unterstützenden elektrischen Motor; und 1 a schematic view of the invention electrically assisted bicycle with a supporting electric motor; and

2 eine schematische Darstellung eines Lenkwinkels und einer Neigung des Fahrrads quer zur Fahrtrichtung (Fahrtrichtung ist aus der Zeichenebene heraus gerichtet), die ein an dem erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Fahrrad nach 1 angebrachter fünfter Sensor und/oder mindestens ein sechster Sensor ermittelt. 2 a schematic representation of a steering angle and an inclination of the bicycle transversely to the direction of travel (direction of travel is directed out of the plane), the one to the invention electrically assisted bicycle after 1 attached fifth sensor and / or at least a sixth sensor detected.

In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Fahrrad und das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen einer Leistung und/oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads ausgestaltet sein kann und sind nicht als abschließende Begrenzung zu verstehen. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.In the figures, identical reference numerals are used for the same or equivalent elements of the invention. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments are merely examples of how the electrically assisted bicycle of the invention and the inventive method for adjusting power and / or torque may be configured in the operation of a bicycle, and are not to be construed as an exhaustive limitation. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.

1 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Fahrrads 100 mit mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor 10, der in der hier dargestellten Ausführungsform mit einem Hinterrad 34 mechanisch gekoppelt ist und dieses antreibt. Eine Steuer-/Regeleinheit 12 kann den elektrischen Motor 10 derart schalten, dass dieser von dem Hinterrad 34 angetrieben wird und somit als Generator 44 fungiert, so dass bei einer Rekuperation (Abbremsen des Fahrrads) einem aufladbaren Energiespeicher 46 die gewonnene elektrische Energie zugeführt werden kann, d. h. die Steuer-/Regeleinheit 12 ist für das Energiemanagement verantwortlich und regelt ferner, ob der Motor 10 als Elektromotor oder als Generator 44 betreibbar ist. 1 shows a schematic view of the electrically assisted bicycle according to the invention 100 with at least one supporting electric motor 10 in the embodiment shown here with a rear wheel 34 is mechanically coupled and this drives. A control unit 12 can the electric motor 10 turn that off of the rear wheel 34 is driven and thus as a generator 44 acts, so that during a recuperation (braking of the bicycle) a rechargeable energy storage 46 the recovered electrical energy can be supplied, ie the control unit 12 is responsible for the energy management and also regulates whether the engine 10 as an electric motor or as a generator 44 is operable.

An dem Fahrrad 100 ist erfindungsgemäß eine Vielzahl von Sensoren 14, 16, 18, 20, 22, 24 angebracht, die für die Bestimmung von Fahrbahneigenschaften ausgestaltet sind. Dabei erfasst ein erster Sensor 14, hier am Hinterrad 34 angeordnet, eine Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn 30, ein zweiter Sensor 16 eine Feuchtigkeit auf der Fahrbahn 30, ein dritter Sensor 18 Drehzahlen im Vorderrad 32 und ein vierter Sensor 20 Drehzahlen im Hinterrad 34. Dabei kann aus den ermitteln Daten des dritten Sensors 18 und des vierten Sensor 20 ferner ein Schlupf berechnet werden. Ein fünfter Sensor 22 erfasst einen Lenkwinkel 36 des Fahrrads 100, wie in 2 gezeigt, quer zur Fahrtrichtung 38 und/oder mindestens ein sechster Sensor 24 eine Neigung 40 des Fahrrads 10, ebenfalls in 2 dargestellt, quer zur Fahrtrichtung 38, so dass auch ein Schlupf in Kurven ermittelt werden kann. On the bike 100 is a variety of sensors according to the invention 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 attached, which are designed for the determination of road characteristics. A first sensor detects 14 , here at the rear wheel 34 arranged, a ground condition of a carriageway 30 , a second sensor 16 a moisture on the road 30 , a third sensor 18 Speeds in the front wheel 32 and a fourth sensor 20 Speeds in the rear wheel 34 , It can be determined from the data of the third sensor 18 and the fourth sensor 20 Furthermore, a slip can be calculated. A fifth sensor 22 detects a steering angle 36 of the bicycle 100 , as in 2 shown, transverse to the direction of travel 38 and / or at least a sixth sensor 24 a tilt 40 of the bicycle 10 , also in 2 represented, transverse to the direction of travel 38 , so that a slip in curves can be determined.

Ferner ist die Steuer-/Regeleinheit 12 erfindungsgemäß mit der Vielzahl der Sensoren 14, 16, 18, 20, 22, 24 verbunden, so dass in Abhängigkeit von den bestimmten Fahrbahneigenschaften die von dem elektrischen Motor 10 bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment einstellbar bzw. die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment des elektrischen Motors 10 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrrades änderbar ist. Dabei ist die Steuer-/Regeleinheit 12 derart eingestellt, dass die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment von dem elektrischen Motor 10 zu reduzieren oder der elektrische Motor 10 abzuschalten ist, wenn mindestens einer von der Vielzahl der Sensoren 14, 16, 18, 20, 22, 24 einen Wert erfasst, welcher über einen vordefinierten Schwellenwert liegt, so dass ein sicheres und benutzerfreundliches Radfahren gewährleistet ist.Further, the control unit 12 according to the invention with the plurality of sensors 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 connected, so that, depending on the specific road characteristics of the electric motor 10 provided drive power and / or drive torque adjustable or the drive power and / or drive torque of the electric motor 10 is changeable depending on the speed of the bicycle. Here is the control unit 12 set such that the drive power and / or drive torque from the electric motor 10 to reduce or the electric motor 10 is off if at least one of the plurality of sensors 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 detects a value which is above a predefined threshold, so that a safe and user-friendly cycling is guaranteed.

Erwähnenswert ist an dieser Stelle, dass die in 1 dargestellten Positionen der Anbringung der Sensoren 14, 16, 18, 20, 22, 24, der Steuer-/Regeleinheit 12 sowie des Energiespeichers 46 nicht als bindend aufgefasst werden sollten, da auch jede andere Position am Fahrrad 100 denkbar ist.Worth mentioning at this point is that the in 1 illustrated positions of attachment of the sensors 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 , the control unit 12 and the energy storage 46 should not be construed as binding, as any other position on the bike 100 is conceivable.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkwinkels 36 und einer Neigung 40 des Fahrrads 100 quer zur Fahrtrichtung 38 (aus der Zeichenebene heraus), d. h. die Lage eines Lenkrads 48 (siehe auch 1) bei einem Einschlag bzw. die Schräglage eines Fahrrads 100 bei Kurvenfahrten, die ein an dem erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Fahrrad 100 nach 1 angebrachter fünfter Sensor 22 bzw. ein sechster Sensor 24 ermittelt. 2 shows a schematic representation of a steering angle 36 and a tilt 40 of the bicycle 100 transverse to the direction of travel 38 (out of the drawing plane), ie the position of a steering wheel 48 (see also 1 ) at a impact or the inclination of a bicycle 100 when cornering, the one on the invention electrically assisted bicycle 100 to 1 mounted fifth sensor 22 or a sixth sensor 24 determined.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be understood by those skilled in the art that modifications and changes may be made without departing from the scope of the following claims. The embodiments discussed above are merely for the purpose of describing the claimed teaching, but do not limit it to the embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Motorengine
1212
Steuer-/RegeleinheitControl / regulation unit
1414
erster Sensorfirst sensor
1616
zweiter Sensorsecond sensor
1818
dritter Sensorthird sensor
2020
vierter Sensorfourth sensor
2222
fünfter Sensorfifth sensor
2424
sechster Sensorsixth sensor
3030
Fahrbahnroadway
3232
Vorderradfront
3434
Hinterradrear wheel
3636
Lenkwinkelsteering angle
3838
Fahrtrichtungdirection of travel
4040
NeigungTilt
4242
Tretlagerbottom bracket
4444
Generatorgenerator
4646
Energiespeicherenergy storage
4848
Lenkradsteering wheel
100100
Fahrradbicycle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100), das mindestens einen unterstützenden elektrischen Motor (10) umfasst, wobei eine Vielzahl von Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) am Fahrrad (100) angebracht sind und eine Steuer-/Regeleinheit (12) vorgesehen ist, die Signale von der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) empfangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) für die Bestimmung von Fahrbahneigenschaften ausgestaltet sind und dass mit der Steuer-/Regeleinheit (12) in Abhängigkeit von den Fahrbahneigenschaften die von dem mindestens einen elektrischen Motor (10) bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment einstellbar ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ), which has at least one supporting electric motor ( 10 ), wherein a plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ) on the bike ( 100 ) and a control unit ( 12 ) is provided, the signals from the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ), characterized in that the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ) are designed for the determination of road characteristics and that with the control unit ( 12 ) depending on the road characteristics of the at least one electric motor ( 10 ) provided drive power and / or drive torque is adjustable. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach Anspruch 1, wobei ein erster Sensor (14) eine Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn (30), ein zweiter Sensor (16) eine Feuchtigkeit auf der Fahrbahn (30), ein dritter Sensor (18) Drehzahlen im Vorderrad (32) und ein vierter Sensor (20) Drehzahlen im Hinterrad (34) erfasst, wobei aus den erfassten Drehzahlen des dritten Sensors (18) und des vierten Sensors (20) ein Schlupf ermittelbar ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to claim 1, wherein a first sensor ( 14 ) a ground condition of a roadway ( 30 ), a second sensor ( 16 ) a moisture on the road ( 30 ), a third sensor ( 18 ) Speeds in the front wheel ( 32 ) and a fourth sensor ( 20 ) Speeds in the rear wheel ( 34 ), wherein from the detected rotational speeds of the third sensor ( 18 ) and the fourth sensor ( 20 ) a slip can be determined. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach Anspruch 2, wobei der erste Sensor (14) im Vorderrad (32) oder im Hinterrad (34) oder im Fahrradschwerpunkt oder in einem Tretlager des Fahrrads (100) angebracht ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to claim 2, wherein the first sensor ( 14 ) in the front wheel ( 32 ) or in the rear wheel ( 34 ) or in the bicycle center or in a bottom bracket of the bicycle ( 100 ) is attached. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein fünfter Sensor (22) einen Lenkwinkel (36) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) und/oder mindestens ein sechster Sensor (24) eine Neigung (40) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) erfasst und dass mit der Steuer-/Regeleinheit (12) in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel (36) und/oder von der Neigung (40) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) zusätzlich die von dem mindestens einen elektrischen Motor (10) bereitgestellte Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment einstellbar ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein a fifth sensor ( 22 ) a steering angle ( 36 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) and / or at least one sixth sensor ( 24 ) an inclination ( 40 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) and that with the control unit ( 12 ) depending on the steering angle ( 36 ) and / or inclination ( 40 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) in addition that of the at least one electric motor ( 10 ) provided drive power and / or drive torque is adjustable. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der dritte Sensor (18) und vierte Sensor (20) zur Erfassung der Drehzahlen zusammen mit dem fünften Sensor (22) zur Erfassung des Lenkwinkels (36) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) und dem mindestens einen sechsten Sensor (24) zur Erfassung der Neigung (40) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) zur Ermittlung eines Kurvenschlupfes vorgesehen sind.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the third sensor ( 18 ) and fourth sensor ( 20 ) for detecting the rotational speeds together with the fifth sensor ( 22 ) for detecting the steering angle ( 36 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) and the at least one sixth sensor ( 24 ) for detecting the inclination ( 40 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) are provided for determining a Kurvenschlupfes. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuer-/Regeleinheit (12) mit der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) verbunden ist, so dass aus mindestens einem erfassten Wert von mindestens einem der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment des mindestens einen elektrischen Motors (10) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrrades (100) veränderbar ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 12 ) with the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ), such that from at least one detected value of at least one of the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ) the drive power and / or drive torque of the at least one electric motor ( 10 ) depending on the speed of the bicycle ( 100 ) is changeable. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuer-/Regeleinheit (12) derart eingestellt ist, dass die Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment vom mindestens einen elektrischen Motor (10) zu reduzieren oder den mindestens einen elektrischen Motor (10) abzuschalten ist, wenn mindestens einer von der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24) einen Wert erfasst, welcher über einen vordefinierten Schwellenwert liegt.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 12 ) is set such that the drive power and / or drive torque from the at least one electric motor ( 10 ) or the at least one electric motor ( 10 ) is disconnected if at least one of the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ) detects a value which is above a predefined threshold. Elektrisch unterstütztes Fahrrad (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine elektrische Motor (10), ein Generator (44) und ein wiederaufladbarer Energiespeicher (46) derart mit der Steuer-/Regeleinheit (12) verbunden sind, dass der mindestens eine elektrische Motor (10) mit der durch den Energiespeicher (46) gespeicherten elektrischen Energie oder direkt durch der vom Generator (44) erzeugten elektrischen Energie betreibbar ist.Electrically assisted bicycle ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one electric motor ( 10 ), a generator ( 44 ) and a rechargeable energy storage ( 46 ) in such a way with the control unit ( 12 ), that the at least one electric motor ( 10 ) with the through the energy storage ( 46 ) or directly by the generator ( 44 ) generated electrical energy is operable. Verfahren zum Einstellen einer Leistung und/oder eines Drehmoments beim Betrieb eines Fahrrads (100) mit mindestens einem unterstützenden elektrischen Motor (10), gekennzeichnet durch die Schritte: • Erfassen einer Bodenbeschaffenheit einer Fahrbahn (30) mit einem ersten Sensor (14), Erfassen einer Feuchtigkeit auf der Fahrbahn (30) mit einem zweiten Sensor (16), Erfassen von Drehzahlen im Vorderrad (32) durch einen dritten Sensor (18) und im Hinterrad (34) durch einen vierten Sensor (20), Erfassen eines Lenkwinkels (36) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) mit einem fünften Sensor (22) und Erfassen einer Neigung (40) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) mit mindestens einem sechsten Sensor (24); • Ermitteln eines Schlupfes aus den vom dritten Sensor (18) und vierten Sensor (20) ermittelten Drehzahlen und Ermitteln eines Kurvenschlupfes aus den Drehzahlen vom dritten Sensor (18) und vierten Sensor (20) zusammen mit den fünften Sensor (22) zur Erfassung des Lenkwinkels (36) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38) und dem mindestens einen sechsten Sensor (24) Erfassung der Neigung (40) des Fahrrads (100) quer zur Fahrtrichtung (38); und • Steuern einer Antriebsleistung und/oder Antriebsdrehmoment des mindestens einen elektrischen Motors (10) mit einer Steuer-/Regeleinheit (12) in Abhängigkeit von den erfassten und ermittelten Werten von mindestens einem von der Vielzahl der Sensoren (14, 16, 18, 20, 22, 24).Method for setting a power and / or a torque during operation of a bicycle ( 100 ) with at least one supporting electric motor ( 10 ), characterized by the steps: • detecting a ground condition of a roadway ( 30 ) with a first sensor ( 14 ), Detecting a moisture on the road ( 30 ) with a second sensor ( 16 ), Detecting speeds in the front wheel ( 32 ) by a third sensor ( 18 ) and in the rear wheel ( 34 ) by a fourth sensor ( 20 ), Detecting a steering angle ( 36 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) with a fifth sensor ( 22 ) and detecting an inclination ( 40 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) with at least one sixth sensor ( 24 ); Determining a slip from that of the third sensor ( 18 ) and fourth sensor ( 20 ) and determining a cam slip from the rotational speeds of the third sensor ( 18 ) and fourth sensor ( 20 ) together with the fifth sensor ( 22 ) for detecting the steering angle ( 36 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ) and the at least one sixth sensor ( 24 ) Acquisition of the inclination ( 40 ) of the bicycle ( 100 ) transverse to the direction of travel ( 38 ); and controlling a drive power and / or drive torque of the at least one electric motor ( 10 ) with a control unit ( 12 ) depending on the recorded and determined values of at least one of the plurality of sensors ( 14 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 ).
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