DE102014009428A1 - Automatische Anpassung der Unterstützungsleistung bei E-Bikes und ähnlichen Fahrzeugen in Abhängigkeit von der Belastung des Nutzers, ermittelt z.B. über die Pulsfrequenz, um die Belastung in einem definierten Bereich zu halten

Info

Regelung der Unterstützungsleistung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Belastung des Nutzers.

Stand der Technik:
Die gewünschte Unterstützungsleistung (Tretunterstützung) bei einem E-Bike und ähnlichen, durch Muskelkraft angetriebener Fahrzeuge wird vorab fest in mehreren Stufen vom Fahrer eingestellt. Hierbei finden nur eine Drehmomentunterstützung in einen jeweils definiertem Maße (Unterstützungsstufe) statt, d. h. der Fahrer muss immer auch selber Leistung aufbringen, es findet sozusagen nur eine Verstärkung der aufgebrachten Tretleistung bis hin zur maximal eingestellten Verstärkungsstufe statt. Eine Erhöhungen des Fahrwiderstandes (Berganstieg, Gegenwind etc.) muss hierbei entweder manuell durch Erhöhung der Unterstützungsstufe ausgeglichen werden, oder führt zu einer erhöhten, eventuell nicht gewünschten Mehrbelastung des Fahrers.
Dies hat u. A. folgende Nachteile:

• Häufiges Nachstellen der Unterstützungsstufe erforderlich.
• Trotzdem ggf. unerwünschte Mehrbelastung/Überlastung, Fahrer kommt verschwitzt an, obwohl er dies nicht wollte (Fahrt ins Büro, zu einem Treffen, etc.)
• Aber auch zu geringer Trainingseffekt, wenn Unterstützung zu hoch gewählt wurde
• Nicht optimale Reichweite.

Lösung:
Kontinuierliche Anpassung der Unterstützungsleistung in Abhängigkeit vom Fahrtwiderstand abgeleitet von der aktuellen Belastung des Fahrers.
Realisierung:
Die Belastung des Fahrers wird kontinuierlich über geeignete Sonden im Lenker oder auch direkt am Körper des Fahrers gemessen und ggf. auch drahtlos zur Motorsteuerung übertragen. Hier wird die Unterstützungsleistung dann so geregelt, dass die Belastung weitestgehend in einen vorab definierten Zielkorridor bleibt. Folgende Messgrößen für die Belastung des Fahrers sind u. A. denkbar:

Die Regelung kann nach verschieden Zielvorgaben erfolgen, wobei in allen Fällen zum Anfahren (z. B. die ersten 3–5 Drehungen der Kurbel, die ersten 10 m etc.) generell die maximale Unterstützungsleistung zur Verfügung gestellt wird, um den Anfahrvorgang zu erleichtern.
Zusätzlich könnten z. B. folgende Modi voreingestellt werden:
Komfort Modus

• Fahrer wählt Maximal oder Ziel-Pulsfrequenz um z. B. nicht ins Schwitzen zu kommen oder um generell in einem für ihn angenehmen Belastungsbereich zu bleiben.

• Hier können auch individuell definierte Belastungsprofile bzw. Pulsfrequenz Verläufe – ähnlich denen bei stationären Ergometer möglichen Programmen – in der Motorsteuerung hinterlegt bzw. angewählt werden.

Hierbei wird die Effektivität eines stationären Egometers mit der Möglichkeit individuelle Belastungsprogramme oder auch definierte Streckenprofile abzufahren, in die reale Fahrsituation übertragen. Dies erhöht nicht nur entscheidend die Motivation des Sportlers, sondert bereitet ihn auch optimal auf eine reale Wettkampfsituation vor, da der Belastungsverlauf auch auf einer anderen Strecke (geringere Steigung, kürzere Anstieg) nachgestellt werden kann das Training also nicht unbedingt am Wettkampfort erfolgen muss.
Insgesamt ist der entscheidende Vorteil der Erfindung, dass der Nutzer nicht eine feste Unterstützungsleistung vorgeben muss, sondern seine gewünschte Belastung vorwählt, die durch die automatische Anpassung der Unterstützungsleistung unabhängig von veränderten Fahrwiderständen beibehalten wird. Dies bringt einen entscheidenden Komfort Vorteil für den Normalnutzer und bietet dem sportlichen Nutzer bis hin zum Hochleistungssportler neue Möglichkeiten das Training wesentlich interessanter und effektiver zu gestalten.

Regelung der Unterstützungsleistung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Belastung des Nutzers.
Messung des Belastungszustandes eines Nutzers als Regelgröße zur Nachregelung der Unterstützungsleistung über diverse Messverfahren wie z. B.: • Puls und Herzfrequenz • Körpertemperatur • Leitfähigkeit der Haut • Sauerstoffgehalt des Blutes • Blutzuckergehalt des Blutes • Gehirn und Muskelströme
Veränderung der Unterstützungsleistung anstatt Variation einer Bremsleistung zur Dynamisierung des Trainings.