DE102019115312B3 - Device for speed control and manipulation detection for an electric bike - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung und zur Manipulationserkennung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads. Eine Motordrehgeschwindigkeit und eine Raddrehgeschwindigkeit werden erfasst und daraus ein Ist-Übersetzungsverhältnis gebildet. Dieses wird mit einem Soll-Übersetzungsverhältnis verglichen. Wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht, wird ein Fehlerzähler erhöht und wenn der Fehlerzähler einen Schwellwert überschreitet wird eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors begrenzt. Weiterhin wird die elektrische Motorleistung aufgrund eines gültigen Übersetzungsverhältnis begrenzt, das aus dem Ist-Übersetzungsverhältnis bestimmt wird. Eine Auswertung des Ist-Übersetzungsverhältnisses wie beispielsweise das Hochzählen des Fehlerzählers wird aufgrund einer Kraftschluss-Erkennung aktiviert oder deaktiviert.Method and device for regulating and detecting manipulation of an electric bicycle driven by an electric motor. An engine speed and a wheel speed are detected and an actual transmission ratio is formed from them. This is compared with a target transmission ratio. If the actual gear ratio deviates from the target gear ratio, an error counter is incremented and if the error counter exceeds a threshold value, an electric motor output of the electric motor is limited. Furthermore, the electric motor output is limited on the basis of a valid transmission ratio that is determined from the actual transmission ratio. An evaluation of the actual transmission ratio, such as the counting up of the error counter, is activated or deactivated on the basis of a force-fit detection.

Description

Das technische Gebiet der vorliegenden Beschreibung bezieht sich auf die Regelung von Elektrofahrrädern.The technical field of the present description relates to the regulation of electric bicycles.

Seit Inkrafttreten der EU Verordnung 168/2013 ist bei neu zugelassenen S-Pedelecs eine zweite Geschwindigkeitsabregelung vorgeschrieben. Dies soll Manipulationen erschweren, die die Geschwindigkeitsabregelung außer Kraft setzen. Es ist vorgeschrieben, dass bei Ausfall einer Abregelung, beispielsweise durch Manipulation, nicht bei höheren Geschwindigkeiten unterstützt wird als ohne den Ausfall der Abregelung. Weiterhin sind bei einem S-Pedelec das Kettenblatt und das Ritzelpaket Teil einer Typzulassung und dürfen nachträglich nicht geändert werden.Since the EU regulation 168/2013 came into force, a second speed limit has been prescribed for newly registered S-Pedelecs. This is intended to make manipulations that override the speed limitation more difficult. It is stipulated that if a curtailment fails, for example due to manipulation, support is not provided at higher speeds than without the curtailment failing. Furthermore, the chainring and the sprocket set are part of a type approval on an S-Pedelec and may not be changed afterwards.

Es sind bereits Verfahren zur Geschwindigkeitsabregelung für Elektrofahrräder bekannt.Methods for reducing the speed of electric bicycles are already known.

So offenbart beispielsweise die DE 10 2016 209 570 B3 ein Steuerungsverfahren zur Steuerung einer Schiebehilfe eines Elektrofahrrads, wobei eine Ansteuerung eines Elektromotors in Abhängigkeit einer Maximalgeschwindigkeit der Schiebehilfe zur Erzeugung einer Geschwindigkeit des Elektrofahrrads erfolgt.For example, the DE 10 2016 209 570 B3 a control method for controlling a pushing aid of an electric bicycle, wherein an electric motor is controlled as a function of a maximum speed of the pushing aid for generating a speed of the electric bicycle.

Das Steuerungsverfahren weist eine Ermittlung des eingelegten Übersetzungsverhältnisses der Gangschaltung in Abhängigkeit der erfassten Motordrehzahl und der erfassten Geschwindigkeit auf, wobei eine Regelung des Elektromotors in Abhängigkeit des ermittelten Übersetzungsverhältnisses und der Maximalgeschwindigkeit der Schiebehilfe zur Anpassung der Geschwindigkeit erfolgt, so dass die Maximalgeschwindigkeit nicht
überschritten wird.
The control method has a determination of the gear ratio of the gear shift as a function of the detected engine speed and the detected speed, the electric motor being regulated as a function of the determined gear ratio and the maximum speed of the pushing aid to adapt the speed so that the maximum speed is not
is exceeded.

Die EP 2 829 466 A1 offenbart ein Motorsteuerungssystem mit einer Fahrgeschwindigkeits-Erkennungseinheit und einer Radgeschwindigkeits-Erkennungseinheit und einer Motorantriebs-Steuerungseinheit, wobei die Motorantriebskontrolleinheit Werte empfängt, die durch die Fahrgeschwindigkeits-Erkennungseinheit und die Radgeschwindigkeits-Erkennungseinheit detektiert werden, um ein Kettengetriebe-Verhältnis zur Ansteuerung eines Motorantriebs zu ermitteln.The EP 2 829 466 A1 discloses an engine control system having a vehicle speed detection unit and a wheel speed detection unit and a motor drive control unit, the motor drive control unit receiving values detected by the vehicle speed detection unit and the wheel speed detection unit to determine a chain transmission ratio for driving a motor drive .

Die WO 2012 086 460 A1 offenbart ein Motorantriebssteuerungsgerät mit einer Geschwindigkeitsverarbeitungseinheit, die einen Wert durch Konvertieren einer aktuellen Geschwindigkeit in eine Einschaltdauer erzeugt, wobei eine Drehmoment-Verarbeitungseinheit einen weiteren Wert durch Konvertieren eines Zieldrehmoments in die Einschaltdauer erzeugt, und eine Antriebseinheit, die einen Schalter durch eine mittlere Anschaltdauer steuert, die einer Summe des Wertes und des weiteren Wertes entspricht, um einen Motor anzutreiben.The WO 2012 086 460 A1 discloses a motor drive control apparatus comprising a speed processing unit that generates a value by converting an actual speed into a duty cycle, a torque processing unit generating another value by converting a target torque into the duty cycle, and a drive unit that controls a switch by an average duty cycle, which corresponds to a sum of the value and the further value in order to drive a motor.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Regelung bei einem Elektrofahrrad bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object of the invention is therefore to provide an improved device and an improved method for regulating an electric bicycle. This object is achieved by the subject matter of the independent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous developments result from the dependent claims.

In einem ersten Aspekt offenbart die vorliegende Beschreibung ein computer-implementiertes Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads, wobei das Elektrofahrrad insbesondere auch ein Elektrofahrrad mit zwei oder mehr Rädern sein kann, und wobei das Elektrofahrrad insbesondere ein Elektrofahrrad sein kann, bei dem ein Tretantrieb eines Fahrers durch einen Motor unterstützt wird, wie bei einem Pedelec oder S-Pedelec.In a first aspect, the present description discloses a computer-implemented method for regulating an electric bike driven by an electric motor, wherein the electric bike can in particular also be an electric bike with two or more wheels, and wherein the electric bike can in particular be an electric bike in which a pedal drive of a rider is supported by a motor, as with a Pedelec or S-Pedelec.

Hierbei bezieht sich die Regelung oder das Regeln des Motors insbesondere auf eine Regelung, die zusätzlich zu einer vorhandenen Regelung des Motors vorgenommen wird, und dabei insbesondere auf eine Abregelung beziehungsweise ein Abregeln, wodurch eine Leistung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Motors verringert, begrenzt oder abgeregelt wird. Des Weiteren bezieht sich die Regelung auch auf eine Manipulationserkennung. Dementsprechend bezieht sich ein Aussetzen der Regelung auf ein Aussetzen dieser zusätzlich vorhandenen Regelung oder Abregelung oder der Manipulationserkennung, wobei die vorhandene Motorregelung weiterhin aktiv bleibt.Here, the regulation or regulation of the motor relates in particular to a regulation that is carried out in addition to an existing regulation of the motor, and in particular to a regulation or regulation, whereby a power and / or rotational speed of a motor is reduced, limited or regulated becomes. Furthermore, the regulation also relates to manipulation detection. Accordingly, a suspension of the regulation refers to a suspension of this additional regulation or regulation or manipulation detection, the existing motor regulation still remaining active.

Hier und im Folgenden sind Verfahrensschritte, die durch ein elektronische Bauelement wie beispielsweise eine Steuereinheit oder einen Microcontroller ausgeführt werden, der Kürze halber als Vorgang beschrieben, ohne dass explizit auf dieses Bauelement Bezug genommen wird.Here and in the following, method steps that are carried out by an electronic component such as a control unit or a microcontroller are described as a process for the sake of brevity, without explicit reference being made to this component.

Gemäß dem Verfahren wird eine Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors kontinuierlich erfasst, wobei sich ein kontinuierliches Erfassen auf ein Erfassen in regelmäßigen kurzen Zeitabständen bezieht, beispielsweise mit einer Zyklusdauer in Bruchteilen von Sekunden oder im Millisekundenbereich. Das Erfassen der Motordrehgeschwindigkeit erfolgt aufgrund einer Ausgabe einer Erfassungsvorrichtung, beispielsweise durch Sensorsignale eines Sensors, der an einer Motorwelle oder an einem davon abgetriebenen Bauteil angeordnet ist oder auch sensorlos durch Auswertung von Strömen und/oder Spannung, die an dem Motor anliegen. Die Motordrehgeschwindigkeit wird auch als Motorgeschwindigkeit oder Motorwellendrehgeschwindigkeit bezeichnetAccording to the method, a motor speed of rotation of the electric motor is continuously detected, with continuous detection referring to detection at regular short time intervals, for example with a cycle duration in fractions of seconds or in the millisecond range. The motor speed is detected on the basis of an output from a detection device, for example by sensor signals from a sensor that is arranged on a motor shaft or on a component driven off it, or even without sensors by evaluating currents and / or voltages that are applied to the motor. The engine rotational speed is also referred to as engine speed or engine shaft rotational speed

Weiterhin umfasst das Verfahren ein gleichzeitiges Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads, wobei sich das Erfassen der Raddrehgeschwindigkeit auch auf ein Erfassen von Radumdrehungen oder von Raddrehwinkeln beziehen kann. Das Erfassen der Raddrehgeschwindigkeit erfolgt auf Grundlage einer Ausgabe einer Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, beispielsweise auf der Grundlage der Sensorsignale einen Radgeschwindigkeitssensors, der im Bereich des abgetriebenen Rades angeordnet ist.Furthermore, the method includes a simultaneous detection of a wheel speed of a wheel of the electric bicycle driven by the motor, wherein the detection of the wheel speed can also relate to a detection of wheel rotations or of wheel rotation angles. The wheel speed is detected on the basis of an output from a wheel speed detection device, for example on the basis of the sensor signals from a wheel speed sensor which is arranged in the area of the driven wheel.

Das „gleichzeitige Erfassen“ bezieht sich darauf, dass die Raddrehgeschwindigkeit gemessen wird, während die Motordrehgeschwindigkeit gemessen wird, wobei die Messung der Raddrehgeschwindigkeit in größeren Zeitabständen erfolgen kann und wobei auch die Messzeitpunkte nicht exakt gleich zu sein brauchen.The "simultaneous detection" refers to the fact that the wheel speed is measured while the engine speed is measured, whereby the measurement of the wheel speed can take place in larger time intervals and the measurement times do not have to be exactly the same.

Aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit wird ein Ist-Übersetzungsverhältnis gebildet, das ein Verhältnis von Motordrehgeschwindigkeit zu Raddrehgeschwindigkeit oder von Motordrehwinkel zu Raddrehwinkel angibt. Das Ist-Übersetzungsverhältnisses wird mit einem oder mehreren vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnissen verglichen, die auch als „gültige“ Übersetzungsverhältnisse bezeichnet werden.An actual transmission ratio is formed from the engine rotational speed and the wheel rotational speed, which indicates a ratio of engine rotational speed to wheel rotational speed or of motor rotational angle to wheel rotational angle. The actual gear ratio is compared with one or more specified target gear ratios, which are also referred to as “valid” gear ratios.

Wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht, wird ein Fehlerzähler erhöht. Der Fehlerzähler ist ein Wert, der in einem lesbaren und schreibbaren Computerspeicher abgelegt ist, und der durch das Erhöhen verändert wird. Beispielsweise kann der Fehlerzähler jedes Mal, wenn die Abweichung festgestellt wird um Eins oder um einen anderen festen Betrag erhöht werden.If the actual gear ratio deviates from the specified target gear ratio, an error counter is increased. The error counter is a value which is stored in a readable and writable computer memory and which is changed by increasing it. For example, the error counter can be increased by one or by another fixed amount each time the discrepancy is detected.

Die Überprüfung, ob das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht erfolgt in regelmäßigen Abständen, beispielsweise als Teil einer Programmschleife. Die Abweichung zwischen Soll-Übersetzungsverhältnis und Ist-Übersetzungsverhältnis bezieht sich auf eine vorgegebene Toleranz. Das Soll-Übersetzungsverhältnis beziehungsweise die Soll-Übersetzungsverhältnisse können insbesondere in einem Computerspeicher abgelegt sein und zum Vergleichen mit dem Ist-Übersetzungsverhältnis aus dem Computerspeicher abgerufen werden.The check as to whether the actual transmission ratio deviates from the target transmission ratio takes place at regular intervals, for example as part of a program loop. The deviation between the target transmission ratio and the actual transmission ratio relates to a specified tolerance. The target gear ratio or the target gear ratios can in particular be stored in a computer memory and called up from the computer memory for comparison with the actual gear ratio.

Wenn der Fehlerzähler einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors verringert, wobei sich ein Verringern insbesondere auf eine Begrenzung einer Motorleistung und/oder einer Motordrehzahl beziehen kann, die dadurch gegenüber einem nicht abgeregelten Fall verringert ist. Insbesondere kann die Regelung in diesem Fall in einen Notlauf übergehen, durch den die Motorleistung permanent verringert ist, bis ein Beenden einer Fahrt und ein Neustart des Motors erfolgt. Der Notlauf kann insbesondere so ausgebildet sein, dass eine Motordrehzahl so begrenzt wird, dass auch in einem höchsten Gang keine Überschreitung einer vorgegebenen Raddrehgeschwindigkeit eintritt.If the error counter exceeds a predetermined threshold value, an electrical motor output of the electric motor is reduced, wherein a reduction can in particular relate to a limitation of a motor output and / or a motor speed, which is thereby reduced compared to a non-regulated case. In particular, in this case the control can switch to an emergency run through which the engine output is permanently reduced until a trip is ended and the engine is restarted. The emergency operation can in particular be designed in such a way that an engine speed is limited in such a way that a predetermined wheel speed is not exceeded even in a top gear.

Das Erhöhen des Fehlerzählers soll sich auch auf ein Erhöhen eines Betrags des Fehlerzählers beziehen. Das heißt, ein zum Erhöhen symmetrischer Fall, in dem ein Fehlerzähler stattdessen verringert wird und bei dem der Schwellwert ein negativer Wert ist soll mit umfasst sein.Increasing the error counter is also intended to relate to increasing an amount of the error counter. That is to say, a case which is symmetrical for increasing, in which an error counter is instead decreased and in which the threshold value is a negative value, should also be included.

Der Fehlerzähler wird zu einem Initialisierungszeitpunkt, beispielsweise bei Fahrtbeginn, auf einen Anfangswert gesetzt, wobei der Anfangswert des Fehlerzählers beispielsweise Null betragen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Fehlerzähler von einem Anfangswert von Null bis zu einem Schwellwert von 1000 hochgezählt. Der Schwellwert ist ausreichend groß gewählt, so dass sichergestellt werden kann, dass die Motorleistung nicht unnötig verringert wird, was insbesondere bei einem Notlaufbetrieb vorteilhaft ist, durch den die Funktionsfähigkeit des Elektrofahrrads dauerhaft eingeschränkt wird. Der Schwellwert kann beispielsweise dadurch vorgegeben oder vorbestimmt sein, dass er als fester Wert in einem Speicherelement abgelegt ist.The error counter is set to an initial value at an initialization time, for example at the start of the journey, it being possible for the initial value of the error counter to be zero, for example. According to one embodiment, the error counter is counted up from an initial value of zero to a threshold value of 1000. The threshold value is selected to be sufficiently large, so that it can be ensured that the engine output is not unnecessarily reduced, which is particularly advantageous in the case of emergency operation the functionality of the e-bike is permanently restricted. The threshold value can, for example, be specified or predetermined in that it is stored as a fixed value in a memory element.

Das oben genannte Verfahren eignet sich insbesondere dazu, eine Manipulation oder einen Funktionsausfall, beispielsweise bei einem Fahrradschaltgetriebe und/oder bei einem Radgeschwindigkeitssensor des Elektrofahrrads automatisch zu erkennen und anschließend durch die Verringerung der Motorleistung das Elektrofahrrad so abzuregeln, dass eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit nicht überschritten wird, wenn die Manipulation oder der Funktionsausfall erkannt wird.The above-mentioned method is particularly suitable for automatically detecting a manipulation or a malfunction, for example in the case of a bicycle gearbox and / or a wheel speed sensor of the electric bicycle, and then regulating the electric bicycle by reducing the motor power so that a specified maximum speed is not exceeded, if the manipulation or the functional failure is detected.

Durch das Verwenden eines Fehlerzählers, der bis zu einer Schwelle hochgezählt wird, kann ein unnötiges oder vorzeitiges Verringern der Motorleistung vermieden werden. Weiterhin kann vermieden werden, dass durch ein Hochdrehen des Motors, beispielsweise beim Anlaufen, oder durch ungültige Übersetzungsverhältnisse beim Schalten bereits ein Fehlalarm oder eine Manipulationserkennung ausgelöst wird.By using an error counter that is counted up to a threshold, an unnecessary or premature reduction in engine power can be avoided. Furthermore, it can be avoided that a false alarm or a manipulation detection is triggered by revving the engine, for example when starting, or by invalid gear ratios when shifting.

Weiterhin kann das Verfahren, wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis nicht oder nicht mehr abweicht, der Fehlerzähler verringert werden, wobei sich eine Nicht-Abweichung auf eine hinreichend kleine Abweichung bezieht, die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt.Furthermore, if the actual gear ratio does not or no longer deviates from the predefined target gear ratio, the error counter can be reduced, a non-deviation referring to a sufficiently small deviation that lies within a predefined tolerance range.

Durch das Verringern des Fehlerzählers kann beispielsweise vermieden werden, dass der vorgegebene Schwellwert des Fehlerzählers schon erreicht wird, wenn kein Defekt oder keine Manipulation vorliegt. Beispielsweise kann der Fehlerzähler bei einem Schaltvorgang, wenn eine Abweichung zwischen Soll-Übersetzungsverhältnis und Ist-Übersetzungsverhältnis besteht, erhöht werden, aber nach dem Schaltvorgang, wenn keine Abweichung zwischen Ist-Übersetzungsverhältnis und Soll-Übersetzungsverhältnis mehr besteht, wieder verringert werden, so dass das unnötige Erhöhen kompensiert wird.By reducing the error counter, it can be avoided, for example, that the predefined threshold value of the error counter is already reached when there is no defect or no manipulation. For example, the error counter can be increased during a gear shift if there is a discrepancy between the target gear ratio and the actual gear ratio, but can be reduced again after the gear shift when there is no longer any discrepancy between the actual gear ratio and the target gear ratio, so that the unnecessary increases are compensated.

Insbesondere kann der Fehlerzähler auch dann verringert werden, wenn der Fehlerzähler bereits den Schwellwert überschritten hat und die Motorleistung kann wieder erhöht werden, wenn der Fehlerzähler den Schwellwert unterschreitet, wobei sich eine Erhöhung der Motorleistung darauf beziehen kann, dass das Elektrofahrrad durch den Motor wieder unterstützt wird oder dass die volle Motorunterstützung wieder verfügbar ist.In particular, the error counter can also be reduced if the error counter has already exceeded the threshold value and the engine output can be increased again when the error counter falls below the threshold value, whereby an increase in the motor output can refer to the fact that the electric bike is supported again by the motor or that full motor support is available again.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Fehlerzähler nur bis zu einem Minimalwert heruntergezählt und nicht weiter, beispielsweise bis zu einem Minimalwert von Null. Dadurch wird vermieden, dass der Fehlerzähler immer weiter heruntergezählt wird, und der Schwellwert durch das Erhöhen des Fehlerzählers nicht oder zu spät erreicht wird.According to one embodiment, the error counter is only counted down to a minimum value and no further, for example to a minimum value of zero. This avoids that the error counter is continuously counted down and the threshold value is not reached or is reached too late by increasing the error counter.

Ebenso kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Fehlerzähler auf dem Schwellwert verbleiben, wenn der Schwellwert erreicht ist, und nicht weiter hochgezählt werden. Der Fehlerzähler wird in diesem Fall erst durch eine Initialisierung, beispielsweise bei Beginn einer Fahrt wieder zurückgesetzt. Somit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass bei erkannter Manipulation oder Funktionsausfall die Motorleistung bis zur Initialisierung dauerhaft verringert bleibt.Likewise, according to one exemplary embodiment, the error counter can remain at the threshold value when the threshold value is reached and cannot be incremented any further. In this case, the error counter is only reset by initialization, for example at the start of a journey. In this way it can be ensured, for example, that if manipulation or a functional failure is detected, the motor power remains permanently reduced until initialization.

Weiterhin kann das Verfahren ein Abrufen einer Liste von mehreren Soll-Übersetzungsverhältnissen aus einem Computerspeicher, wie beispielsweise einem Firmware-Speicher, einem EPROM oder ähnlichem aufweisen und ein Auswählen des Soll-Übersetzungsverhältnisses aus der Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen, wobei insbesondere das Soll-Übersetzungsverhältnis ausgewählt werden kann, das den kleinsten Abstand von dem Ist-Übersetzungsverhältnis hat.Furthermore, the method can include retrieving a list of several target gear ratios from a computer memory, such as a firmware memory, an EPROM or the like, and selecting the target gear ratio from the list of target gear ratios, with the target gear ratio in particular can be selected that has the smallest distance from the actual transmission ratio.

Insbesondere kann das Auswählen des Soll-Übersetzungsverhältnisses aus der Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen die folgenden Schritte aufweisen. Ermitteln einer kleinsten Abweichung des Ist-Übersetzungsverhältnisses zu den Soll-Übersetzungsverhältnissen der Liste, beispielsweise durch Bilden des Betrags der Differenz der Übersetzungsverhältnisse, und Auswählen des Soll-Übersetzungsverhältnisses, bei dem sich die kleinste Abweichung ergibt, beziehungsweise das von dem Ist-Übersetzungsverhältnis am wenigsten abweicht.In particular, the selection of the target gear ratio from the list of target gear ratios can have the following steps. Determining the smallest deviation of the actual gear ratio from the target gear ratios in the list, for example by forming the amount of the difference between the gear ratios, and selecting the target gear ratio with the smallest deviation, or the least one from the actual gear ratio deviates.

Durch das Verwenden der Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen kann erreicht werden, dass die Abweichung von Ist-Übersetzungsverhältnis und Soll-Übersetzungsverhältnis korrekt für den ausgewählten Gang bestimmt wird. Dies ist möglich, ohne dass dafür ein „Gear-Sensor“ beziehungsweise Gangschaltungssensor vorgesehen sein muss, der den ausgewählten Gang erkennt. Zudem ist die Regelung dann nicht davon abhängig, ob der Gangschaltungssensor funktionsfähig ist. Ein Gangschaltungssensor kann zusätzlich vorgesehen sein, zum Beispiel um die Motorleistung beim Schalten zu verringern.By using the list of target gear ratios, it can be achieved that the deviation from the actual gear ratio and the target gear ratio is correctly determined for the selected gear. This is possible without a “gear sensor” or gear shift sensor having to be provided that recognizes the selected gear. In addition, the regulation is then not of it depends on whether the gear shift sensor is functional. A gear shift sensor can also be provided, for example to reduce the engine output when shifting.

Insbesondere kann das Erfassen der Motordrehgeschwindigkeit ein Erfassen eines Motordrehwinkels umfassen, wobei der Motordrehwinkel insbesondere so erfasst werden kann, dass dafür keine absolute Position der Motorwelle benötigt wird.In particular, the detection of the engine speed of rotation can include a detection of an angle of rotation of the motor, the angle of rotation of the motor being able to be detected in such a way that no absolute position of the motor shaft is required for this.

Weiterhin kann das Erfassen der Raddrehgeschwindigkeit ein Erfassen eines Raddrehwinkels umfassen. Insbesondere kann der Raddrehwinkel beispielsweise durch ein Sensorsignal eines Speichensensors auf einfache Art erhalten werden. Das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses kann durch ein Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses aus dem Motordrehwinkel und dem Raddrehwinkel erfolgen, insbesondere durch Berechnung eines Quotienten der Winkelwerte. Zum Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses wird der Raddrehwinkel während des gleichen Zeitraums erfasst wie der Motordrehwinkel.Furthermore, the detection of the wheel speed of rotation can include detection of a wheel rotation angle. In particular, the wheel rotation angle can be obtained in a simple manner, for example, by a sensor signal from a spoke sensor. The actual transmission ratio can be formed by forming the actual transmission ratio from the motor rotation angle and the wheel rotation angle, in particular by calculating a quotient of the angle values. To form the actual gear ratio, the wheel rotation angle is recorded during the same period as the engine rotation angle.

Das Erfassen eines Drehwinkels für die Erfassung von Motordrehgeschwindigkeit und Rad-Drehgeschwindigkeit kann unter anderem vorteilhaft sein, weil dadurch eine gemittelte Geschwindigkeit gebildet werden kann, die weniger Schwankungen aufweist als eine momentane Drehgeschwindigkeit. Bei Verwendung eines Radgeschwindigkeitssensors, der Radumdrehungen und damit Rad-Drehwinkel bestimmt, kann der so erhaltene Rad-Drehwinkel überdies effizient mit dem MotorDrehwinkel verglichen werden. Unter anderem aus diesem Grund kann durch die Bildung eines Drehwinkels eine effiziente Berechnung eines Übersetzungsverhältnisses erreicht werden.The acquisition of an angle of rotation for the acquisition of the rotational speed of the motor and rotational speed of the wheel can be advantageous, inter alia, because an averaged speed can thereby be formed which has fewer fluctuations than an instantaneous rotational speed. If a wheel speed sensor is used, which determines the wheel revolutions and thus the wheel rotation angle, the wheel rotation angle obtained in this way can moreover be efficiently compared with the motor rotation angle. For this reason, among other things, an efficient calculation of a transmission ratio can be achieved by forming a rotation angle.

Weiterhin kann das Erfassen des Motordrehwinkels ein Erfassen von Motordrehteilwinkeln innerhalb einer Zykluszeit umfassen, wobei der Motordrehwinkel durch Aufsummieren der Motordrehteilwinkel gebildet wird. Dieses Aufsummieren kann insbesondere erfolgen, wenn der Raddrehwinkel gleich einem vorbestimmten Raddrehwinkel ist oder nach einer vorbestimmten Zeitdauer. Im Fall eines Speichenmagneten werden in der Regel ganze Radumdrehungen gemessen, was einem Vielfachen von 360 Grad entspricht.Furthermore, the detection of the motor rotation angle can comprise a detection of motor rotation part angles within a cycle time, the motor rotation angle being formed by adding up the motor rotation part angles. This summation can take place in particular when the wheel rotation angle is equal to a predetermined wheel rotation angle or after a predetermined period of time. In the case of a spoke magnet, entire wheel revolutions are usually measured, which corresponds to a multiple of 360 degrees.

Durch die Bildung von Dreh-Teilwinkeln kann beispielsweise die Effizienz der Winkelberechnung verbessert werden oder die Genauigkeit der Winkelberechnung erhöht werden.By forming partial rotation angles, for example, the efficiency of the angle calculation can be improved or the accuracy of the angle calculation can be increased.

Insbesondere kann die Raddrehgeschwindigkeit durch ein oder mehrere Speichenmagneten und einem an einem Rahmen des Elektrofahrrads befestigten Hall-Sensor bestimmt werden. Diese Vorrichtung stellt eine robuste und technisch einfache Bestimmung einer Radgeschwindigkeit bereit. Die Raddrehgeschwindigkeit kann aber auch durch eine andere Sensorik gemessen werden.In particular, the wheel speed can be determined by one or more spoke magnets and a Hall sensor attached to a frame of the electric bicycle. This device provides a robust and technically simple determination of a wheel speed. However, the wheel speed can also be measured by another sensor system.

Des Weiteren kann das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses ein Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses basierend auf einer aktuellen Motorgeschwindigkeit, einer aktuellen Radgeschwindigkeit, einer zu einem früheren Zeitpunkt erfassten Motorgeschwindigkeit und einer zu einem früheren Zeitpunkt erfassten Radgeschwindigkeit umfassen. Dies kann unter anderem dazu verwertet werden, um die Messwerte zu glätten, oder Ausreißer zu ignorieren und so ein unnötiges Erhöhen des Fehlerzählers zu vermeiden.Furthermore, forming the actual gear ratio can include forming the actual gear ratio based on a current engine speed, a current wheel speed, an engine speed detected at an earlier point in time and a wheel speed detected at an earlier point in time. Among other things, this can be used to smooth the measured values or to ignore outliers and thus avoid unnecessarily increasing the error counter.

Insbesondere kann das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses ein Filtern der aktuellen Motorgeschwindigkeit, der aktuellen Radgeschwindigkeit, der früheren Motorgeschwindigkeit und/oder der früheren Radgeschwindigkeit umfassen, wobei das Filtern beispielsweise durch ein Glättungsfilter wie ein einfaches Mittelwertfilter, ein Tiefpassfilter, ein exponentielles Tiefpassfilter oder ähnliches bereitgestellt werden kann. Auch ein aufwendiges zu berechnendes Filter mit nichtkonstanten Koeffizienten wie ein Kalman-Filter kann eingesetzt werden.In particular, the formation of the actual gear ratio can include filtering the current engine speed, the current wheel speed, the previous engine speed and / or the previous wheel speed, the filtering being provided, for example, by a smoothing filter such as a simple mean value filter, a low-pass filter, an exponential low-pass filter or the like can be. It is also possible to use a complex filter to be calculated with non-constant coefficients such as a Kalman filter.

Das vorher bestimmte Ist-Übersetzungsverhältnis kann weiterhin auch dazu verwendet werden, um die Motordrehzahl abzuregeln oder die Motorleistung zu verringern, um so eine Geschwindigkeitsüberschreitung zu vermeiden. Im Vergleich zu einer „starren“ Abregelung, die ein Ist-Übersetzungsverhältnis nicht berücksichtigt, kann diese Abregelung flexibel ausgelegt werden, und insbesondere auch so, dass sie erst eingreift, wenn eine erste Abregelung nicht funktioniert.The previously determined actual transmission ratio can also be used to regulate the engine speed or to reduce the engine power in order to avoid exceeding the speed. Compared to a “rigid” curtailment that does not take an actual transmission ratio into account, this curtailment can be designed flexibly, and in particular also so that it only intervenes when a first curtailment does not work.

Dazu wird eine maximale Motordrehgeschwindigkeit bestimmt, was auf Grundlage einer maximalen zulässigen Geschwindigkeit oder Abregelgeschwindigkeit, einem Radumfang eines Hinterrads und dem vorher gebildeten Ist-Übersetzungsverhältnis erfolgen kann, wobei die Geschwindigkeit und der Radumfang oder ein daraus berechneter Wert in einem Computerspeicher der Regelung abgelegt sein kann. Insbesondere kann zu der Bestimmung dasjenige Soll-Übersetzungsverhältnis aus einer Liste von Übersetzungsverhältnissen verwendet werden, das dem Ist-Übersetzungsverhältnis am nächsten liegt.For this purpose, a maximum motor rotational speed is determined, which can take place on the basis of a maximum permissible speed or control speed, a wheel circumference of a rear wheel and the previously formed actual gear ratio, with the speed and the wheel circumference or a value calculated therefrom being stored in a computer memory of the control system . In particular, too the determination of the target gear ratio from a list of gear ratios which is closest to the actual gear ratio can be used.

Die erfasste Motordrehgeschwindigkeit wird mit der vorher bestimmten maximalen Motordrehgeschwindigkeit verglichen. Wenn die erfasste Motordrehgeschwindigkeit die maximale Motordrehgeschwindigkeit überschreitet, wird eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors verringert, wobei sich die Verringerung insbesondere auf eine Begrenzung der Motorleistung und/oder der Motordrehzahl beziehen kann. Insbesondere kann die Motorleistung so verringert werden, dass die maximale Motordrehgeschwindigkeit nicht mehr überschritten wird, wozu ein Regelkreis verwendet werden kann.The detected engine speed is compared with the previously determined maximum engine speed. If the detected motor rotational speed exceeds the maximum motor rotational speed, an electric motor output of the electric motor is reduced, wherein the decrease can relate in particular to a limitation of the motor output and / or the motor speed. In particular, the engine power can be reduced in such a way that the maximum engine speed is no longer exceeded, for which purpose a control loop can be used.

Weiterhin kann das Verfahren ein Erfassen eines vorliegenden Kraftschlusses des elektrischen Motors umfassen. Die Kraftschluss-Erfassung erfolgt auf Grundlage der Ausgabe einer Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung. Beispielsweise kann die Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung einen Sensor aufweisen, der einen Phasenstrom misst, mit dem der Motor versorgt wird, und die Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung. Das Erfassen des Kraftschlusses kann auf Grundlage des Phasenstroms und der vorher bestimmten Motordrehzahl erfolgen, indem beispielsweise der Phasenstrom und die Motordrehzahl mit vorgegebenen beziehungsweise vorbestimmten Werten verglichen werden.Furthermore, the method can include detecting an existing frictional connection of the electric motor. The traction detection takes place on the basis of the output of a traction detection device. For example, the frictional connection detection device can have a sensor which measures a phase current with which the motor is supplied, and the motor speed detection device. The detection of the frictional connection can take place on the basis of the phase current and the previously determined motor speed, for example by comparing the phase current and the motor speed with predetermined or predetermined values.

Wenn gemäß der vorherigen Erfassung des Kraftschlusses bestimmt wird, dass kein Kraftschluss vorliegt, wird die Erhöhung des Fehlerzählers ausgesetzt oder deaktiviert, wobei das Aussetzen insbesondere temporär über eine Zeitdauer erfolgen kann, die durch die Zeitdauer des nicht vorhandenen Kraftschlusses bestimmt wird. Durch das Aussetzen wird der oben genannte Schritt des Erhöhens des Fehlerzählers nicht durchgeführt, wodurch ein unnötiges Hochzählen des Fehlerzählers, beispielsweise während eines Schaltvorgangs, vermieden werden kann. Im allgemeineren Sinn wird eine Veränderung, also eine Erhöhung oder Verringerung des Fehlerzählers ausgesetzt.If, according to the previous detection of the frictional connection, it is determined that there is no frictional connection, the increase in the error counter is suspended or deactivated, with the suspension in particular being able to take place temporarily over a period of time that is determined by the duration of the non-existent frictional connection. As a result of the suspension, the above-mentioned step of increasing the error counter is not carried out, as a result of which an unnecessary incrementing of the error counter, for example during a switching process, can be avoided. In the more general sense, a change, i.e. an increase or decrease in the error counter, is suspended.

Auch die weiteren Merkmale des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt und des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt, die weiter unten genannt sind, können mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kombiniert werden.The further features of the method according to the second aspect and of the method according to the third aspect, which are mentioned below, can also be combined with the method according to the first aspect.

In einem zweiten Aspekt offenbart die vorliegende Anmeldung ein weiteres computer-implementiertes Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads.In a second aspect, the present application discloses a further computer-implemented method for controlling an electric bicycle driven by an electric motor.

Gemäß diesem Verfahren wird eine Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors erfasst. Gleichzeitig wird eine Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads erfasst und ein Ist-Übersetzungsverhältnis wird aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit gebildet. Eine maximale Motordrehgeschwindigkeit wird aus einer maximalen zulässigen Geschwindigkeit, einem Radumfang eines Hinterrads und dem vorher gebildeten Ist-Übersetzungsverhältnis gebildet.According to this method, a motor rotation speed of the electric motor is detected. At the same time, a wheel rotation speed of a wheel of the electric bicycle driven by the motor is detected and an actual gear ratio is formed from the motor rotation speed and the wheel rotation speed. A maximum engine rotational speed is formed from a maximum permissible speed, a wheel circumference of a rear wheel and the previously established actual gear ratio.

Bei der Berechnung der maximalen Motordrehgeschwindigkeit kann insbesondere ein Soll-Übersetzungsverhältnis aus einer Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen verwendet werden, das dem Ist-Übersetzungsverhältnis am nächsten kommt.When calculating the maximum engine speed, in particular a target gear ratio from a list of target gear ratios can be used which comes closest to the actual gear ratio.

Diese erfasste Motordrehgeschwindigkeit wird mit der vorher bestimmten maximalen Motordrehgeschwindigkeit verglichen. Wenn die erfasste Motordrehgeschwindigkeit die maximale Motordrehgeschwindigkeit überschreitet, wird eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors verringert, wobei sich, wie oben bereits erläutert, die Verringerung auf eine Begrenzung der Motorleistung und/oder der Motordrehzahl beziehen kann.This detected engine speed is compared with the previously determined maximum engine speed. If the detected motor rotational speed exceeds the maximum motor rotational speed, an electric motor output of the electric motor is reduced, wherein, as already explained above, the decrease can relate to a limitation of the motor output and / or the motor speed.

Die Verringerung beziehungsweise Begrenzung der Motorleistung kann auch abhängig davon erfolgen, ob das Ist-Übersetzungsverhältnis vorher als gültig erkannt wurde, also um nicht mehr als eine vorgegebene Toleranz von dem Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht. Weiterhin kann die Verringerung der Motorleistung davon abhängig erfolgen, ob eine Auswertung des Ist-Übersetzungsverhältnisses aktiviert ist, wenn ein Kraftschluss des Motors erkannt wurde, oder deaktiviert ist, wenn erkannt wurde, dass kein Kraftschluss des Motors vorliegt.The reduction or limitation of the engine output can also take place depending on whether the actual transmission ratio was previously recognized as valid, that is to say does not deviate from the target transmission ratio by more than a predetermined tolerance. Furthermore, the reduction in the engine power can take place as a function of whether an evaluation of the actual gear ratio is activated when a frictional connection of the motor has been detected or is deactivated when it has been detected that the motor is not frictional.

Die im vorherigen Absatz genannte Abregelung des Motors kann insbesondere härter ausgelegt sein als eine bereits vorhandene Abregelung. Dafür kann insbesondere ein Ausfall eines ersten Abregelmechanismus, der eine Motordrehgeschwindigkeit begrenzt, erfasst werden, wobei sich das Erfassen auch auf ein Erfassen einer Geschwindigkeit, Leistung oder sonstiger Kenngröße beziehen kann, die nicht erreicht wird, wenn die erste Abregelung funktionsfähig ist.The motor curtailment mentioned in the previous paragraph can in particular be designed to be harder than an existing curtailment. For this purpose, in particular a failure of a first governing mechanism that limits an engine speed can be detected, the detection also relating to a Detecting a speed, power or other characteristic that is not achieved when the first curtailment is functional.

Hierbei erfolgt die Abregelung insofern härter, als das Verringern der elektrischen Motorleistung bei einer höheren Motordrehgeschwindigkeit und/oder über einen kleineren Motordrehgeschwindigkeitsbereich erfolgt als das Begrenzen der Motordrehgeschwindigkeit. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass die Maximaldrehzahl des Motors, bei der der Motor abgeregelt wird, größer als bei dem ersten Abregelmechanismus gewählt ist.In this case, the downward regulation takes place to the extent that the reduction in the electrical motor power takes place at a higher motor speed and / or over a smaller motor speed range than the limitation of the motor speed. For example, this can be done in that the maximum speed of the motor at which the motor is governed is selected to be greater than that of the first governing mechanism.

Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für die oben genannte Abregelung auf Grund des Ist-Übersetzungsverhältnisses, und es kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einem bereits vorhandenen Verfahren zur Abregelung des Motors beziehungsweise der Motordrehgeschwindigkeit eingesetzt werden.This method is particularly suitable for the abovementioned downward regulation based on the actual gear ratio, and it can advantageously be used in addition to an already existing method for downward regulation of the motor or the motor speed.

Zu den Merkmalen, die bereits in dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt genannt sind, gelten sinngemäß die oben genannten Anmerkungen. Die Merkmale des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und die Merkmale des nachfolgend genannten Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt, das sich auf eine Kraftschluss-Erkennung bezieht, können auch für dieses Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können die Merkmale vorteilhaft verwendet werden, die sich auf das Bestimmen des Ist-Übersetzungsverhältnisses beziehen, wie beispielsweise die Bestimmung von Drehwinkeln oder von Dreh-Teilwinkeln oder das Filtern der gemessenen Werte.The above remarks apply mutatis mutandis to the features that have already been mentioned in the method according to the first aspect. The features of the method according to the first aspect and the features of the method mentioned below according to the third aspect, which relates to traction detection, can also be used for this method. For example, the features can advantageously be used which relate to the determination of the actual transmission ratio, such as the determination of angles of rotation or partial rotation angles or the filtering of the measured values.

Gemäß einem dritten Aspekt offenbart die vorliegende Beschreibung ein weiteres computer-implementiertes Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads.In a third aspect, the present description discloses a further computer-implemented method for controlling an electric bicycle driven by an electric motor.

Gemäß diesem Verfahren wird der elektrische Motor durch Verringern der elektrischen Motorleistung geregelt, wobei die Motorleistung insbesondere durch Begrenzen von Motorleistung und/oder Drehzahl verringert werden kann.According to this method, the electric motor is regulated by reducing the electric motor output, wherein the motor output can be reduced in particular by limiting the motor output and / or speed.

Es wird erfasst, ob ein Kraftschluss des elektrischen Motors vorliegt, beispielsweise auf Grundlage eines dem Motor zugeführten Stroms und der Motordrehgeschwindigkeit. Wenn gemäß der vorherigen Erfassung kein Kraftschluss vorliegt wird das Regeln ausgesetzt oder deaktiviert, insbesondere temporär, bis wieder ein Kraftschluss vorliegt. Im Besonderen kann ein Abregelmechanismus die Motordrehgeschwindigkeit durch Verringern der elektrischen Motorleistung begrenzen.It is detected whether there is a frictional connection of the electric motor, for example on the basis of a current supplied to the motor and the motor rotational speed. If, according to the previous detection, there is no frictional connection, the regulation is suspended or deactivated, in particular temporarily, until a frictional connection is present again. In particular, a governor mechanism can limit the speed of rotation of the motor by reducing the motor's electrical output.

Durch dieses Verfahren, das eine Erkennung eines Kraftschlusses aufweist, kann unter anderem vermieden werden, dass eine Motorleistung unnötig verringert oder begrenzt wird. Weiterhin kann dieses Verfahren auch vorteilhaft für andere Regelungen eingesetzt werden, die eine Erkennung eines Kraftschlusses erfordern, wie beispielsweise für die Steuerung einer Gangschaltung.With this method, which has a detection of a frictional connection, it can be avoided, among other things, that an engine output is unnecessarily reduced or limited. Furthermore, this method can also be used advantageously for other controls that require detection of a frictional connection, such as for controlling a gear shift.

Die Merkmale der Verfahren gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt können mit dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt kombiniert werden. Insbesondere können Merkmale vorteilhaft mit diesem Verfahren kombiniert werden, die sich auf ein Erhöhen oder Verringern eines Fehlerzählers beziehen, wobei beispielsweise das Erhöhen oder Verringern des Fehlerzählers ausgesetzt wird, wenn bei dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt erkannt wird, dass kein Kraftschluss vorliegt.The features of the method according to the first and the second aspect can be combined with the method according to the third aspect. In particular, features can advantageously be combined with this method that relate to increasing or decreasing an error counter, for example increasing or decreasing the error counter being suspended if it is recognized in the method according to the third aspect that there is no frictional connection.

Des Weiteren kann das Verfahren ein Bestimmen eines Kraftschluss-Kennwertes wie zum Beispiel Motorstrom oder Motordrehzahl aufweisen. Wenn eine vorgegebene Kraftschluss-Kennwertschwelle überschritten wird, wird mit dem Regeln des elektrischen Motors begonnen. Beispielsweise kann hierdurch eine Motorregelung oder eine Manipulationserkennung eingeschaltet werden, wenn ein Motor angelaufen ist oder wenn ein Gangschaltungsvorgang beendet ist.Furthermore, the method can include a determination of a traction characteristic such as motor current or motor speed. If a predetermined force-fit characteristic value threshold is exceeded, the control of the electric motor begins. For example, an engine control or manipulation detection can be switched on in this way when an engine has started or when a gear shifting process has ended.

Hierbei kann eine Bestimmung des Kraftschluss-Kennwertes und eine Erhöhung eines Zählers bei vorhandenem Kraftschluss auch mehrfach in einer Schleife wiederholt werden, bis ein vorgegebener Wert des Zählers überschritten wird, und die Regelung aktiviert werden, wenn der vorgegebene Wert überschritten ist.A determination of the traction characteristic value and an increment of a counter can also be repeated several times in a loop if a traction is present until a specified value of the counter is exceeded, and the control can be activated when the specified value is exceeded.

Weiterhin kann, wenn die Regelung oder die Manipulationserkennung aktiviert ist, ein Bestimmen eines Kraftschluss-Kennwertes, der beispielsweise Phasenstrom und/oder Motordrehzahl umfasst, durchgeführt werden. Hierbei kann die Motordrehzahl insbesondere optional oder zusätzlich zum Phasenstrom ausgewertet werden. Die Bestimmung des Kraftschluss-Kennwertes wird wiederholt, solange eine vorgegebene Kraftschluss-Kennwertschwelle überschritten wird und, sobald die vorgegebene Kennwertschwelle unterschritten wird, wird die Regelung des Motors oder die Manipulationserkennung deaktiviert.Furthermore, when the regulation or the manipulation detection is activated, a determination of a traction characteristic value, which includes, for example, phase current and / or motor speed, can be carried out. The motor speed can in particular be evaluated optionally or in addition to the phase current. The determination of the frictional connection characteristic is repeated as long as a predetermined one The friction-locked characteristic value threshold is exceeded and, as soon as the specified characteristic value threshold is undershot, the control of the motor or the manipulation detection is deactivated.

Insbesondere kann die Kraftschluss-Kennwertschwelle so gewählt sein, dass sie ein Überwinden des Reibwiderstands eines Motorgetriebes anzeigt. Weiterhin kann die Kraftschluss-Kennwertschwelle einen Mindeststrom und/oder eine Mindestdrehzahl des elektrischen Motors umfassen.In particular, the frictional connection characteristic value threshold can be selected such that it indicates that the frictional resistance of an engine transmission has been overcome. Furthermore, the frictional connection characteristic value threshold can include a minimum current and / or a minimum speed of the electric motor.

Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt eignet sich insbesondere zum temporären Deaktivieren einer Motorregelung und/oder einer Manipulationserkennung, wobei die Motorregelung insbesondere auf einer Erkennung eines ungültigen Übersetzungsverhältnisses beruhen kann.The method according to the third aspect is particularly suitable for temporarily deactivating an engine control and / or a manipulation detection, wherein the engine control can in particular be based on a detection of an invalid gear ratio.

Gemäß einem weiteren Aspekt offenbart die vorliegende Beschreibung eine Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads, die die folgenden Merkmale aufweist.According to a further aspect, the present specification discloses an apparatus for controlling an electric bicycle driven by an electric motor, having the following features.

Eine Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zum kontinuierlichen Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors ist vorgesehen. Hierbei kann die Motordrehgeschwindigkeit, wie oben erwähnt direkt oder indirekt erfasst werden. Beispielsweise kann die Motordrehgeschwindigkeit durch das oben genannte sensorlose Verfahren erfasst werden, bei dem Ströme und/oder Spannungen des Motors elektronisch ausgewertet werden. Oder es kann ein Sensor an der Motorwelle oder an einem davon abgetriebenen Teil angebracht sein, das in einem festen Übersetzungsverhältnis zu der Motorwelle steht und das vorzugsweise für eine Manipulation nicht oder nur schwer zugänglich ist.A motor speed detecting device configured to continuously detect a motor rotation speed of the electric motor is provided. As mentioned above, the motor speed can be recorded directly or indirectly. For example, the motor speed can be detected by the sensorless method mentioned above, in which the currents and / or voltages of the motor are evaluated electronically. Or a sensor can be attached to the motor shaft or to a part driven off therefrom, which has a fixed transmission ratio to the motor shaft and which is preferably not or only with difficulty accessible for manipulation.

Weiterhin ist eine Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, die zum gleichzeitigen Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads ausgebildet ist. Hierfür kann ein einfacher Speichenmagnet und ein am Rahmen angebrachtes Magnetometer genügen, es können aber auch andere Vorrichtungen zum Einsatz kommen, beispielsweise ein Gyroskop, ein Fliehkraftmesser oder ein Magnetometer, die beispielsweise auch als MEMS-Bauteile bereitgestellt werden können.Furthermore, a wheel rotation speed detection device is provided which is designed to simultaneously detect a wheel rotation speed of a wheel of the electric bicycle driven by the motor. A simple spoke magnet and a magnetometer attached to the frame can suffice for this, but other devices can also be used, for example a gyroscope, a centrifugal force meter or a magnetometer, which can also be provided as MEMS components, for example.

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, ein Ist-Übersetzungsverhältnis aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit zu bilden, das Ist-Übersetzungsverhältnisses mit einem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis zu vergleichen und, wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht, einen Fehlerzähler zu erhöhen. Weiterhin ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors zu verringern, wenn der Fehlerzähler einen Schwellwert überschreitet, wobei das Verringern der Motorleistung unter anderem eine Begrenzung umfasst.Furthermore, the device has a control unit which is designed to form an actual gear ratio from the engine speed and the wheel speed, to compare the actual gear ratio with a predetermined target gear ratio and, if the actual gear ratio from the predetermined target Gear ratio deviates, increasing an error counter. Furthermore, the control device is designed to reduce an electric motor power of the electric motor when the error counter exceeds a threshold value, the reduction in the motor power including a limitation.

Die Steuereinrichtung kann durch ein elektronisches Bauteil bereitgestellt werden, das am Motor angeordnet ist, oder durch ein oder mehrere elektronische Bauelemente, die am Motor oder außerhalb davon angeordnet sein können.The control device can be provided by an electronic component that is arranged on the engine, or by one or more electronic components that can be arranged on the engine or outside it.

Weiterhin offenbart die vorliegende Beschreibung eine Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads. Diese Vorrichtung weist eine Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung auf, die zum kontinuierlichen Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors ausgebildet ist. Weiterhin ist eine Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, die Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads ausgebildet ist.The present description also discloses a device for controlling an electric bicycle driven by an electric motor. This device includes a motor speed detection device which is adapted to continuously detect a motor rotation speed of the electric motor. Furthermore, a wheel rotation speed detection device is provided, which is designed to detect a wheel rotation speed of a wheel of the electric bicycle driven by the motor.

Außerdem ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein Ist-Übersetzungsverhältnis aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit zu bilden, eine maximale Motordrehgeschwindigkeit zu bestimmen, beispielsweise aus einer maximalen zulässigen Geschwindigkeit, einem Radumfang eines Hinterrads und dem vorher gebildeten Ist-Übersetzungsverhältnis, und die erfasste Motordrehgeschwindigkeit mit der vorher bestimmten maximalen Motordrehgeschwindigkeit zu vergleichen. Weiterhin ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors zu verringern, wenn die erfasste Motordrehgeschwindigkeit die maximale Motordrehgeschwindigkeit überschreitet.In addition, a control unit is provided which is designed to form an actual gear ratio from the engine rotational speed and the wheel rotational speed, to determine a maximum engine rotational speed, for example from a maximum permissible speed, a wheel circumference of a rear wheel and the previously established actual gear ratio, and compare the detected engine speed with the previously determined maximum engine speed. Furthermore, the control device is designed to reduce an electric motor power of the electric motor when the detected motor rotational speed exceeds the maximum motor rotational speed.

In einem weiteren Aspekt offenbart die vorliegende Beschreibung eine weitere Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads, die eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Motor durch Verringern der elektrischen Motorleistung zu regeln aufweist, sowie eine Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob ein Kraftschluss des elektrischen Motors vorliegt, beispielsweise auf Grundlage einer dem Motor zugeführten Strom und einer Motordrehgeschwindigkeit. Die Steuereinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, Signale von der Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung zu empfangen, und zu bestimmen ob aufgrund der erfassten Signale ein Kraftschluss des Motors vorliegt, und, wenn kein Kraftschluss vorliegt, das vorgennannte Regeln temporär zu deaktivieren oder auszusetzen.In a further aspect, the present description discloses a further device for regulating an electric bicycle driven by an electric motor, which device has a control unit which is designed to regulate the electric motor by reducing the electric motor power, as well as a traction detection device which for this purpose is designed to detect whether a frictional connection of the electric motor is present, for example, based on a current supplied to the motor and a motor rotational speed. The control unit is also designed to receive signals from the traction detection device and to determine whether the motor is traction due to the detected signals and, if there is no traction, to temporarily deactivate or suspend the aforementioned rules.

Des Weiteren offenbart die vorliegende Beschreibung ein Elektrofahrrad, das einen elektrischen Motor und mindestens zwei Räder aufweist, wobei der Motor ausgebildet ist, mindestens eines der Räder anzutreiben, und eine der vorgenannten Vorrichtungen. Dabei kann das angetriebene Rad des Elektrofahrrads über einen Antriebsstrang des Elektrofahrrads mit dem Motor verbunden sein.Furthermore, the present description discloses an electric bicycle that has an electric motor and at least two wheels, the motor being designed to drive at least one of the wheels, and one of the aforementioned devices. The driven wheel of the electric bike can be connected to the motor via a drive train of the electric bike.

Insbesondere kann bei dem Elektrofahrrad die Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung im Bereich des angetriebenen Rads des Elektrofahrrads angeordnet sein, und die Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung kann an dem Motor oder an einem von dem Motor angetriebenen Teil des Antriebsstrangs angeordnet sein.In particular, in the case of the electric bicycle, the wheel rotational speed detection device can be arranged in the region of the driven wheel of the electric bicycle, and the motor speed detection device can be arranged on the motor or on a part of the drive train driven by the motor.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung zumindest teilweise im Bereich des Motors angeordnet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung mit dem Motor elektrisch verbunden.In one embodiment, the frictional connection detection device is arranged at least partially in the area of the engine. According to a further exemplary embodiment, the frictional connection detection device is electrically connected to the motor.

Im Folgenden werden weitere Merkmale des Gegenstands der vorliegenden Beschreibung aufgeführt. Bei einer Motorregelung gemäß der vorliegenden Beschreibung kann ein erster und ein zweiter Abregelmechanismus vorgesehen sein.Further features of the subject matter of the present description are listed below. In the case of an engine control according to the present description, a first and a second limiting mechanism can be provided.

Der erste Abregelmechanismus kann beispielsweise ein Abregelmechanismus sein, der ohne vorherige Bestimmung eines Übersetzungsverhältnisses anhand einer gemessenen Geschwindigkeit eines Geschwindigkeitssensors um eine Maximalgeschwindigkeit kontinuierlich eine Motorunterstützung wegnimmt beziehungsweise einen Motorstrom reduziert damit das Elektrofahrrad die Maximalgeschwindigkeit nicht überschreiten kann. Durch ein kontinuierliches Wegnehmen der Unterstützung kann bei der ersten Motorregelung ein weiches Wegnehmen der Unterstützung erreicht werden.The first limiting mechanism can be, for example, a limiting mechanism that continuously removes motor assistance by a maximum speed without prior determination of a gear ratio based on a measured speed of a speed sensor or reduces a motor current so that the electric bike cannot exceed the maximum speed. By continuously removing the support, a smooth removal of the support can be achieved during the first motor control.

Eine einfache zweite Geschwindigkeitsabregelung kann beispielsweise so erfolgen, dass eine Drehzahl des Antriebsmotors auf Grundlage der größten möglichen Übersetzung begrenzt wird, so dass im höchsten Gang nur bis zu einer aus dem größten möglichen Übersetzungsverhältnis berechneten Abregelgeschwindigkeit unterstützt wird.A simple second speed regulation can be done, for example, in such a way that a speed of the drive motor is limited on the basis of the largest possible gear ratio, so that in the highest gear only a regulation speed calculated from the largest possible transmission ratio is supported.

Im Unterschied dazu weist der zweite Abregelmechanismus gemäß der vorliegenden Beschreibung eine Berechnung einer maximalen Motordrehzahl anhand eines aktuellen Übersetzungsverhältnisses auf. Solange ein gültiges Übersetzungsverhältnis erkannt wird, wird die Motordrehzahl entsprechend reduziert, so dass die Maximalgeschwindigkeit mit dem aktuellen Übersetzungsverhältnis nicht überschritten werden kann.In contrast to this, the second governing mechanism according to the present description has a calculation of a maximum engine speed on the basis of a current gear ratio. As long as a valid gear ratio is recognized, the engine speed is reduced accordingly so that the maximum speed with the current gear ratio cannot be exceeded.

Bei Erkennung einer Manipulation wird die Motordrehzahl so weit reduziert, dass ein Überschreiten der Maximalgeschwindigkeit in keinem Gang möglich ist. Dieser Abregelmechanismus wird als hart bezeichnet, da die Motordrehzahl bei dem maximal zu erreichenden Geschwindigkeitswert limitiert wird und kein Übergangsbereich existiert. Zur Begrenzung der Motordrehzahl ist eine Rückkopplungsschleife mit der aktuellen Motordrehzahl als Eingabe vorgesehen, die bei der Vorgabe der Motorleistung mit eingeht.If manipulation is detected, the engine speed is reduced to such an extent that it is not possible to exceed the maximum speed in any gear. This limiting mechanism is referred to as hard because the engine speed is limited at the maximum speed value that can be reached and there is no transition area. To limit the engine speed, a feedback loop is provided with the current engine speed as input, which is included when specifying the engine power.

In der folgenden Beschreibung werden Einzelheiten bereitgestellt, die zur Beschreibung der Ausführungsformen dienen. Es soll jedoch für den Fachmann erkenntlich sein, dass die Ausführungsformen auch ohne solche Einzelheiten praktiziert werden können. Weiterhin können in der vorliegenden Beschreibung aus Gründen der Klarheit der Darstellung auch Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels nicht beschrieben sein.In the following description, details are provided which serve to describe the embodiments. However, it should be apparent to those skilled in the art that the embodiments can also be practiced without such details. Furthermore, for the sake of clarity of the illustration, details of an exemplary embodiment cannot be described in the present description.

Beispielsweise kann ein Verfahren zur Motorregelung gemäß der vorliegenden Beschreibung mit einem elektromechanischen Schaltgetriebe eingesetzt werden, aber auch mit einem mechanischen Schaltgetriebe oder sogar auch ohne ein Schaltgetriebe. Ebenso kann das Verfahren mit oder ohne einen Gangschaltungssensor eingesetzt werden.For example, a method for motor control according to the present description can be used with an electromechanical gearbox, but also with a mechanical gearbox or even without a gearbox. The method can also be used with or without a gear shift sensor.

Bei dem Elektrofahrrad kann es sich insbesondere um ein Pedelec handeln, bei dem der Elektroantrieb nur dann aktiviert wird, wenn ein Fahrer die Pedale betätigt. Weiterhin kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrrad handeln, bei dem aufgrund der Geschwindigkeit eine Zulassung erforderlich ist, oder bei dem der Antrieb eine Geschwindigkeit von mehr als 25km/h erreicht, wie beispielsweise bei einem S-Pedelec.The electric bike can in particular be a pedelec in which the electric drive is only activated when a driver operates the pedals. Furthermore, it can in particular be a Trade electric bicycles for which approval is required due to the speed, or for which the drive reaches a speed of more than 25 km / h, such as an S-Pedelec.

Eine Manipulationssicherung oder Motoregelung gemäß der vorliegenden Beschreibung kann unter anderem folgenden Merkmale bereitstellen.

  1. I. Manipulationssicherung durch Prüfen eines Übersetzungsverhältnisses aus Motor- und Radumdrehungen gegen eine Tabelle mit „gültigen“ Übersetzungsverhältnissen und, falls das Übersetzungsverhältnis als ungültig erkannt wurde, inkrementieren eines Fehlerzählers, wobei sobald der Fehlerzähler einen oberen Schwellwert überschreitet die Motordrehzahl und damit die Höchstgeschwindigkeit stark limitiert wird, was auch als Notlaufbetrieb bezeichnet wird.
  2. II. Dekrementieren des Fehlerzählers bei Erkennung eines gültigen Übersetzungsverhältnisses bis maximal zu einem unteren Schwellwert.
  3. III. Zusätzlich zum Dekrementieren des Fehlerzähler bei gültigem Übersetzungsverhältnis: Ermitteln einer von der aktuellen Übersetzung abhängigen Maximaldrehzahl des Motors, um die Maximalgeschwindigkeit unabhängig von einer normalen Geschwindigkeitsabregelung einzuhalten.
  4. IV. Einführen eines zweiten Abregelmechanismus, der bei der für die aktuelle Übersetzung ermittelten Maximaldrehzahl hart abregelt, falls der bestehende erste Abregelmechanismus ausfällt.
  5. V. Temporäres Deaktivieren der Manipulationserkennung und zweiten Abregelung bei temporär ungültigen Übersetzungsverhältnissen, bspw. bei Schaltvorgängen
A manipulation protection or motor control according to the present description can provide the following features, among others.
  1. I. Tamper protection by checking a gear ratio of engine and wheel revolutions against a table with "valid" gear ratios and, if the gear ratio was recognized as invalid, incrementing an error counter, whereby as soon as the error counter exceeds an upper threshold value, the engine speed and thus the maximum speed is severely limited is what is also referred to as emergency operation.
  2. II. Decrementing the error counter when a valid transmission ratio is detected up to a maximum of a lower threshold value.
  3. III. In addition to decrementing the error counter when the gear ratio is valid: Determining a maximum motor speed dependent on the current gear ratio in order to maintain the maximum speed regardless of a normal speed limitation.
  4. IV. Introduction of a second curtailment mechanism which, at the maximum speed determined for the current ratio, curtails hard if the existing first curtailment mechanism fails.
  5. V. Temporary deactivation of the manipulation detection and a second curtailment in the event of temporarily invalid gear ratios, e.g. during gear changes

Im Folgenden wird das ermittelte Übersetzungsverhältnis auch als aktuelles Übersetzungsverhältnis oder „Ist-Übersetzungsverhältnis“ bezeichnet und das gültige Übersetzungsverhältnis wird auch als „Soll-Übersetzungsverhältnis“ bezeichnet.In the following, the determined transmission ratio is also referred to as the current transmission ratio or “actual transmission ratio” and the valid transmission ratio is also referred to as the “target transmission ratio”.

Weiterhin wird ein Inkrementieren oder Dekrementieren des Fehlerzählers auch als „Erhöhen“ oder „Verringern“ bezeichnet.Furthermore, incrementing or decrementing the error counter is also referred to as “increasing” or “decreasing”.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt ein Elektrofahrrad, 1 shows an electric bike,
  • 2 zeigt ein Verfahren zur Regelung eines Elektromotors und zur Manipulationserkennung anhand eines Übersetzungsverhältnisses eines Schaltgetriebes des Elektrofahrrads von 1, 2 FIG. 11 shows a method for regulating an electric motor and for detecting manipulation using a gear ratio of a gearbox of the electric bicycle from FIG 1 ,
  • 3 zeigt ein Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Manipulationserkennung von 2, 3 shows a method for activating and deactivating the manipulation detection of 2 ,
  • 4 zeigt das Verfahren zur Manipulationserkennung von 2 in weiteren Einzelheiten und den Übergang in einen Notlaufmodus, und 4th shows the procedure for tampering detection of 2 in more details and the transition to limp home mode, and
  • 5 zeigt eine Geschwindigkeitsbegrenzung anhand eines ermittelten Ist-Übersetzungsverhältnisses. 5 shows a speed limit based on a determined actual gear ratio.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt schematisch ein Elektrofahrrad 1. Das Elektrofahrrad 1 weist ein Hinterrad 8, ein Vorderrad 9, einen Rahmen 10, einen Sattel 11 und einen Lenker 7 auf. Ein Kurbeltrieb 22 des Elektrofahrrads 1 ist mit dem Hinterrad 8 über einen Tretwellenfreilauf, ein Abtriebszahnrad 6, das auf einer Abtriebswelle 12 angeordnet ist und über eine Kette 13 verbunden. 1 shows schematically an electric bicycle 1 . The electric bike 1 has a rear wheel 8th , a front wheel 9 , a frame 10 , a saddle 11 and a handlebar 7th on. A crank drive 22nd of the electric bike 1 is with the rear wheel 8th via a pedal shaft freewheel, a driven gear 6th that is on an output shaft 12th is arranged and via a chain 13 connected.

Das Elektrofahrrad 1 weist weiterhin einen elektrischen Antriebsmotor 5 auf, der durch eine Batterie 14 mit Strom versorgt wird.The electric bike 1 furthermore has an electric drive motor 5 on that by a battery 14th is powered.

Der elektrische Antriebsmotor 5 ist über einen Motor-Abtriebsstrang 4 an eine Abtriebswelle 12 gekoppelt. Eine Tretwelle 30 des Kurbeltriebs 22 weist Kurbeln 15 auf. Die Tretwelle 30 ist über einen in 1 nicht gezeigten Tretwellen-Freilauf an die Abtriebswelle 12 gekoppelt. Der Motor-Abtriebsstrang 4, der in 1 durch eine gestrichelte Linie symbolisiert ist, weist ein Motorgetriebe und einen Motorfreilauf auf, die in 1 nicht dargestellt sind.The electric drive motor 5 is via an engine output train 4th to an output shaft 12th coupled. A pedal wave 30th of the crank drive 22nd has cranks 15th on. The pedal wave 30th is about an in 1 Not shown pedal shaft freewheel to the output shaft 12th coupled. The engine output train 4th who is in 1 is symbolized by a dashed line, has an engine transmission and an engine freewheel, which in 1 are not shown.

Das Elektrofahrrad 1 weist eine Steuereinheit 16 auf, über die der Antriebsmotor 5 und eine Kettenschaltung 17 angesteuert wird. Die Steuereinheit 16 ist über ein Bowdenkabel 18 mit der Kettenschaltung 17 verbunden. Die Kettenschaltung 17 weist unter anderem ein Ritzelpaket 19, das auf einer Hinterradnabe 20 angeordnet ist und einen Umwerfer 21 auf.The electric bike 1 has a control unit 16 on which the drive motor 5 and a derailleur 17th is controlled. The control unit 16 is via a bowden cable 18th with the derailleur 17th connected. The derailleur 17th includes a sprocket set 19th that is on a rear hub 20th is arranged and a derailleur 21st on.

Eine Radgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 2, die auch als Radgeschwindigkeitssensor 2 bezeichnet wird, ist über ein Kabel 28 mit der Steuereinheit 16 verbunden und eine Motordrehzahl-Erfassungsvorrichtung 3, die auch als Motordrehzahlsensor 3 bezeichnet wird, ist über ein weiteres Kabel 29 mit der Steuereinheit 16 verbunden.A wheel speed detecting device 2 which also works as a wheel speed sensor 2 is referred to is via a cable 28 with the control unit 16 connected and an engine speed detecting device 3 that also works as an engine speed sensor 3 is referred to is via another cable 29 with the control unit 16 connected.

Ein Schaltmotor des Umwerfers 21 ist über ein zweites Kontrollkabel 23 mit einer Handschaltung 24 verbunden. Die Handschaltung 24 ist über ein weiteres Kontrollkabel 25 mit der Steuereinheit 16 verbunden. Weiterhin ist eine an dem Lenker 7 angebrachte Benutzer-Steuereinheit 26 über ein Kontrollkabel 27 mit der Steuereinheit 16 verbunden.A shift motor of the derailleur 21st is via a second control cable 23 with a manual transmission 24 connected. The manual transmission 24 is via another control cable 25th with the control unit 16 connected. There is also one on the handlebar 7th attached user control unit 26th via a control cable 27 with the control unit 16 connected.

Im Betrieb ermittelt die Steuereinheit 16 aus Sensormesswerten, aus einem zeitlichen Verlauf der Sensormesswerte und aus daraus abgeleiteten Größen eine elektrische Leistung, die durch den elektrischen Antriebsmotor 5 bereitgestellt wird. Die Sensormesswerte können unter anderem Trittfrequenz, Pedalmoment, Hinterraddrehzahl, Batteriestrom und Spannung, eine Motordrehzahl oder einen ausgewählten Gang einer Fahrradschaltung umfassen. Weiterhin kann die Steuereinheit 16 optional auch Benutzereingaben eines Fahrers auswerten, wie beispielsweise einen gewünschten Unterstützungsgrad, und diese bei der Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 5 berücksichtigen.The control unit determines during operation 16 an electrical power generated by the electric drive motor from sensor measured values, from a time curve of the sensor measured values and from variables derived from them 5 provided. The sensor measurement values can include, among other things, cadence, pedal torque, rear wheel speed, battery current and voltage, an engine speed or a selected gear of a bicycle gearshift. Furthermore, the control unit 16 optionally also evaluate user inputs of a driver, such as a desired level of support, and these when activating the electric drive motor 5 consider.

Insbesondere kann die Steuereinheit 16 den elektrischen Antriebsmotor 5 so ansteuern, dass eine Motordrehzahl des elektrischen Antriebsmotors 5 begrenzt wird.In particular, the control unit 16 the electric drive motor 5 control so that a motor speed of the electric drive motor 5 is limited.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen des Elektrofahrrads 1 kann das Schaltgetriebe des Elektrofahrrads 1 mechanisch und/oder elektromechanisch schaltbar sein und die Schaltvorgänge können vom Fahrer und/oder von der Steuerung 16 ausgelöst werden. Insbesondere kann das Schaltgetriebe im Bereich der Hinterradnabe 20 des Hinterrads 8 angeordnet sein.According to various embodiments of the electric bicycle 1 can the manual transmission of the electric bike 1 be mechanically and / or electromechanically switchable and the switching operations can be done by the driver and / or the controller 16 to be triggered. In particular, the gearbox can be in the area of the rear wheel hub 20th of the rear wheel 8th be arranged.

In 1 ist der Einfachheit halber nur eine Steuereinheit dargestellt. Diese Steuereinheit kann am Motor oder außerhalb des Motors angeordnet sein oder sie kann auch durch mehrere elektronische Bauelemente bereitgestellt werden, von denen ein Bauelement am Motor angeordnet sein kann.In 1 only one control unit is shown for the sake of simplicity. This control unit can be arranged on the motor or outside the motor, or it can also be provided by several electronic components, one of which can be arranged on the motor.

Während des Fahrens bestimmt die Steuereinheit 16 aus Signalen des Radgeschwindigkeitssensors 2 und des Motordrehzahlsensors 3 ständig das aktuelle Verhältnis aus Motorwellenumdrehungen beziehungsweise Motordrehzahl zu den Radumdrehungen des Hinterrades. Das berechnete Übersetzungsverhältnis wird regelmäßig mit einer Liste an gültigen Übersetzungsverhältnissen verglichen, um eine ungültige Übersetzung erkennen zu können.While driving, the control unit determines 16 from signals from the wheel speed sensor 2 and the engine speed sensor 3 constantly the current ratio of engine shaft revolutions or engine speed to the wheel revolutions of the rear wheel. The calculated gear ratio is regularly compared with a list of valid gear ratios in order to identify an invalid gear ratio.

Bei einem ungültigen Übersetzungsverhältnis wird ein Fehlerzähler inkrementiert. Sobald der Fehlerzähler einen eingestellten Schwellwert überschreitet wird eine Manipulation angenommen und die Motordrehzahl wird so weit limitiert, dass das Fahrzeug mit dem größtmöglichen Übersetzungsverhältnis keine Geschwindigkeiten außerhalb des zugelassenen Bereichs erreicht.If the transmission ratio is invalid, an error counter is incremented. As soon as the error counter exceeds a set threshold value, manipulation is assumed and the engine speed is limited so that the vehicle with the highest possible gear ratio does not reach speeds outside the permitted range.

Bei gültigem Übersetzungsverhältnis wird der Fehlerzählerdekrementiert und außerdem ständig eine Maximaldrehzahl des Motors ermittelt, um eine Maximalgeschwindigkeit des Elektrofahrrads unabhängig von der normalen Geschwindigkeitsabregelung einhalten zu können. Hierbei bezieht sich „ständig“ auf eine Ermittlung in regelmäßigen kurzen Abständen, beispielsweise durch eine Endlosschleife.If the transmission ratio is valid, the error counter is decremented and, moreover, a maximum speed of the motor is constantly determined in order to be able to maintain a maximum speed of the electric bike regardless of the normal speed limitation. Here, “constantly” refers to a determination at regular short intervals, for example through an endless loop.

Vorzugsweise werden Umdrehungen des Motors 5 mit Hilfe der Motordrehzahl des Motors 5 und ohne Verwendung einer absoluten Positionsangabe aus Signalen des Motordrehzahlsensors 3 bestimmt. In einem Task mit niedriger Zykluszeit wird hierfür zyklisch die aktuelle Motordrehzahl verwendet, um den zurückgelegten Winkel des Motors seit dem letzten Durchlauf zu berechnen.Preferably revolutions of the engine 5 with the help of the engine speed of the engine 5 and without the use of an absolute position specification from signals from the engine speed sensor 3 certainly. In a task with a low cycle time, the current motor speed is used cyclically for this purpose in order to calculate the angle covered by the motor since the last run.

Der resultierende Winkel wird so lange aufsummiert, bis eine vollständige Hinterraddrehung festgestellt wird, wobei die vollständige Hinterraddrehung durch den aktuellen Pulszähler des Radgeschwindigkeitssensors 2 festgestellt wird. Um Gleitpunktoperationen zu sparen und gleichzeitig die nötige Genauigkeit zu erhalten wird der zurückgelegte Winkel zunächst in Milligrad aufsummiert. Die folgende Formel gibt die Berechnung des zurückgelegten Winkels einer Ausgangswelle des Motors 5 in Milligrad an: W i n k e l [ m D e g ] = R P M M o t [ U m i n ] 360 [ D e g U ] 60 [ S m i n ] 1000 [ m D e g D e g ] 1000 [ m s s ] Z y k l u s z e i t [ m s ]

Figure DE102019115312B3_0001
The resulting angle is added up until a complete rear wheel rotation is detected, the complete rear wheel rotation being determined by the current pulse counter of the wheel speed sensor 2 is detected. In order to save floating point operations and at the same time to obtain the necessary accuracy, the angle covered is first added up in milligrades. The following formula gives the calculation of the angle covered by an output shaft of the motor 5 in milligrades to: W. i n k e l [ m D. e G ] = R. P M. M. O t [ U m i n ] 360 [ D. e G U ] 60 [ S. m i n ] 1000 [ m D. e G D. e G ] 1000 [ m s s ] Z y k l u s z e i t [ m s ]
Figure DE102019115312B3_0001

Diese Berechnung reduziert sich durch Kürzen auf die folgende Formel: W i n k e l [ m D e g ] = R P M M o t 6 Z y k l u s z e i t ,

Figure DE102019115312B3_0002
wobei die Motordrehzahl RPM_Mot in Umdrehungen pro Minute und die Zykluszeit in Millisekunden gemessen werden. Weiterhin bedeutet „360“ die Anzahl von Winkelgrad pro Motorwellenumdrehung. Die weiteren Faktoren sind Umrechnungsfaktoren zwischen Sekunde und Millisekunde, Minute und Sekunde, und Grad und Milligrad. Hier und im Folgenden kann ein unterer Index im Beschreibungstext auch durch einen Unterstrich angezeigt werden.This calculation is reduced by shortening it to the following formula: W. i n k e l [ m D. e G ] = R. P M. M. O t 6th Z y k l u s z e i t ,
Figure DE102019115312B3_0002
where the engine speed RPM_Mot is measured in revolutions per minute and the cycle time in milliseconds. Furthermore, "360" means the number of angular degrees per motor shaft revolution. The other factors are conversion factors between seconds and milliseconds, minutes and seconds, and degrees and milligrades. Here and below, a lower index in the description text can also be indicated by an underscore.

Sobald eine konfigurierte Anzahl an Sensorpulsen am Radgeschwindigkeitssensor 2 registriert wurde, wird die Summe aus den einzelnen zurückgelegten Winkeln für die weiteren Prüfungen in das Übersetzungsverhältnis in Grad/Radumdrehung umgerechnet. R a t i o [ D e g U R a d ] = W i n k e l [ m D e g ] 1000 [ m D e g D e g ]

Figure DE102019115312B3_0003
As soon as a configured number of sensor pulses on the wheel speed sensor 2 has been registered, the sum of the individual angles covered is converted into the transmission ratio in degrees / wheel revolution for further tests. R. a t i O [ D. e G U R. a d ] = W. i n k e l [ m D. e G ] 1000 [ m D. e G D. e G ]
Figure DE102019115312B3_0003

Hierin ist „Deg“ der zurückgelegte Winkel der Ausgangswelle des Motors 5, U Rad bezeichnet eine Radumdrehung des Hinterrads 8 und ΣWinkel ist die Summe der einzelnen Teilwinkel, die sich mit Hilfe von Formel (1) aus der Motordrehzahl und aus der Länge der Zykluszeit im Takt der Zykluszeit ergeben.Here “Deg” is the angle covered by the motor's output shaft 5 , U wheel denotes one wheel revolution of the rear wheel 8th and Σ angle is the sum of the individual partial angles that result from the motor speed and the length of the cycle time in the cycle of the cycle time with the aid of formula (1).

Im allgemeineren Sinn kann sich U_Rad auch auf eine Teilumdrehung des Hinterrads oder auf eine Umdrehungszahl größer als Eins beziehen. Die Winkelberechnung sowie die Prüfung auf eine vollständige Radumdrehung werden mit einer Zykluszeit aufgerufen, die beispielsweise 2 ms betragen kann.In a more general sense, U_Rad can also refer to a partial revolution of the rear wheel or to a number of revolutions greater than one. The angle calculation and the check for a complete wheel revolution are called with a cycle time that can be 2 ms, for example.

In der Motorfirmware der Steuereinheit 16 werden verschiedene gültige Übersetzungstabellen mit entsprechendem Kettenblatt und Kassette hinterlegt. Dies erfolgt in einem Speicher der Steuereinheit 16. Beispielsweise kann der Speicher, in dem das Übersetzungsverhältnis abgelegt wird, durch einen Flashspeicher oder auch ein ROM-Bios bereitgestellt werden.In the motor firmware of the control unit 16 various valid translation tables are stored with the corresponding chainring and cassette. This takes place in a memory of the control unit 16 . For example, the memory in which the gear ratio is stored can be provided by a flash memory or also a ROM BIOS.

Mit der folgenden Formel werden aus den Zahnzahlen des Kettenblattes und der Ritzel des Elektrofahrrads 1 die Übersetzungsverhältnisse berechnet: R a t i o [ D e g U R a d ] = N R i t z e l n G e t r i b e [ U M o t U A b t r i e b s w e l l e ] 360 [ D e g U M o t ] N K e t t e n b l a t t ,

Figure DE102019115312B3_0004
worin „Ratio“ der zurückgelegte Rotationswinkel einer Ausgangswelle des Motors 5 pro Umdrehung des Hinterrads 8 bedeutet. Weiterhin bedeuten „N_Ritzel“ die Anzahl der Zähne eines ausgewählten Ritzels, „N_Kettenblatt“ die Anzahl der Zähne des Kettenblatts bzw. eines ausgewählten Kettenblatts und „n_Getriebe“ ein Übersetzungsverhältnis des Motorgetriebes.The following formula becomes the number of teeth on the chainring and the sprocket of the electric bike 1 the gear ratios are calculated: R. a t i O [ D. e G U R. a d ] = N R. i t z e l n G e t r i b e [ U M. O t U A. b t r i e b s w e l l e ] 360 [ D. e G U M. O t ] N K e t t e n b l a t t ,
Figure DE102019115312B3_0004
where "Ratio" is the rotation angle covered by an output shaft of the motor 5 per revolution of the rear wheel 8th means. Furthermore, "N_Ritzel" means the number of teeth of a selected pinion, "N_Kettenblatt" the number of teeth of the chainring or a selected chainring and "n_Getriebe" a transmission ratio of the motor gearbox.

Das Motorgetriebe ist ein Untersetzungsgetriebe, das im Drehmomentverlauf hinter dem Motor 5 angeordnet und in 1 nicht gezeigt ist. Das Motorgetriebe ist in der Regel nicht schaltbar und ist häufig in einer Motor-Getriebe-Einheit angeordnet.The motor gearbox is a reduction gear that is located behind the motor in the torque curve 5 arranged and in 1 is not shown. As a rule, the motor transmission cannot be shifted and is often arranged in a motor-transmission unit.

Weiterhin bedeutet in der Berechnung von n Getriebe „U_Mot“ die Umdrehungszahl der Ausgangswelle des Motors 5, und „U_Abtriebswelle“ die Umdrehungszahl der Abtriebswelle auf der das Kettenblatt angeordnet ist.Furthermore, in the calculation of n gears, “U_Mot” means the number of revolutions of the output shaft of the motor 5 , and "U_Abtriebswelle" the number of revolutions of the output shaft on which the chainring is arranged.

Die folgende Tabelle gibt beispielhaft ein Übersetzungsverhältnis an, das sich nach der obigen Formel (3) für ein vorgegebenes Ritzelpaket mit 11 Ritzeln, die 11 bis 46 Zähne aufweisen, und einem Kettenblatt mit 48 Zähnen, sowie einer Getriebeübersetzung von 37 ergibt. Kettenblatt Ritzel Übersetzungsverhältnis 48 11 3052 48 13 3607 48 15 4162 48 17 4717 48 19 5272 48 21 5827 48 24 6660 48 28 7770 48 32 8880 48 37 10267 48 46 12765 The following table gives an example of a gear ratio that results from the above formula (3) for a given sprocket set with 11 sprockets, which have 11 to 46 teeth, and a chainring with 48 teeth, and a gear ratio of 37. Chainring pinion Gear ratio 48 11 3052 48 13 3607 48 15th 4162 48 17th 4717 48 19th 5272 48 21st 5827 48 24 6660 48 28 7770 48 32 8880 48 37 10267 48 46 12765

Das in der obigen Tabelle angegebene Übersetzungsverhältnis ist das oben gemäß Formel (3) definierte Verhältnis „Ratio“. Die Werte dieser Tabelle können beispielsweise in einem EPROM der Steuereinheit 16 abgelegt sein.The transmission ratio given in the table above is the "Ratio" defined above according to formula (3). The values of this table can be stored in an EPROM of the control unit, for example 16 be filed.

Es können auch mehrere solcher Tabellen in einem Speicher der Steuereinheit 16 abgelegt sein, wobei werksseitig eingespeichert wird, welcher Satz von Kettenblatt und Ritzelpaket in dem Elektrofahrrad 1 verbaut ist. Weiterhin kann die Tabelle Übersetzungsverhältnisse eines Getriebes mit mehreren Kettenrädern oder eines Naben- bzw. Planetengetriebes enthalten.There can also be several such tables in a memory of the control unit 16 be stored, which is stored at the factory which set of chainring and sprocket set in the electric bike 1 is installed. The table can also contain gear ratios of a gearbox with several sprockets or a hub or planetary gear.

Zur Prüfung des aktuellen Übersetzungsverhältnisses werden das aktuelle Übersetzungsverhältnis und ein gefiltertes Übersetzungsverhältnis verwendet. Der Filter dient dazu, aufgrund der Berechnung aufgetretene Schwankungen zu eliminieren und Fehlpulse abzufangen. Als Filter wird vorzugsweise ein exponentieller Tiefpassfilter verwendet. Für beide Werte werden das nächstgelegene gültige Übersetzungsverhältnis sowie der Abstand dazu bestimmt. R a t i o c l o s e t = R a t i o k   w h e r e   | Ratio k Ratio | m i n 1 j n    | R a t i o j R a t i o |                      Δ R a t i o = | R a t i o c l o s e s t R a t i o | ,

Figure DE102019115312B3_0005
worin „Ratio“ ein aktuelles oder gefiltertes Übersetzungsverhältnis zwischen einer Ausgangswelle des Motors 5 und dem Hinterrad 8 bedeutet, „Ratio_closest“ ein nächstgelegenes gültiges Übersetzungsverhältnis und ΔRatio einen Abstand zu einem nächstgelegenen gültigen Übersetzungsverhältnis.The current gear ratio and a filtered gear ratio are used to check the current gear ratio. The filter is used to eliminate fluctuations that have occurred due to the calculation and to intercept incorrect pulses. An exponential low-pass filter is preferably used as the filter. The closest valid transmission ratio and the distance to it are determined for both values. R. a t i O c l O s e t = R. a t i O k w H e r e | Ratio k - Ratio | m i n 1 j n | R. a t i O j - R. a t i O | Δ R. a t i O = | R. a t i O c l O s e s t - R. a t i O | ,
Figure DE102019115312B3_0005
where "Ratio" is a current or filtered transmission ratio between an output shaft of the engine 5 and the rear wheel 8th “Ratio_closest” means a closest valid gear ratio and ΔRatio a distance to a closest valid gear ratio.

Weiterhin bedeutet der Index j einen Laufindex, der von 1 bis zu einer vorgegebenen oberen Grenze n läuft, wobei n eine Anzahl von Übersetzungsverhältnissen ist, die das Getriebe des Fahrrads bereitstellt. Beispielsweise ist bei einem Schaltgetriebe gemäß der oben angegebenen Tabelle n = 11.Furthermore, the index j denotes a running index which runs from 1 to a predetermined upper limit n, where n is a number of gear ratios provided by the transmission of the bicycle. For example, in a manual transmission according to the table given above, n = 11.

In Worten ausgedrückt wird gemäß der obigen Formel ein Verhältnis Ratio_closest beziehungsweise Ratio_k aus den Werten Ratio_1 bis Ratio_n bestimmt, bei dem der Abstand zu dem vorgegebenen Wert Ratio minimal wird.Expressed in words, a ratio Ratio_closest or Ratio_k is determined from the values Ratio_1 to Ratio_n according to the above formula, at which the distance from the predefined value Ratio becomes minimal.

Die Steuereinheit 16 führt die folgenden Schritte durch, die in 2 gezeigt sind: Wenn sich die beiden nächstgelegenen Übersetzungsverhältnisse des rohen sowie des gefilterten Übersetzungsverhältnisses voneinander unterscheiden, entscheidet die Steuereinheit 16 in einem Schritt 35, dass sich der Gang des Elektrofahrrads verändert hat und das aktuelle Übersetzungsverhältnis wird in einem Schritt 36 als ungültig gesetzt.The control unit 16 performs the following steps that are in 2 are shown: If the two closest gear ratios of the raw and the filtered gear ratio differ from each other, the control unit decides 16 in one step 35 that the gear of the electric bike has changed and the current gear ratio is in one step 36 set as invalid.

In einem Entscheidungsschritt 37 prüft die Steuereinheit 16, ob ein Abstand ΔRatio oder ΔGefiltert des gefilterten Wertes unter einem Grenzwert liegt, der auch als „Margin“ bezeichnet wird. Wenn dies der Fall ist, ist das Übersetzungsverhältnis gültig und in einem Schritt 38 wird der Fehlerzähler dekrementiert, solange er größer ist als Null, oder bis zu einem anderen vorbestimmten unteren Grenzwert. Weiterhin wird in einem Schritt 43 eine Gültigkeitsdauer heraufgezählt und einem weiteren Entscheidungsschritt 44 geprüft, ob die Gültigkeitsdauer größer als 500 ms ist. Wenn dies der Fall ist, wird das Verhältnis in einem Schritt 45 auf „gültig“ gesetzt.In one decision step 37 checks the control unit 16 whether a distance ΔRatio or ΔFiltered of the filtered value is below a limit value, which is also referred to as "Margin". If this is the case, the gear ratio is valid and in one step 38 the error counter is decremented as long as it is greater than zero, or up to another predetermined lower limit value. Furthermore, in one step 43 a period of validity is counted up and a further decision step 44 checked whether the validity period is greater than 500 ms. If it does, the ratio is in one step 45 set to "valid".

Bei Überschreiten des Grenzwertes prüft die Steuereinheit in einem Entscheidungsschritt 39 den Abstand ΔRatio des Rohwertes. Wenn auch der Abstand ΔRatio den Grenzwert überschreitet, entscheidet die Steuereinheit 16 in einem Schritt 40, dass das Übersetzungsverhältnis ungültig ist, und der Fehlerzähler wird in einem Schritt 41 erhöht.If the limit value is exceeded, the control unit checks in a decision step 39 the distance ΔRatio of the raw value. If the distance ΔRatio also exceeds the limit value, the control unit decides 16 in one step 40 that the gear ratio is invalid, and the error counter is displayed in one step 41 elevated.

In einem Schritt 46 wird bestimmt, ob der Fehlerzähler nach dem Erhöhen einen Schwellwert N_ErrorThreshold überschreitet, und, falls dies der Fall ist, im Schritt 47 ein Abregelmechanismus, beispielsweise ein Notlauf, aktiviert. Im nächsten Berechnungszyklus geht das Verfahren zurück zum Schritt 35. In one step 46 it is determined whether the error counter exceeds a threshold value N_ErrorThreshold after increasing, and if this is the case, in step 47 a cut-off mechanism, for example an emergency run, activated. In the next calculation cycle, the method goes back to step 35 .

Wenn ΔRatio des gefilterten Wertes größer oder gleich dem Grenzwert ist und ΔRatio des Rohwertes unter dem Grenzwert liegt, wird in einem Schritt 42 der Filter mit dem aktuellen Übersetzungsverhältnis reinitialisiert. Dieser Fall tritt speziell nach Gangwechseln auf, wenn sich das tatsächliche Übersetzungsverhältnis geändert hat, aber der Filter dem zeitlichen Verlauf des Übersetzungsverhältnisses noch folgen müsste.If ΔRatio of the filtered value is greater than or equal to the limit value and ΔRatio of the raw value is below the limit value, in one step 42 the filter is reinitialized with the current transmission ratio. This case occurs especially after gear changes, when the actual gear ratio has changed, but the filter would still have to follow the time profile of the gear ratio.

Der Filter, der beispielsweise ein exponentielles Tiefpassfilter ist, wirkt als Glättungsfilter, wird von der Steuereinheit 16 aus einem aktuellen Wert des Übersetzungsverhältnisses und aus zurückliegenden Werten berechnet und weist unter anderem deshalb eine zeitliche Trägheit auf.The filter, which is, for example, an exponential low-pass filter, acts as a smoothing filter and is set by the control unit 16 is calculated from a current value of the transmission ratio and from previous values and therefore has, among other things, a time lag.

3 zeigt eine Aktivierung bzw. Deaktivierung der Manipulationserkennung. Dadurch wird bewirkt, dass der Motor 5 während der Manipulationserkennung nicht im Leerlauf läuft, da im Leerlauf im Allgemeinen kein definierter Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und Hinterraddrehzahl besteht. 3 shows an activation or deactivation of the manipulation detection. This causes the engine 5 does not idle during the manipulation detection, since there is generally no defined relationship between engine speed and rear wheel speed when idling.

Die Steuereinheit 16 bestimmt, ob sich der Motor im Kraftschluss befindet. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass ein ungültiges Verhältnis berechnet wird, wenn der Motor 5 nicht im Kraftschluss ist und die Drehzahl hinter dem Motorgetriebe unter der entsprechenden Pedaldrehzahl liegt.The control unit 16 determines whether the engine is in a frictional connection. In this way it can be avoided that an invalid ratio is calculated when the engine 5 is not in the frictional connection and the speed behind the motor gearbox is below the corresponding pedal speed.

Um festzustellen, ob sich der Motor im Kraftschluss befindet, wird der gemessene Motorstrom und damit das aufgebrachte Drehmoment verwendet. Beim Hinterherlaufen oder Stehen des Motors 5 fällt der Motorstrom entsprechend ab. Die Steuereinheit 16 erkennt diesen Abfall des Motorstroms und deaktiviert die Manipulationserkennung. Sobald die Steuereinheit 16 erkennt, dass der Motor 5 anschließend wieder in den Kraftschluss geht, erhöht sich auch der Motorstrom entsprechend und die Manipulationserkennung wird wieder gestartet.To determine whether the motor is in a frictional connection, the measured motor current and thus the applied torque is used. When the engine is running after or at a standstill 5 the motor current drops accordingly. The control unit 16 detects this drop in the motor current and deactivates the manipulation detection. Once the control unit 16 detects that the engine 5 then goes back into the frictional connection, the motor current increases accordingly and the manipulation detection is started again.

3 zeigt den Ablauf der An- und Abschaltung der Manipulationserkennung. Nach dem Start des Motors 5 im Schritt 50 ist die Manipulationserkennung in einem Schritt 51 zunächst abgeschaltet. Ab einer vorgegebenen Stromstärke I_min, wie beispielsweise 8 Ampere Phasenstrom, wird der Kraftschluss angenommen. 3 shows the process of activating and deactivating the manipulation detection. After starting the engine 5 in step 50 is the manipulation detection in one step 51 initially switched off. From a specified current intensity I_min, such as 8 amperes phase current, the frictional connection is assumed.

Zusätzlich zum Motorstrom wird in dem Entscheidungsschritt 52 auch ausgewertet, ob die Motordrehzahl über einem Mindestgrenzwert U_min, wie beispielsweise 1000 RPM liegt, um die durch den Drehzahlschätzer und andere Ungenauigkeiten hervorgerufenen Fehler abzufangen. Bei deaktivierter Manipulationserkennung läuft der in 2 dargestellte Prozess mit Überprüfung des Übersetzungs-verhältnisses weiterhin zyklisch ab, aber der Fehlerzähler wird weder inkrementiert noch dekrementiert.In addition to the motor current, the decision step 52 it is also evaluated whether the engine speed is above a minimum limit value U_min, such as 1000 RPM, in order to intercept the errors caused by the speed estimator and other inaccuracies. If the manipulation detection is deactivated, the in 2 The process shown continues cyclically with checking of the translation ratio, but the error counter is neither incremented nor decremented.

Wenn die Bedingung des Entscheidungsschrittes 52 nicht erfüllt ist, wird in einem Schritt 54 die Anschaltdauer der Manipulationserkennung auf Null gesetzt und der Prozess geht zum Schritt 51 zurück, in dem die Manipulationserkennung abgeschaltet ist.If the condition of the decision step 52 is not met is done in one step 54 the activation duration of the manipulation detection is set to zero and the process goes to step 51 in which the manipulation detection is switched off.

Wenn die Bedingung des Entscheidungsschrittes 52 erfüllt ist, wird in einem Schritt 53 die Anschaltdauer der Manipulationserkennung heraufgesetzt. In einem weiteren Entscheidungsschritt 55 wird bestimmt, ob die Anschaltdauer größer als eine Sekunde ist. Wenn nicht, geht das Verfahren zurück zu Schritt 51 und die Manipulationserkennung bleibt abgeschaltet. Dabei bleibt der in Schritt 53 vorher erhöhte Wert der Anschaltdauer erhalten. Die Anschaltzeit oder optional auch die Kraftschlussdauer wird in jedem Zyklus um die Zykluszeit erhöht und kann somit nach einigen Zyklusdurchläufen die genannte eine Sekunde überschreiten.If the condition of the decision step 52 is fulfilled, is done in one step 53 the activation time of the manipulation detection increased. In a further decision step 55 it is determined whether the switch-on time is longer than one second. If not, the procedure goes back to step 51 and the manipulation detection remains switched off. It stays in step 53 previously increased value of Keep on duration. The switch-on time or, optionally, the duration of the frictional connection is increased by the cycle time in each cycle and can therefore exceed the mentioned one second after a few cycles.

Wenn die Anschaltdauer von einer Sekunde überschritten wird, wird in einem Schritt 56 eine Erkennung eines Raddrehwinkels, wie zum Beispiel einer vollständigen Radumdrehung, gestartet. Zu diesem Zweck wird in Entscheidungsschritt 57 überprüft ob durch die Sensorik bereits der entsprechende Raddrehwinkel gemessen wurde. Beispielsweise kann dies durch Zählen der Signale eines Speichensensors bis zu einem vorgegebenen Schwellwert erreicht werden. Die Erkennung des Raddrehwinkels in den Schritten 56 bis 57 wird so lange fortgesetzt, bis ein Schwellwert überschritten wird und beispielsweise eine vollständige Radumdrehung festgestellt wird. Zusammengefasst gesagt wird auf das nächste bestimmte Übersetzungsverhältnis gewartet. Dieses wird berechnet, sobald das Rad die aktuelle Umdrehung abgeschlossen hat.If the switch-on time of one second is exceeded, in one step 56 recognition of a wheel rotation angle, such as a complete wheel rotation, is started. For this purpose, in decision step 57 checks whether the corresponding wheel rotation angle has already been measured by the sensors. For example, this can be achieved by counting the signals from a spoke sensor up to a predetermined threshold value. The detection of the wheel rotation angle in the steps 56 to 57 is continued until a threshold value is exceeded and, for example, a complete wheel revolution is determined. In summary, it waits for the next specified gear ratio. This is calculated as soon as the wheel has completed the current revolution.

Wenn dagegen im Entscheidungsschritt 57 bestimmt wurde, dass eine ganze Radumdrehung ausgeführt wurde, wird einem Schritt 58 ein Betriebsstatus auf „läuft“ gesetzt, also die Manipulationserkennung aktiviert.If on the other hand in the decision step 57 it was determined that a complete wheel revolution has been carried out, becomes a step 58 an operating status is set to "running", ie the manipulation detection is activated.

In einem weiteren Entscheidungsschritt 59 wird der Test von Entscheidungsschritt 52 ausgeführt. Wenn der Motorstrom nicht mehr größer als der Schwellwert 8 Ampere ist oder die Motordrehzahl nicht mehr größer als der Schwellwert 1000 ist, geht der Prozess zum Schritt 51 zurück und die Manipulationserkennung wird abgeschaltet. Andernfalls geht der Prozess zum Schritt 58 zurück, das Programm bleibt im Zustand „läuft“ und die Manipulationserkennung bleibt aktiv solange der Strom > 8A und die Drehzahl > 1000 RPM sind.In a further decision step 59 becomes the test of decision step 52 executed. When the motor current is no longer greater than the threshold value 8th Amps or the engine speed is no longer greater than the threshold value 1000 is the process goes to step 51 back and the manipulation detection is switched off. Otherwise, the process goes to step 58 back, the program remains in the "running" state and the manipulation detection remains active as long as the current> 8A and the speed> 1000 RPM.

Solange ein valides Übersetzungsverhältnis erkannt wird kann im Motor 5 die mit dem eingestellten Geschwindigkeitslimit aktuell maximal erlaubte Drehzahl berechnet werden. Diese maximal erlaubte Drehzahl wird als softwareseitig unabhängige zweite Geschwindigkeitsabregelung verwendet. Die folgende Formel zeigt die Berechnung der Motordrehzahl zu einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit, dem Radumfang und dem Übersetzungsverhältnis: R P M M o t [ U m i n ] = R a t i o [ D e g U R a d ] R a d u m f a n g [ m U R a d ] 360 [ D e g U M o t ] V M a x [ k m h ] [ m s ] 3,6 [ k m h ] 60 [ s m i n ] ,

Figure DE102019115312B3_0006
wobei „v_max“ eine Maximalgeschwindigkeit in km/h bedeutet, und „U_Rad“ eine Anzahl von Radumdrehungen des abgetriebenen Rades ist. Weiterhin bedeuten „RPM_Mot“ eine Drehzahl einer Ausgangswelle des Motors 5, „Radumfang“ einen Umfang des Hinterrads in Metern, und „Ratio“ das weiter oben gemäß Formel (3) definierte Übersetzungsverhältnis.As long as a valid transmission ratio is recognized in the engine 5 the currently maximum permitted speed is calculated with the set speed limit. This maximum permitted speed is used as a software-independent second speed regulation. The following formula shows the calculation of the engine speed for a given maximum speed, the wheel circumference and the gear ratio: R. P M. M. O t [ U m i n ] = R. a t i O [ D. e G U R. a d ] R. a d u m f a n G [ m U R. a d ] 360 [ D. e G U M. O t ] V M. a x [ k m H ] [ m s ] 3.6 [ k m H ] 60 [ s m i n ] ,
Figure DE102019115312B3_0006
where "v_max" means a maximum speed in km / h, and "U_Rad" is a number of wheel revolutions of the driven wheel. Furthermore, "RPM_Mot" means a speed of an output shaft of the motor 5 , "Wheel circumference" is the circumference of the rear wheel in meters, and "Ratio" is the transmission ratio defined above using formula (3).

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen ersten Abregelmechanismus ist ein zweiter Abregelmechanismus vorgesehen, der im Regelfall nur eingreift, wenn der erste Abregelmechanismus ausfällt. Beim ersten Abregelmechanismus wird die Unterstützung prinzipbedingt erst knapp oberhalb der parametrierten Schwelle vollständig eingestellt, die Abregelung erfolgt relativ weich. Ein regulärer oder erster Abregelmechanismus des Fahrrads nimmt unter Verwendung der gemessenen Radgeschwindigkeit in einem Bereich um die Maximalgeschwindigkeit sanft die Unterstützung weg. Demgegenüber kann die in der Beschreibung beschriebene zweite Abregelung hart sein und die Unterstützung sofort wegnehmen, sobald ein festes Drehzahllimit erreicht wird.In addition to the first limiting mechanism described above, a second limiting mechanism is provided which as a rule only intervenes when the first limiting mechanism fails. With the first curtailment mechanism, the support is only fully set just above the parameterized threshold, the curtailment is relatively soft. A regular or first regulating mechanism of the bicycle gently removes the assistance using the measured wheel speed in a range around the maximum speed. In contrast, the second down-regulation described in the description can be hard and take away the support immediately as soon as a fixed speed limit is reached.

Beim zweiten Abregelmechanismus wird die Unterstützung bereits knapp unterhalb der Schwelle eingestellt und die Abregelung erfolgt wesentlich härter. Deshalb wird die Geschwindigkeitsschwelle für den zweiten Mechanismus höher als für den ersten gesetzt, beispielsweise um ca. 3 km/h. Dadurch wird sichergestellt, dass beide Abregelmechanismen ungefähr bei der gleichen Geschwindigkeit vollständig abregeln und gleichzeitig hauptsächlich der erste Mechanismus greift.With the second curtailment mechanism, the support is set just below the threshold and the curtailment is much harder. Therefore, the speed threshold for the second mechanism is set higher than for the first, for example by approx. 3 km / h. This ensures that both curtailment mechanisms are fully curtailed at approximately the same speed and that at the same time mainly the first mechanism takes effect.

Beispielsweise kann der erste Abregelmechanismus ab 25 km/h bis zu einer Maximalgeschwindigkeit abregeln und der zweite Abregelmechanismus von 28 km/h bis zu der Maximalgeschwindigkeit, wobei die Abregelung beispielsweise stückweise linear von voller Motorunterstützung bis zu keiner Motorunterstützung herunterregeln kann.For example, the first limiting mechanism can regulate from 25 km / h up to a maximum speed and the second regulating mechanism from 28 km / h up to the maximum speed, with the limitation being able to regulate, for example, piecewise linearly from full motor support to no motor support.

Die unabhängige Abregelung basiert auf der Grundlage, dass das Übersetzungsverhältnis korrekt ist. Bei einem Gangwechsel oder anderweitig ungültigen Übersetzungsverhältnissen kann ein falsch vorgegebenes Drehzahllimit dazu führen, dass der Motor 5 nicht in den Kraftschluss gehen kann und selbst ohne Manipulation kein gültiges Übersetzungsverhältnis erkannt wird. Für diesen Fall wird das Drehzahllimit temporär deaktiviert, bis der Kraftschluss und ein gültiges Übersetzungsverhältnis erkannt werden.The independent curtailment is based on the fact that the gear ratio is correct. In the event of a gear change or otherwise invalid gear ratios, a wrong predetermined speed limit cause the engine 5 cannot enter the frictional connection and no valid transmission ratio is recognized even without manipulation. In this case, the speed limit is temporarily deactivated until the frictional connection and a valid transmission ratio are recognized.

Die oben genannte 2 zeigt Bedingungen, wann das aktuelle Übersetzungsverhältnis gültig ist und die Maximaldrehzahl vorgegeben wird. Bei einer Manipulation wird der Fehlerzähler im Kraftschluss auch bei Deaktivierung des Drehzahllimits weitergezählt und bei Überschreitung eines Grenzwertes „N_ErrorThreshold“ wird gemäß einem zweiten Abregelmechanismus die Motordrehzahl auf einen vorgegebenen Sicherheitswert begrenzt. Der Sicherheitswert wird so gewählt, dass eine vorgegebene Geschwindigkeit von 25 km/h, insbesondere bei einem größtmöglichen Übersetzungsverhältnis, nicht überschritten wird.The above 2 shows conditions when the current transmission ratio is valid and the maximum speed is specified. In the event of a manipulation, the error counter in the frictional connection continues to count even if the speed limit is deactivated, and if a limit value “N_ErrorThreshold” is exceeded, the motor speed is limited to a specified safety value according to a second limiting mechanism. The safety value is selected in such a way that a specified speed of 25 km / h, especially with the greatest possible transmission ratio, is not exceeded.

Solange kein spezieller Wert definiert wird, beträgt der vorgegebene Sicherheitswert 1500 RPM. Ein Kraftschluss besteht, wenn der Motor Kraft auf das Hinterrad aufbringt und damit nicht im Freilauf dreht. Die Manipulationserkennung ist nur im Kraftschluss aktiv, weil sonst kein direkter Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und Hinterraddrehzahl bestehen würde.As long as no special value is defined, the default safety value is 1500 RPM. A frictional connection exists when the motor applies power to the rear wheel and thus does not rotate freely. The manipulation detection is only active in the frictional connection, because otherwise there would be no direct connection between the engine speed and the rear wheel speed.

Die Steuereinheit wertet aus, ob der Motor 5 angelaufen ist, über eine Sekunde im Kraftschluss gewesen ist, und ob anschließend der Fehlerzähler auf den eingestellten Grenzwert des Fehlerzählers angestiegen ist. Insbesondere kann demnach die Reaktionszeit der Manipulationserkennung bei dauerhaft ungültigem Übersetzungsverhältnis mit der folgenden Formel berechnet werden: T = T A n l a u f + 1 s + N E r r o r T h r e s h o l d * Z y k l u s z e i t .

Figure DE102019115312B3_0007
The control unit evaluates whether the engine 5 has started, has been in the frictional connection for over a second, and whether the error counter has subsequently increased to the set limit value of the error counter. In particular, the response time of the manipulation detection in the event of a permanently invalid transmission ratio can be calculated using the following formula: T = T A. n l a u f + 1 s + N E. r r O r T H r e s H O l d * Z y k l u s z e i t .
Figure DE102019115312B3_0007

Bei einem Grenzwert von 1000 und einer Zykluszeit von 32ms liegt die Reaktionszeit damit bei Vernachlässigung der Anlaufzeit bei 33 Sekunden.With a limit value of 1000 and a cycle time of 32ms, the response time is 33 seconds if the start-up time is neglected.

Die Manipulationserkennung wird über 3 Parameter konfiguriert:

  • - SE_WHEEL_ERROR_THRESH: Der Fehlergrenzwert N_ErrorThreshold
  • - SE_WHEEL_SSC_PARAM_1: Die maximal erlaubte Abweichung ΔRatio vom nächsten gültigen Übersetzungsverhältnis damit das aktuelle Übersetzungsverhältnis gültig ist in (Deg_Mot)/U_Rad
  • - SE_WHEEL_SSC_PARAM_2: Der Index der konfigurierten gültigen Übersetzungsverhältnisse (Kettenblatt und Kassette)
The manipulation detection is configured via 3 parameters:
  • - SE_WHEEL_ERROR_THRESH: The error limit value N_ErrorThreshold
  • - SE_WHEEL_SSC_PARAM_1: The maximum permitted deviation ΔRatio from the next valid transmission ratio so that the current transmission ratio is valid in (Deg_Mot) / U_Rad
  • - SE_WHEEL_SSC_PARAM_2: The index of the configured valid gear ratios (chainring and cassette)

Hierbei ist SE_WHEEL_SSC_PARAM_2 eine listenartige Datenstruktur oder ein Zeiger darauf und SE_WHEEL_ERROR_THRESH und SE_WHEEL_SC_PARAM_1 sind positive Werte. Der Parameter SE_WHEEL_SC_PARAM_1 entspricht dem Grenzwert, der in den Entscheidungsschritten 37 und 39 der 2 ausgewertet wird.Here, SE_WHEEL_SSC_PARAM_2 is a list-like data structure or a pointer to it, and SE_WHEEL_ERROR_THRESH and SE_WHEEL_SC_PARAM_1 are positive values. The parameter SE_WHEEL_SC_PARAM_1 corresponds to the limit value in the decision steps 37 and 39 the 2 is evaluated.

Die Manipulationserkennung beruht auf der Prüfung des aktuellen Übersetzungsverhältnisses mit einer von Kettenblatt und Kassette abgeleiteten gültigen Liste SE_WHEEL_SSC_PARAM_2 bezeichnet wurde.The manipulation detection is based on checking the current transmission ratio with a valid list SE_WHEEL_SSC_PARAM_2 derived from the chainring and cassette.

Vorzugsweise werden Ritzel und Kettenblätter der Kettenschaltung so dimensioniert, dass keine einfachen Verhältnisse wie Dopplungen zwischen den Ritzeln auftreten, damit einfache Manipulationen wie Halbierung oder Drittelung der Pulszahl leichter ausgeschlossen werden können.The sprockets and chainrings of the derailleur are preferably dimensioned in such a way that there are no simple relationships such as doubling between the sprockets, so that simple manipulations such as halving or thirding the number of pulses can be more easily excluded.

Beispielsweise kann eine Kassette so dimensioniert sein, dass blockweise gedoppelte Ritzelzahlen, wie zum Beispiel 12-14-18-20-24-28-36-40-48 vermieden werden. Dadurch kann vermieden werden, dass das Fahrzeug bei einer Halbierung der Pulse des Geschwindigkeitssensors in einem Teilbereich der Gänge weiterhin mit gültigen Übersetzungsverhältnissen gefahren werden kann, obwohl die Maximalgeschwindigkeit überschritten wird.For example, a cassette can be dimensioned in such a way that block-wise duplicated pinion numbers, such as 12-14-18-20-24-28-36-40-48, are avoided. This can prevent the vehicle from being able to continue to be driven with valid gear ratios when the pulses from the speed sensor are halved in a sub-range of the gears, although the maximum speed is exceeded.

Durch die Limitierung der Motordrehzahl kann die Steuereinheit 16 beim Schalten auf das größere Ritzel erst dann eine höhere Motordrehzahl zulassen, sobald die Änderung des Übersetzungsverhältnisses erkannt wird. Bevor das geschieht, fährt die Steuereinheit 16 den Motor bei vorheriger Fahrt an der Abregelungsgrenze bis zum Drehzahllimit und kann den Kraftschluss nicht erreichen. Damit kann die Unterstützung für den Benutzer kurzzeitig nachlassen. Erst sobald eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses erkannt wird, kann das Motordrehzahllimit angepasst werden und der Benutzer erhält wieder die volle Unterstützung.By limiting the engine speed, the control unit 16 When switching to the larger pinion, only allow a higher engine speed as soon as the change in the gear ratio is recognized. Before that happens, the control unit moves 16 the engine before driving at the derating limit up to the speed limit and cannot reach the frictional connection. This can temporarily decrease the support for the user. Only as soon as a change in the gear ratio is recognized, the engine speed limit can be adjusted and the user receives full support again.

4 zeigt das Verfahren zur Manipulationserkennung von 2 in weiteren Einzelheiten und den Übergang in einen Notlaufmodus. 4th shows the procedure for tampering detection of 2 in more details and the transition to limp home mode.

In einem Schritt 65 wird ein Motorwellen-Dreh-Teilwinkel berechnet und in einem Schritt 66 wird ein Motorwellen-Drehwinkel durch Aufsummieren der Motorwellen-Dreh-Teilwinkel bestimmt. In einem Schritt 67 wird bestimmt, ob ein vorgegebener Rad-Drehwinkel bzw. eine vorgegebene Anzahl von Rad-Umdrehungen erreicht ist. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt 68 aus dem bestimmten Motorwellen-Drehwinkel und dem Rad-Drehwinkel ein Ist-Übersetzungsverhältnis bestimmt. Andernfalls wird im Schritt 66 der bestimmte Motorwellen-Drehwinkel durch Addieren von Motorwellen-Dreh-Teilwinkeln weiter erhöht.In one step 65 a partial motor shaft rotation angle is calculated and in one step 66 a motor shaft rotation angle is determined by adding up the motor shaft rotation partial angles. In one step 67 it is determined whether a specified wheel rotation angle or a specified number of wheel revolutions has been reached. If so, it is done in one step 68 an actual gear ratio is determined from the determined motor shaft rotation angle and the wheel rotation angle. Otherwise, step 66 the specific motor shaft rotation angle is further increased by adding motor shaft rotation partial angles.

In einem Schritt 69 werden vorgegebene Übersetzungsverhältnisse aus einem Firmware-Speicher geholt und in einem Schritt 70 wird das Soll-Übersetzungsverhältnis aus der Liste der Soll-Übersetzungsverhältnisse bestimmt, das den kleinsten Abstand zu dem vorher bestimmten Ist-Übersetzungsverhältnis hat.In one step 69 specified gear ratios are fetched from a firmware memory and in one step 70 the target gear ratio is determined from the list of target gear ratios that is closest to the previously determined actual gear ratio.

In einem Schritt 71 wird die zuvor bestimmte Abweichung von dem ausgewählten Soll-Übersetzungsverhältnis, also der kleinste Abstand, mit einem vorgegebenen Differenzwert verglichen. Anschließend wird in einem Schritt 72 der Fehlerzähler gemäß dem in 2 gezeigten Verfahren aktualisiert.In one step 71 the previously determined deviation from the selected target transmission ratio, ie the smallest distance, is compared with a predetermined difference value. Then in one step 72 the error counter according to the in 2 procedure shown updated.

Wenn in einem Schritt 73 erkannt wird, dass der Fehlerzähler so weit hochgezählt wurde, dass er einen Schwellwert N_ErrorThreshold überschreitet, wird in einem Schritt 74 das Elektrofahrrad in einen Notlaufbetrieb umgeschaltet.If in one step 73 it is recognized that the error counter has been counted up so far that it exceeds a threshold value N_ErrorThreshold, in one step 74 the electric bike is switched to emergency operation.

Wenn eine Manipulation des Elektrofahrrads erkannt wurde, bleibt der Antrieb in der Regel im Notlauf, denn der Fehlerzähler wird nur bei erkannter gültiger Übersetzung wieder dekrementiert. Insbesondere kann die Motorregelung so eingestellt sein, dass erst durch einen Neustart wieder in den regulären Betrieb gewechselt werden kann. Hierzu kann der Fehlerzähler nach dem Abschalten des Elektromotors oder nachdem erkannt wird, dass eine Fahrt beendet ist, wieder auf Null zurückgesetzt werden, so dass das Fahrrad bei einem Neustart mit gültiger Übersetzung und funktionsfähigem Radgeschwindigkeitssensor sofort wieder betriebsfähig ist.If manipulation of the electric bike is detected, the drive usually remains in emergency mode, because the error counter is only decremented again when a valid gear ratio is detected. In particular, the motor control can be set in such a way that it is only possible to switch back to regular operation after a restart. For this purpose, the error counter can be reset to zero after the electric motor has been switched off or after it has been recognized that a journey has ended, so that the bike is immediately operational again when restarted with a valid gear ratio and functional wheel speed sensor.

Abweichend von der oben gegebenen Beschreibung können der Radwinkel und der Motordrehwinkel auch nach einem vorgegebenen Zeitintervall erfasst werden und aus dem Quotienten der beiden Winkel das Ist-Übersetzungsverhältnis berechnet werden. Das ist insbesondere dann möglich, wenn ein Radgeschwindigkeitssensor verwendet wird, der den Radwinkel in kürzeren Abständen erfasst und nicht erst nach einer Radumdrehung ein Signal liefert.In a departure from the description given above, the wheel angle and the motor rotation angle can also be detected after a predetermined time interval and the actual transmission ratio can be calculated from the quotient of the two angles. This is possible in particular if a wheel speed sensor is used which detects the wheel angle at shorter intervals and does not only deliver a signal after one wheel rotation.

5 zeigt eine softwaregesteuerte zweite Geschwindigkeitsabregelung, die eine Motordrehzahl des Motors 5 auf Grundlage eines vorher bestimmten Ist-Übersetzungsverhältnisses begrenzt. 5 shows a software-controlled second speed regulation, the an engine speed of the engine 5 limited on the basis of a previously determined actual gear ratio.

In einem Schritt 80 wird ein Ist-Übersetzungsverhältnis aus einem vorher bestimmten Motordrehwinkel und einem vorher bestimmen Rad-Drehwinkel bestimmt. Diese Bestimmung kann insbesondere gemäß der Schritte 65, 66, 67 der vorhergehenden 4 erfolgen. Alternativ dazu kann ein Ist-Übersetzungsverhältnis auch als Verhältnis der jeweiligen Drehzahlen oder Drehgeschwindigkeiten bestimmt werden. Insbesondere entspricht der Bestimmung eines Drehwinkels in einem vorgegebenen Zeitraum die Bestimmung einer mittleren Drehgeschwindigkeit in dem vorgegebenen Zeitraum.In one step 80 an actual transmission ratio is determined from a previously determined engine rotation angle and a previously determined wheel rotation angle. This determination can in particular according to steps 65 , 66 , 67 the previous one 4th respectively. Alternatively, an actual transmission ratio can also be determined as the ratio of the respective rotational speeds or rotational speeds. In particular, determining an angle of rotation in a predetermined time period corresponds to determining an average rotational speed in the predetermined time period.

In einem Schritt 81 wird bestimmt, ob das Ist-Übersetzungsverhältnis ein gültiges Übersetzungsverhältnis ist, wozu insbesondere die Schritte 65 - 73 der vorhergehenden 4 verwendet werden können, um zu diesem Zweck einen Abstand zu vorgegebenen Übersetzungsverhältnissen zu bestimmen. Wenn in dem Schritt 81 bestimmt wird, dass das Ist-Übersetzungsverhältnis nicht gültig ist wird in einem Schritt 85 der Fehlerzähler erhöht. Anschließend wird im Schritt 80 erneut das Ist-Übersetzungsverhältnis bestimmt.In one step 81 it is determined whether the actual transmission ratio is a valid transmission ratio, for which the steps in particular 65 - 73 the previous one 4th can be used to determine a distance to predetermined gear ratios for this purpose. If in the step 81 it is determined that the actual gear ratio is not valid in one step 85 the error counter increases. Then in step 80 the actual transmission ratio is determined again.

In einem Schritt 82 wird das Ist-Übersetzungsverhältnis verwendet, um daraus und aus gespeicherten Werten einer Maximalgeschwindigkeit v_max und eines Radumfangs eine maximale Motordrehzahl zu bestimmen. In einem Entscheidungsschritt 83 wird bestimmt, ob die maximale Motorgeschwindigkeit überschritten wird. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 80 erneut das Ist-Übersetzungsverhältnis bestimmt. Ansonsten wird die Motorunterstützung in einem Schritt 84 weggenommen.In one step 82 the actual transmission ratio is used to determine a maximum engine speed from this and from stored values of a maximum speed v_max and a wheel circumference. In one decision step 83 it is determined whether the maximum engine speed is exceeded. If not, step in 80 the actual transmission ratio is determined again. Otherwise, the motor support is done in one step 84 taken away.

Eine Aktualisierung des Fehlerzählers ist in weiterem Detail in 2 gezeigt. Die in 5 gezeigte Motordrehzahlbegrenzung auf der Grundlage eines Ist-Übersetzungsverhältnisses kann in einem einfachen Ausführungsbeispiel auch ohne ein Aktualisieren eines Fehlerzählers erfolgen.An update of the error counter is described in more detail in 2 shown. In the 5 The engine speed limitation shown on the basis of an actual gear ratio can in a simple embodiment also take place without updating an error counter.

Abweichend von der obigen Beschreibung kann die Motorunterstützung auch über einen vorgegebenen Drehzahlbereich bis zum Erreichen der maximalen MotorDrehgeschwindigkeit stufenweise verringert werden. Auch dann erfolgt diese zweite Abregelung „härter“ als bei der ersten Abregelung, also über einen kleineren Drehzahlbereich.Deviating from the description above, the motor assistance can also be gradually reduced over a specified speed range until the maximum motor speed is reached. In this case, too, this second curtailment takes place “harder” than with the first curtailment, ie over a smaller speed range.

Weiterhin können die Maximalgeschwindigkeit und der Radumfang auch als Bestandteil eines Proportionalitätsfaktors gespeichert sein, mit dem das Ist-Übersetzungsverhältnis multipliziert wird, um die maximale Motordrehzahl zu erhalten.Furthermore, the maximum speed and the wheel circumference can also be stored as part of a proportionality factor with which the actual transmission ratio is multiplied in order to obtain the maximum engine speed.

Im Folgenden wird die Funktionsweise einer Motorregelung gemäß der vorliegenden Beschreibung in weiteren Einzelheiten und unter Bezugnahme auf konkrete Anwendungsfälle beschrieben.In the following, the functioning of a motor control according to the present description is described in more detail and with reference to specific applications.

Ein Fahrer schaltet das Elektrofahrrad 1 ein und beginnt eine Fahrradtour. Zu Beginn wird noch keine Motorunterstützung ausgewählt und der Fahrer beschleunigt das Rad vollständig selbst. Es besteht zu diesem Zeitpunkt somit kein Zusammenhang zwischen der Motordrehzahl und der Drehzahl des Hinterrades also kann kein gültiges Übersetzungsverhältnis bestimmt werden. Aufgrund der Kraftschlusserkennung wird der Fehlerzähler nicht inkrementiert.A driver switches the electric bike 1 one and start a bike ride. At the beginning no motor support is selected and the driver accelerates the wheel completely himself. At this point in time there is no connection between the motor speed and the speed of the rear wheel, so no valid gear ratio can be determined. Due to the frictional connection detection, the error counter is not incremented.

Vor einem Anstieg wechselt der Fahrer den Fahrmodus und der Motor beginnt Unterstützung zu leisten. Der Phasenstrom steigt an und der Motor beginnt sich zu drehen. Die Kraftschlusserkennung detektiert den Anlaufstrom als hohen Phasenstrom und die Überschreitung der Mindestdrehzahl von 1000 RPM. Diese Motordrehzahl hängt vom Untersetzungsverhältnis des Motorgetriebes ab und ist so gewählt, dass sie einer niedrigen Drehzahl am Abtrieb bzw. am Kettenblatt entspricht, die weit unterhalb einer Abregelgeschwindigkeit liegt, beispielsweise eine Umdrehungszahl am Abtrieb von 30 RPM.Before an ascent, the driver changes the driving mode and the motor begins to provide assistance. The phase current increases and the motor starts rotating. The traction detection detects the starting current as a high phase current and the exceeding of the minimum speed of 1000 RPM. This motor speed depends on the reduction ratio of the motor gearbox and is selected so that it corresponds to a low speed at the output or on the chainring, which is far below a speed limit, for example a speed at the output of 30 RPM.

Da der Phasenstrom sich nach kurzer Zeit beispielsweise um 15 A einpendelt, was in einem speziellen Ausführungsbeispiel über 30 Nm am Abtrieb entsprechen kann, und die Motordrehzahl nicht unter 1000 RPM abfällt, wird nach einer Sekunde durch die Kraftschlussprüfung bestimmt, dass ein Kraftschluss vorliegt.Since the phase current levels off after a short time, for example around 15 A, which in a special embodiment can correspond to more than 30 Nm at the output, and the motor speed does not drop below 1000 RPM, the traction test determines after one second that a traction is present.

Nachdem die aktuelle Radumdrehung abgeschlossen ist, liegt ein neu berechnetes Übersetzungsverhältnis zwischen Motordrehzahl und Hinterraddrehzahl vor. Das Übersetzungsverhältnis beträgt bei einem Kettenblatt mit 48 Zähnen und einem Ritzel mit 13 Zähnen bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis des Motorgetriebes 10,0194 Motorwellenumdrehungen pro Radumdrehung, was beispielsweise als 3607 Grad des Motors pro Radumdrehung gespeichert sein kann. In der Konfiguration des Fahrrads ist dieses Übersetzungsverhältnis als gültig hinterlegt und der Fehlerzähler wird somit dekrementiert. Da der Fehlerzähler in diesem Fall bereits 0 ist, bleibt er gleich und wird nicht dekrementiert.After the current wheel revolution has been completed, there is a newly calculated transmission ratio between the engine speed and the rear wheel speed. The gear ratio for a chainring with 48 teeth and a pinion with 13 teeth at a certain gear ratio of the motor gearbox is 10.0194 motor shaft revolutions per wheel revolution, which can be stored, for example, as 3607 degrees of the motor per wheel revolution. This gear ratio is stored as valid in the configuration of the bicycle and the error counter is thus decremented. Since the error counter is already 0 in this case, it remains the same and is not decremented.

Am Anstieg wechselt der Fahrer den Gang des Fahrrads und die Motordrehzahl ändert sich entsprechend während einer Radumdrehung. Das somit bei Abschluss der Radumdrehung berechnete Übersetzungsverhältnis liegt zwischen den gültigen Werten und wird somit als ungültig erkannt. Der Fehlerzähler wird nun in jedem zyklischen Durchlauf der Prüfung inkrementiert und erreicht bis zur nächsten vollständigen Radumdrehung einen Fehlerzählerwert von 17.On the ascent, the rider changes the gear of the bike and the engine speed changes accordingly during one wheel revolution. The transmission ratio thus calculated at the end of the wheel revolution lies between the valid values and is therefore recognized as invalid. The error counter is now incremented in each cyclical test run and reaches an error counter value of 17 by the next complete wheel revolution.

Nach der nächsten vollständigen Radumdrehung liegt durch den Wechsel auf ein Ritzel mit 15 Zähnen ein neuer Wert für das Übersetzungsverhältnis vor, was für die oben erwähnte Untersetzung des Motorgetriebes 11,561 Motorwellenumdrehungen oder 4162 Grad des Motors pro Radumdrehung entspricht. Dieser Wert wird als gültiger Wert erkannt und der Fehlerzähler wird wieder dekrementiert.After the next complete wheel revolution, the change to a pinion with 15 teeth results in a new value for the transmission ratio, which corresponds to 11.561 motor shaft revolutions or 4162 degrees of the motor per wheel revolution for the above-mentioned reduction of the motor gearbox. This value is recognized as a valid value and the error counter is decremented again.

Auf dem Hügel angekommen wechselt der Fahrer wieder auf das kleinste Ritzel und beschleunigt das Rad im Gefälle stark. Bis zum Erreichen der Maximalgeschwindigkeit wird kontinuierlich die Motorunterstützung durch den ersten Abregelmechanismus reduziert, bis der Motor sich schließlich vollständig deaktiviert und der Fahrer ohne Unterstützung über der Maximalgeschwindigkeit bergab fährt. Durch die Reduzierung der Motorunterstützung, bis der Motor nur noch im Leerlauf läuft, reduziert sich auch der Phasenstrom. Dadurch wird der nicht mehr vorhandene Kraftschluss erkannt und der Fehlerzähler wird durch Deaktivierung der Manipulationserkennung nicht mehr gezählt.Once on the hill, the driver switches back to the smallest sprocket and accelerates the bike sharply on a downhill gradient. Until the maximum speed is reached, the motor assistance is continuously reduced by the first limiting mechanism, until the motor is finally deactivated completely and the driver drives downhill above the maximum speed without assistance. By reducing the motor support until the motor only runs in idle, the phase current is also reduced. As a result, the frictional connection that is no longer present is recognized and the error counter is no longer counted by deactivating the manipulation recognition.

Der Fahrer ist wieder in der Ebene angekommen, das Übersetzungsverhältnis ist gültig und der Fahrer fährt mit Motorunterstützung weiter. Mithilfe des gültigen Übersetzungsverhältnisses von 10,0194 Motorwellenumdrehungen pro Radumdrehung wird passend zur Maximalgeschwindigkeit eine Maximaldrehzahl des Motors von 1831 RPM berechnet, wobei sich diese Maximaldrehzahl im vorliegenden Fall für einen Radumfang von 2,28m und einer Maximalgeschwindigkeit 25 km/h ergibt.The driver is back on the plane, the gear ratio is valid and the driver continues to drive with engine assistance. With the help of the valid gear ratio of 10.0194 motor shaft revolutions per wheel revolution, a maximum motor speed of 1831 RPM is calculated according to the maximum speed, whereby this maximum speed results in the present case for a wheel circumference of 2.28 m and a maximum speed of 25 km / h.

Aufgrund eines Softwarefehlers fällt der erste Abregelmechanismus aus und würde ohne den zweiten Abregelmechanismus auch oberhalb der Maximalgeschwindigkeit eine Motorunterstützung zulassen. Der Fahrer beschleunigt das Fahrrad und die Motorunterstützung steigt schnell auf die 1831 RPM an und kann diese durch die Vorgabe der Maximaldrehzahl nicht überschreiten. Der Fahrer spürt diese Grenze beim Erreichen einer entsprechenden Geschwindigkeit von 25 km/h durch eine relativ abrupte Reduzierung der Motorunterstützung. Mit dieser Geschwindigkeit kann der Fahrer nun weiterhin fahren.Due to a software error, the first limiting mechanism fails and, without the second limiting mechanism, would allow motor support even above the maximum speed. The rider accelerates the bike and the motor assistance increases quickly to 1831 RPM and cannot exceed this due to the maximum speed specified. The driver feels this limit when a corresponding speed of 25 km / h is reached through a relatively abrupt reduction in engine support. The driver can now continue to drive at this speed.

Durch das Schalten auf ein größeres Ritzel ändert sich das Übersetzungsverhältnis, wobei der Motor weiterhin maximal mit 1831 RPM dreht. Der Fahrer tritt nun bereits die schnellere Drehzahl, um die aktuelle Geschwindigkeit zu halten. Das führt beim Fahrer zum spürbaren Unterstützungseinbruch bis das aktuelle Übersetzungsverhältnis als ungültig erkannt wird, da der Motor nun hinterherläuft und kein direkter Zusammenhang zur Raddrehzahl besteht. Sobald das Übersetzungsverhältnis als ungültig erkannt wird, wird das Drehzahllimit aufgehoben und der Motor beschleunigt wieder in den Kraftschluss, leistet Unterstützung und beschleunigt auch das Fahrrad.Switching to a larger pinion changes the gear ratio, whereby the motor continues to rotate at a maximum of 1831 RPM. The driver is now already increasing the speed to maintain the current speed. This leads to a noticeable drop in support for the driver until the current gear ratio is recognized as invalid, since the engine is now lagging behind and there is no direct relationship to the wheel speed. As soon as the gear ratio is recognized as invalid, the speed limit is lifted and the motor accelerates back into the frictional connection, provides support and also accelerates the bike.

Kurzzeitig kann der zweite Abregelmechanismus nun bei weiterhin ausgefallenem ersten Abregelmechanismus über die Maximalgeschwindigkeit beschleunigen. Sobald das neue Übersetzungsverhältnis als gültig erkannt wird, wird das Drehzahllimit wieder entsprechend gesetzt und die Maximalgeschwindigkeit wird wieder eingehalten. Nachdem sich das Hinterrad bei 25 km/h etwa mit 3 Umdrehungen pro Sekunde dreht, liegt innerhalb von einer oder sehr wenigen Sekunden ein gültiges Übersetzungsverhältnis vor und die Geschwindigkeit wird wieder richtig limitiert.For a short time, the second limiting mechanism can now accelerate beyond the maximum speed if the first limiting mechanism continues to fail. As soon as the new gear ratio is recognized as valid, the speed limit is set again accordingly and the maximum speed is maintained again. After the rear wheel rotates at around 3 revolutions per second at 25 km / h, a valid gear ratio is available within one or very few seconds and the speed is properly limited again.

Zur nächsten Fahrt manipuliert der Fahrer das Geschwindigkeitssignal durch Halbierung der Pulse des Geschwindigkeitssensors. Es wird also nur die halbe Geschwindigkeit gemessen und entsprechend wird durch den ersten Abregelmechanismus, der nur die gemessene Geschwindigkeit verwendet, eine Überschreitung der Maximalgeschwindigkeit auf das Doppelte möglich. Der Fahrer beginnt nun seine Fahrt, beschleunigt das Fahrrad und der Motor überschreitet die Grenzwerte zur Kraftschlusserkennung.For the next trip, the driver manipulates the speed signal by halving the pulses from the speed sensor. So only half the speed is measured and accordingly the first limiting mechanism, which only uses the measured speed, allows the maximum speed to be exceeded by twice as much. The driver now begins his journey, accelerates the bike and the motor exceeds the limit values for traction detection.

Das berechnete Übersetzungsverhältnis beträgt nun bei einem Kettenblatt mit 48 Zähnen und einem Ritzel mit 13 Zähnen 20,038 Motorwellenumdrehungen pro Radumdrehung, was als intern gespeicherter Wert 7214 Grad des Motors pro Radumdrehung entsprechen kann. Der Wert ist nicht als gültiges Übersetzungsverhältnis konfiguriert und somit als ungültig erkannt. Der Fehlerzähler wird bei Kraftschluss zyklisch inkrementiert. Da kein gültiges Übersetzungsverhältnis erkannt wurde, wird durch den zweiten Abregelmechanismus kein Drehzahllimit des Motors gesetzt und der Fahrer kann vorerst die Maximalgeschwindigkeit überschreiten.The calculated transmission ratio for a chainring with 48 teeth and a pinion with 13 teeth is now 20.038 motor shaft revolutions per wheel revolution, which as an internally stored value can correspond to 7214 degrees of the motor per wheel revolution. The value is not configured as a valid transmission ratio and is therefore recognized as invalid. The error counter is incremented cyclically in the event of a frictional connection. Since no valid gear ratio was recognized, the second speed limit mechanism does not set the engine speed limit and the driver can initially exceed the maximum speed.

Durch das weiterhin ungültig bleibende Übersetzungsverhältnis steigt der Fehlerzähler innerhalb von kurzer Zeit über den Fehlergrenzwert von zum Beispiel 1000 an und eine Manipulation des Fahrrads wird erkannt. Der zweite Abregelmechanismus geht in einen Notlauf über und limitiert die Motordrehzahl auf einen Wert, mit dem die Maximalgeschwindigkeit oder eine niedrigere Geschwindigkeit mit keinem Übersetzungsverhältnis überschritten werden kann.Due to the transmission ratio, which remains invalid, the error counter rises within a short period of time above the error limit value of, for example, 1000 and manipulation of the bicycle is detected. The second cut-off mechanism goes into emergency mode and limits the engine speed to a value with which the maximum speed or a lower speed cannot be exceeded with any transmission ratio.

Der Fahrer entfernt daraufhin seine Manipulation des Geschwindigkeitssensors und fährt weiter. Durch das nun gültige Übersetzungsverhältnis wird der Fehlerzähler im Kraftschluss wieder dekrementiert. Bei Unterschreiten des Fehlergrenzwerts wird der Notlauf des zweiten Abregelmechanismus wieder deaktiviert und die normale Abregelung mit erstem Abregelungsmechanismus über Geschwindigkeitssignal mit Momentreduzierung und zweitem Abregelungsmechanismus über Übersetzungsverhältnis mit Drehzahllimitierung ist wieder aktiv.The driver then removes his manipulation of the speed sensor and drives on. With the transmission ratio now valid, the error counter is decremented again in the frictional connection. If the error limit is undershot, the emergency operation of the second curtailment mechanism is deactivated again and the normal curtailment with the first curtailment mechanism via speed signal with torque reduction and the second curtailment mechanism via gear ratio with speed limitation is active again.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ElektrofahrradElectric bike
22
Radgeschwindigkeit ssensorWheel speed sensor
33
MotordrehzahlsensorEngine speed sensor
44th
Motor-AbtriebsstrangMotor output train
55
elektrischer Antriebsmotorelectric drive motor
66th
AbtriebszahnradOutput gear
77th
LenkerHandlebars
88th
HinterradRear wheel
99
VorderradFront wheel
1010
Rahmenframe
1111
Sattelsaddle
1212
AbtriebswelleOutput shaft
1313
KetteChain
1414th
Batteriebattery
1515th
KurbelnCranks
1616
SteuereinheitControl unit
1717th
KettenschaltungDerailleur
1818th
BowdenkabelBowden cable
1919th
RitzelpaketSprocket set
2020th
HinterradnabeRear hub
2121st
UmwerferDerailleur
2222nd
KurbeltriebCrank drive
2323
KontrollkabelControl cable
2424
HandschaltungManual transmission
2525th
KontrollkabelControl cable
2626th
Benutzer-SteuereinheitUser control unit
2727
KontrollkabelControl cable
2828
Kabelelectric wire
2929
Kabelelectric wire
3030th
TretwellePedal wave
3535
EntscheidungsschrittDecision step
3636
VerfahrensschrittProcess step
3737
EntscheidungsschrittDecision step
3838
VerfahrensschrittProcess step
3939
EntscheidungsschrittDecision step
4040
VerfahrensschrittProcess step
4141
VerfahrensschrittProcess step
4242
VerfahrensschrittProcess step
4343
VerfahrensschrittProcess step
4444
EntscheidungsschrittDecision step
4545
VerfahrensschrittProcess step
4646
EntscheidungsschrittDecision step
4747
VerfahrensschrittProcess step
5050
Startbegin
5151
VerfahrensschrittProcess step
5252
EntscheidungsschrittDecision step
5353
VerfahrensschrittProcess step
5454
VerfahrensschrittProcess step
5555
EntscheidungsschrittDecision step
5656
VerfahrensschrittProcess step
5757
EntscheidungsschrittDecision step
5858
VerfahrensschrittProcess step
5959
EntscheidungsschrittDecision step
6565
VerfahrensschrittProcess step
6666
VerfahrensschrittProcess step
6767
EntscheidungsschrittDecision step
6868
VerfahrensschrittProcess step
6969
VerfahrensschrittProcess step
7070
VerfahrensschrittProcess step
7373
VerfahrensschrittProcess step
7474
VerfahrensschrittProcess step
8080
VerfahrensschrittProcess step
8181
EntscheidungsschrittDecision step
8282
VerfahrensschrittProcess step
8383
EntscheidungsschrittDecision step
8484
VerfahrensschrittProcess step
8585
VerfahrensschrittProcess step
7171
VerfahrensschrittProcess step
7272
VerfahrensschrittProcess step

Claims (20)

Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor (5) angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend: - eine Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung die ausgebildet ist zum Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors (5); - eine Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung die ausgebildet ist zum Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor (5) angetriebenen Rades (8,9) des Elektrofahrrads (1); - eine Steuereinheit (16), die dazu ausgebildet ist, ein Ist-Übersetzungsverhältnis aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit zu bilden; das Ist-Übersetzungsverhältnisses mit einem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis zu vergleichen; wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht: einen Fehlerzähler zu erhöhen; und wenn der Fehlerzähler einen Schwellwert überschreitet: eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors (5) zu verringern.Device for controlling an electric bicycle (1) driven by an electric motor (5), comprising: - A motor speed detection device which is designed to detect a motor rotation speed of the electric motor (5); - A wheel rotation speed detection device which is designed to detect a wheel rotation speed of a wheel (8, 9) of the electric bicycle (1) driven by the motor (5); - A control unit (16) which is designed to form an actual transmission ratio from the engine speed and the wheel speed; to compare the actual gear ratio with a predetermined target gear ratio; if the actual gear ratio deviates from the predetermined target gear ratio: to increase an error counter; and if the error counter exceeds a threshold value: to decrease an electric motor output of the electric motor (5). Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, den Fehlerzähler zu verringern, wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis nicht abweicht.Device according to Claim 1 , wherein the control unit (16) is further designed to reduce the error counter if the actual gear ratio does not deviate from the predetermined target gear ratio. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Liste von mehreren Soll-Übersetzungsverhältnissen abzurufen, und das Soll-Übersetzungsverhältnis aus der Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen auszuwählen.Device according to Claim 1 or Claim 2 , wherein the control unit is further designed to call up a list of a plurality of target gear ratios, and select the target gear ratio from the list of target gear ratios. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, eine kleinste Abweichung des Ist-Übersetzungsverhältnisses zu den Soll-Übersetzungsverhältnissen der Liste zu ermitteln, das Soll-Übersetzungsverhältnis, bei dem sich die kleinste Abweichung ergibt, aus der Liste von Soll-Übersetzungsverhältnissen auszuwählen.Device according to Claim 3 , wherein the control unit is further designed to determine a smallest deviation of the actual gear ratio from the target gear ratios in the list, to select the target gear ratio at which the smallest deviation results from the list of target gear ratios. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Motordrehgeschwindigkeit so zu erfassen, dass das Erfassen der Motordrehgeschwindigkeit ein Erfassen eines Motordrehwinkels umfasst, die Raddrehgeschwindigkeit so zu erfassen, dass das Erfassen der Raddrehgeschwindigkeit ein Erfassen eines Raddrehwinkels umfasst, und das Ist-Übersetzungsverhältnis so zu bilden, dass das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses ein Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses aus dem Motordrehwinkel und dem Raddrehwinkel umfasst.Device according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the control unit (16) is further designed to detect the engine rotational speed so that the detection of the engine rotational speed includes a detection of an engine rotation angle, to detect the wheel rotation speed so that the detection of the wheel rotation speed includes a detection of a wheel rotation angle, and the actual To form gear ratio so that the formation of the actual gear ratio comprises a formation of the actual gear ratio from the engine rotation angle and the wheel rotation angle. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (16) weiter dazu ausgebildet ist, den Motordrehwinkel so zu erfassen, dass das Erfassen des Motordrehwinkels ein Erfassen von Motordrehteilwinkeln und ein Aufsummieren der Motordrehteilwinkel umfasst. Device according to Claim 5 , wherein the control unit (16) is further designed to detect the engine rotation angle such that the detection of the engine rotation angle comprises a detection of engine rotating partial angles and adding up the engine rotating partial angles. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: einen Speichenmagnet und einen an einem Rahmen des Elektrofahrrads (1) befestigten Hall-Sensor, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Raddrehgeschwindigkeit auf Grundlage einer Ausgabe des Hall-Sensors zu erfassen.Device according to one of the preceding claims, further comprising: a spoke magnet and a Hall sensor attached to a frame of the electric bicycle (1), wherein the control unit (16) is further designed to detect the wheel rotational speed on the basis of an output of the Hall sensor. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, das Ist-Übersetzungsverhältnis so zu bilden, dass das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses ein Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses basierend auf einer aktuellen Motorgeschwindigkeit, einer aktuellen Radgeschwindigkeit, einer früheren Motorgeschwindigkeit und einer früheren Radgeschwindigkeit umfasst.Device according to one of the preceding claims, wherein the control unit (16) is further designed to form the actual gear ratio so that the formation of the actual gear ratio is a formation of the actual gear ratio based on a current engine speed, a current wheel speed, a includes prior engine speed and prior wheel speed. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, das Ist-Übersetzungsverhältnis so zu bilden, dass das Bilden des Ist-Übersetzungsverhältnisses ein Filtern der aktuellen Motorgeschwindigkeit, der aktuellen Radgeschwindigkeit, der früheren Motorgeschwindigkeit und/oder der früheren Radgeschwindigkeit umfasst.Device according to Claim 8 , wherein the control unit (16) is further designed to form the actual gear ratio such that the formation of the actual gear ratio includes filtering the current engine speed, the current wheel speed, the previous engine speed and / or the previous wheel speed. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: eine Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, aufgrund einer Ausgabe der Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung zu erfassen, ob ein Kraftschluss des elektrischen Motors (5) vorliegt; und wenn gemäß der vorherigen Erfassung kein Kraftschluss vorliegt: die Erhöhung des Fehlerzählers auszusetzen.Device according to one of the preceding claims, further comprising: a traction detection device, wherein the control unit (16) is further designed to due to an output of the traction detection device to detect whether there is a frictional connection of the electric motor (5); and if there is no frictional connection according to the previous recording: suspend increasing the error counter. Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor (5) angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend: - eine Motorgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zum Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors (5); - eine Raddrehgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zum Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor (5) angetriebenen Rades (8, 9) des Elektrofahrrads (1); - eine Steuereinheit (16), die dazu ausgebildet ist, ein Ist-Übersetzungsverhältnis aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit zu bilden; abhängig von dem Ist-Übersetzungsverhältnis eine maximale Motordrehgeschwindigkeit zu bestimmen; die erfasste Motordrehgeschwindigkeit mit der vorher bestimmten maximalen Motordrehgeschwindigkeit zu vergleichen; und wenn die erfasste Motordrehgeschwindigkeit die maximale Motordrehgeschwindigkeit überschreitet: eine elektrische Motorleistung des elektrischen Motors (5) zu verringern.Device for controlling an electric bicycle (1) driven by an electric motor (5), comprising: - a motor speed detection device which is adapted to detect a motor rotation speed of the electric motor (5); - A wheel rotation speed detection device which is designed to detect a wheel rotation speed of a wheel (8, 9) of the electric bicycle (1) driven by the motor (5); - A control unit (16) which is designed to form an actual transmission ratio from the engine speed and the wheel speed; to determine a maximum engine speed as a function of the actual gear ratio; compare the detected engine rotational speed with the predetermined maximum engine rotational speed; and when the detected engine rotation speed exceeds the maximum engine rotation speed: decrease an electric motor output of the electric motor (5). Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (16) weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Ausfall eines ersten Abregelmechanismus, der eine Motordrehgeschwindigkeit begrenzt, zu erfassen, und die elektrische Motorleistung so zu verringern, dass das Verringern der elektrischen Motorleistung bei einer höheren Motordrehgeschwindigkeit und/oder über einen kleineren Motordrehgeschwindigkeitsbereich erfolgt als das Begrenzen der Motordrehgeschwindigkeit.Device according to Claim 11 , wherein the control unit (16) is further designed to to detect a failure of a first governor mechanism that limits an engine rotational speed, and to reduce the electric motor output so that the decrease in the electric motor output occurs at a higher motor rotational speed and / or over a smaller motor rotational speed range than the limiting of the motor rotational speed. Vorrichtung zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor (5) angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend: - eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Motor (5) durch Verringern der elektrischen Motorleistung zu regeln, - eine Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob ein Kraftschluss des elektrischen Motors (5) vorliegt; wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, Signale von der Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung zu empfangen, zu bestimmen ob aufgrund der erfassten Signale ein Kraftschluss des Motors (5) vorliegt, und, wenn kein Kraftschluss vorliegt, das Regeln auszusetzen.Device for controlling an electric bicycle (1) driven by an electric motor (5), comprising: - a control unit which is designed to regulate the electric motor (5) by reducing the electric motor power, - A frictional connection detection device which is designed to detect whether there is a frictional connection of the electric motor (5); wherein the control unit is further designed to receive signals from the traction detection device, to determine whether there is a traction of the motor (5) based on the detected signals and, if there is no traction, to suspend the control. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, wenn das Regeln ausgesetzt ist, auf Grundlage einer Ausgabe der Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung einen Kraftschluss-Kennwert zu bestimmen, und, wenn eine vorgegebene Kraftschluss-Kennwertschwelle überschritten wird, das Regeln des elektrischen Motors (5) zu beginnen.Device according to Claim 13 , wherein the control unit is further designed, if the regulation is suspended, to determine a force-fit characteristic value on the basis of an output of the force-fit detection device and, if a predetermined force-fit characteristic value threshold is exceeded, to regulate the electric motor (5) begin. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Ausgabe der Kraftschluss-Erfassungsvorrichtung einen Phasenstrom und/oder eine Drehzahl des elektrischen Motors (5) umfasst, und wobei die Kraftschluss-Kennwertschwelle einen Mindestphasenstrom und/oder eine Mindestdrehzahl des elektrischen Motors (5) umfasst.Device according to Claim 14 wherein the output of the traction detection device comprises a phase current and / or a speed of the electric motor (5), and wherein the traction characteristic value threshold comprises a minimum phase current and / or a minimum speed of the electric motor (5). Elektrofahrrad (1), umfassend: - einen elektrischen Motor (5), - mindestens zwei Räder (8,9), wobei der Motor (5) ausgebildet ist, mindestens ein Rad (8,9) anzutreiben, und - eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.Electric bicycle (1), comprising: - an electric motor (5), - at least two wheels (8,9), wherein the motor (5) is designed to drive at least one wheel (8,9), and - a device according to one the Claims 1 to 15th . Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor (5) angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend die Schritte: - Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors (5); - Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads (1); - Bilden eines Ist-Übersetzungsverhältnisses aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit; - Vergleichen des Ist-Übersetzungsverhältnisses mit einem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis; wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis abweicht: Erhöhen eines Fehlerzählers; und wenn der Fehlerzähler einen Schwellwert überschreitet: Verringern einer elektrischen Motorleistung des elektrischen Motors (5).Method for regulating an electric bicycle (1) driven by an electric motor (5), comprising the steps: - Detecting a motor rotation speed of the electric motor (5); - Detecting a wheel speed of rotation of a wheel of the electric bicycle (1) driven by the motor; - Formation of an actual gear ratio from the engine speed and the wheel speed; - Comparing the actual gear ratio with a predetermined target gear ratio; if the actual gear ratio deviates from the predetermined target gear ratio: increasing an error counter; and if the error counter exceeds a threshold value: Decreasing an electric motor output of the electric motor (5). Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin aufweist: wenn das Ist-Übersetzungsverhältnis von dem vorgegebenen Soll-Übersetzungsverhältnis nicht abweicht: Verringern des Fehlerzählers. Procedure according to Claim 17 which further comprises: if the actual gear ratio does not deviate from the predetermined target gear ratio: reducing the error counter. Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend die Schritte: - Erfassen einer Motordrehgeschwindigkeit des elektrischen Motors (5); - Erfassen einer Raddrehgeschwindigkeit eines durch den Motor angetriebenen Rades des Elektrofahrrads (1); - Bilden eines Ist-Übersetzungsverhältnisses aus der Motordrehgeschwindigkeit und der Raddrehgeschwindigkeit; - Bestimmen einer maximalen Motordrehgeschwindigkeit auf Basis des Ist-Übersetzungsverhältnisses; - Vergleichen der erfassten Motordrehgeschwindigkeit mit der vorher bestimmten maximalen Motordrehgeschwindigkeit; und wenn die erfasste Motordrehgeschwindigkeit die maximale Motordrehgeschwindigkeit überschreitet: Verringern einer elektrischen Motorleistung des elektrischen Motors (5).A method for controlling an electric bicycle (1) driven by an electric motor, comprising the steps of: - detecting a motor rotational speed of the electric motor (5); - Detecting a wheel speed of rotation of a wheel of the electric bicycle (1) driven by the motor; - Formation of an actual gear ratio from the engine speed and the wheel speed; - Determining a maximum engine speed on the basis of the actual gear ratio; - comparing the detected engine speed with the previously determined maximum engine speed; and when the detected engine rotation speed exceeds the maximum engine rotation speed: decreasing an electric motor output of the electric motor (5). Verfahren zur Regelung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Elektrofahrrads (1), umfassend die Schritte: - Regeln des elektrischen Motors (5) durch Verringern der elektrischen Motorleistung, - Erfassen, ob ein Kraftschluss des elektrischen Motors (5) vorliegt; und wenn gemäß der vorherigen Erfassung kein Kraftschluss vorliegt: Aussetzen des Regelns.A method for controlling an electric bicycle (1) driven by an electric motor, comprising the steps of: - regulating the electric motor (5) by reducing the electric motor power, - Detecting whether there is a frictional connection of the electric motor (5); and if there is no frictional connection according to the previous recording: Suspending the rules.
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