DE102020001017A1

DE102020001017A1 - Fahrradsteuersystem

Info

Publication number: DE102020001017A1
Application number: DE102020001017.2A
Authority: DE
Inventors: Sage Hahn; Brian Jordan; Kevin Wesling
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111572696B; EP4122805A1; EP3696071A1; US20200262511A1; CN115071878A; US20230104630A1; CN115071878B; CN111572696A; TWI785310B; TW202315798A; TW202346155A; US11518472B2; TW202037523A; TWI810100B

Abstract

Ein Fahrrad mit einem elektrischen Pedal-Hilfsmotor, der fähig ist, ein Kettenblatt unabhängig von Kurbeln anzutreiben, umfasst Radgeschwindigkeitssensoren und Kurbelkadenzsensoren. Die Radgeschwindigkeitssensoren und die Kurbelkadenzsensoren messen jeweils Radgeschwindigkeit und Kurbelkadenz, und stellen die gemessene Radgeschwindigkeit und Kurbelkadenz für die Steuerung des Fahrrads bereit. Die Steuerung aktiviert den Motor-Overdrive, basierend auf der gemessenen Radgeschwindigkeit und/oder der gemessenen Kurbelkadenz.

Description

Priorität
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldungsnummer 62/806,306, die am 15. Februar 2019 eingereicht wurde, die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Hintergrund
Bereich der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein elektrisches Fahrrad, und insbesondere auf die Steuerung des elektrischen Fahrrads.
Beschreibung der verwandten Kunst
Ein Fahrrad mit einem elektrischen Pedalhilfsmotor (z. B. ein elektrisches Fahrrad oder ein E-Bike) kann Radgeschwindigkeits- und Kurbelgeschwindigkeitssensoren umfassen, die als Eingaben für automatische Schaltalgorithmen für ein Getriebe des Fahrrads verwendet werden können. Eine Einschränkung des automatischen Schaltalgorithmus für das Getriebe des Fahrrads ist, dass das Schalten nur dann erfolgen darf, wenn sich der Antriebsstrang bewegt (z. B. wenn ein Fahrer pedaliert).
Der Pedalhilfsmotor kann ein Antriebskettenblatt unabhängig von den Kurbeln des Fahrrads drehen. Dieser Aspekt besteht darin, dass, wenn der Hilfsmotor aktiv ist, der Fahrer kein Motordrehmoment in den Beinen des Fahrers fühlt, wenn der Fahrer eine Trittfrequenz schneller verlangsamt, als der Hilfsmotor reagieren kann. Bei manchen E-Bike-Systemen wird diese Funktion als ein Merkmal genutzt, bei dem der Fahrer neben dem E-Bike her laufen kann und einen Knopf drücken kann, um die Motorhilfe bei einer niedrigen Geschwindigkeit zu aktivieren, um dabei zu helfen, das E-Bike eine steile Steigung hinaufzuschieben, ohne dass sich die Kurbeln und Pedale unsicher drehen.
Zusammenfassung
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer elektrisch angetriebener Komponenten eines Fahrrads das Identifizieren von Sensordaten durch einen Prozessor in Verbindung mit einer elektrisch angetriebenen Komponente der einen oder mehreren elektrisch angetriebenen Komponenten. Die Sensordaten identifizieren einen Zustand des Fahrrads. Das Verfahren umfasst ebenso das Bestimmen, durch den Prozessor, eines Fahrereingriffsstatus basierend auf den identifizierten Sensordaten, und das Stoppen oder Verhindern, durch den Prozessor, der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem ermittelten Fahrereingriffsstatus.
In einem Beispiel umfasst das Identifizieren der Sensordaten das Empfangen, durch den Prozessor, von Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln, durch den Prozessor, einer Ausrichtung des Fahrrads basierend auf den empfangenen Ausrichtungsdaten. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst das Ermitteln, ob ein Benutzer das Fahrrad fährt, basierend auf der ermittelten Ausrichtung des Fahrrads. Das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem Fahrereingriffsstatus, umfasst das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass der Fahrer das Fahrrad nicht fährt.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen von Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Sensoren des Fahrrads das Empfangen von Ausrichtungsdaten von mindestens einem Beschleunigungsmesser in einem vorgegebenen Intervall. Das Ermitteln der Ausrichtung des Fahrrads umfasst die Mittelwertbildung eines Teils der empfangenen Ausrichtungsdaten und das Ermitteln der Ausrichtung des Fahrrads basierend auf dem gemittelten Teil der empfangenen Ausrichtungsdaten.
In einem Beispiel umfasst das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf den identifizierten Sensordaten, das Ermitteln, ob das Fahrrad einer vorgegebenen Verlangsamung, basierend auf den identifizierten Sensordaten, unterliegt.
In einem Beispiel ist die elektrisch angetriebene Komponente ein Hilfsmotor. Das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente umfasst das Stoppen oder Verhindern der Bewegung des Hilfsmotors, wenn der vorgegebene Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass der Fahrer der vorgegebenen Verlangsamung unterliegt.
In einem Beispiel ist die elektrisch angetriebene Komponente eine erste elektrisch angetriebene Komponente, und die eine oder mehreren elektrisch angetriebenen Komponenten umfassen eine zweite elektrisch angetriebene Komponente. Die erste elektrisch angetriebene Komponente ist ein Hilfsmotor, und die zweite elektrisch angetriebene Komponente ist ein Umwerfermotor. Das Verfahren umfasst ferner das Stoppen oder Verhindern, durch den Prozessor, der Bewegung der zweiten elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem ermittelten Fahrereingriffsstatus.
In einem Beispiel umfasst das Identifizieren der Sensordaten das Empfangen von Fahrradausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads, das Empfangen von Radgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Radgeschwindigkeitssensoren des Fahrrads, das Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Kadenzsensoren, das Empfangen von Dehnungsdaten von einem oder mehreren Dehnungsmessstreifen des Fahrrads, das Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern, einem oder mehreren Gyroskopen oder einer Kombination davon, oder eine beliebige Kombination davon.
In einem Beispiel umfassen die Radgeschwindigkeitsdaten erste Radgeschwindigkeitsdaten und zweite Radgeschwindigkeitsdaten. Das Identifizieren der Sensordaten umfasst das Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von dem ersten Radgeschwindigkeitssensor. Die empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten stellen eine erste Radgeschwindigkeit dar. Die erste Radgeschwindigkeit ist eine Radgeschwindigkeit eines ersten Rads des Fahrrads. Das Identifizieren der Sensordaten umfasst ebenso das Empfangen von den zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor. Die empfangenen zweiten Radgeschwindigkeitsdaten stellen eine zweite Radgeschwindigkeit dar. Die zweite Radgeschwindigkeit ist eine Radgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Fahrrads. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten mit den zweiten Radgeschwindigkeitsdaten und das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich.
In einem Beispiel umfasst das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten mit den zweiten Radgeschwindigkeitsdaten das Berechnen einer Differenz zwischen der ersten Radgeschwindigkeit und der zweiten Radgeschwindigkeit. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich umfasst das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf der berechneten Differenz.
In einem Beispiel umfasst das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf der berechneten Differenz das Vergleichen der berechneten Differenz mit einer vorgegebenen Differenz, und das Ermitteln, dass das Fahrrad von einer Oberfläche abgestützt wird, auf der das Fahrrad unterstützbar ist, wenn die berechnete Differenz größer als die vorgegebene Differenz ist. Das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem ermittelten Fahrereingriffsstatus, umfasst das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad von der Oberfläche unterstützt wird.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads das Empfangen, durch einen Prozessor, von ersten Daten von einem ersten Sensor des elektrischen Fahrrads, und das Empfangen, durch einen Prozessor, von zweiten Sensordaten von einem zweiten Sensor des elektrischen Fahrrads. Das Verfahren umfasst ebenso das Identifizieren, durch einen Prozessor, basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten, ob das elektrische Fahrrad getragen wird, sodass ein Rad des elektrischen Fahrrads ohne Übersetzung des elektrischen Fahrrads fahrbar ist. Das Verfahren umfasst das Verhindern, durch den Prozessor, der Bewegung von einer elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads basierend auf der Identifizierung.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor. Die ersten Radgeschwindigkeitsdaten stellen eine Radgeschwindigkeit von einem ersten Rad eines elektrischen Fahrrads dar. Das Empfangen der zweiten Sensordaten von dem zweiten Sensor umfasst das Empfangen der zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor. Die zweiten Radgeschwindigkeitsdaten stellen eine Radgeschwindigkeit eines zweiten Rads des elektrischen Fahrrads dar. Das Identifizieren umfasst das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit. Das Verhindern der Bewegung der elektronisch angetriebenen Komponente umfasst das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem Vergleich der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit.
In einem Beispiel umfasst der Vergleich der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit das Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten Radgeschwindigkeit und der zweiten Radgeschwindigkeit. Das Identifizieren umfasst ferner das Vergleichen der ermittelten Differenz mit einer vorgegebenen Differenz. Das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente umfasst das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem Vergleich der ermittelten Differenz mit der vorgegebenen Differenz.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner, nach dem Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente des Fahrrads, das Empfangen, durch einen Prozessor, einer Benutzereingabe, und das Erlauben der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads basierend auf der empfangenen Benutzereingabe.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor eines von dem Empfangen der Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen der Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads, und dem Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop oder einer Kombination davon. Das Empfangen der zweiten Sensordaten von dem zweiten Sensor umfasst ein anderes von dem Empfangen der Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen der ersten Radgeschwindigkeit von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen der zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads, und dem Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop oder eine Kombination davon.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen eines Kurbelarms, eines Rahmens, eines Lenkers oder eines Sitzes des elektrischen Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Ermitteln, durch einen Prozessor, ob sich das Fahrrad bewegt, basierend auf ersten Sensordaten, die von einem ersten Sensor des Fahrrads empfangen wurden. Wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, umfasst der Verfahren ferner das Ermitteln, durch einen Prozessor, eines Fahrereingriffsstatus. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst das Identifizieren, durch den Prozessor, zweiter Sensordaten von einem zweiten Sensor des Fahrrads, das Identifizieren, durch den Prozessor, dritter Sensordaten von einem dritten Sensor des Fahrrads, und das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf den zweiten Sensordaten und den dritten Sensordaten. Wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass das Fahrrad gefahren wird, umfasst das Verfahren die Aktivierung der Verwendung von einem Hilfsmotor der elektronischen Schaltung des Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren der ersten Sensordaten. Das Identifizieren der ersten Sensordaten umfasst das Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads. Das Identifizieren der zweiten Sensordaten umfasst das Empfangen der Kurbeldehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen an einer Kurbel des Fahrrads. Das Identifizieren der dritten Sensordaten umfasst das Empfangen der Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kurbelgeschwindigkeitssensor des Fahrrads. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst das Berechnen, durch den Prozessor, einer Eingangsleistung basierend auf den empfangenen Kurbeldehnungsdaten und den empfangenen Kurbelgeschwindigkeitsdaten, das Vergleichen der berechneten Eingangsleistung mit einer vorgegebenen Schwellenleistung, und das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich der berechneten Eingangsleistung mit der vorgegebenen Schwellenleistung.
In einem Beispiel, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad nicht bewegt, umfasst das Verfahren das Ausschalten der Verwendung von dem Hilfsmotor für die elektronische Schaltung des Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren, durch den Prozessor, eines Motorstroms des Hilfsmotors. Das Verfahren umfasst ferner das Vergleichen, durch den Prozessor, des identifizierten Motorstroms des Hilfsmotors mit einem vorgegebenen maximalen Motorstrom, und, basierend auf dem Vergleich, das Ausschalten der Verwendung des Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn der identifizierte Motorstrom des Hilfsmotors größer als der vorgegebene maximale Motorstrom ist.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Ermitteln, durch einen Prozessor, ob sich das Fahrrad bewegt. Wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, umfasst das Verfahren ferner das Ermitteln, durch den Prozessor, ob das Fahrrad pedaliert wird. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad frei vom Pedalieren ist, umfasst das Verfahren das Veranlassen eines Hilfsmotors des Fahrrads, um Energie für einen Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen.
In einem Beispiel umfasst das Ermitteln, ob sich das Fahrrad bewegt, das Empfangen, durch den Prozessor, von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, und das Ermitteln, ob sich das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten, bewegt.
In einem Beispiel umfasst das Ermitteln, ob das Fahrrad pedaliert wird, das Empfangen, durch den Prozessor, von Kurbeldaten von einem oder mehreren Kurbelsensoren des Fahrrads, und das Ermitteln, ob das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Kurbeldaten, pedaliert wird.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen von Kurbeldaten von einem oder mehreren Kurbelsensoren das Empfangen von Kurbelkadenzdaten von einem Kadenzsensor des Fahrrads, das Empfangen von Winkelpositionsdaten von einem Winkelpositionssensor des Fahrrads, das Empfangen von Winkelgeschwindigkeitsdaten von einem Winkelgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, oder jede Kombination davon.
In einem Beispiel, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad pedaliert wird, umfasst das Verfahren ferner das Schätzen, durch den Prozessor, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall, einer Winkelposition des Kurbelarms basierend auf den empfangenen Kurbeldaten, und das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, um Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, wenn die geschätzte Winkelposition des Kurbelarms mit einer vorgegebenen Winkelposition des Kurbelarms übereinstimmt.
In einem Beispiel entspricht die vorgegebene Winkelposition des Kurbelarms einer vertikalen Position des Kurbelarms.
In einem Beispiel umfasst das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, um Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für eine Zeitdauer bereitzustellen, sodass ein einzelner Gang geschaltet wird.
In einem Beispiel sind das Ermitteln, ob sich das Fahrrad bewegt, das Ermitteln, ob das Fahrrad pedaliert wird, und das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, um Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, Teile eines Betriebsmodus des Fahrrads. Das Verfahren umfasst ferner das Initiieren, durch den Prozessor, des Betriebsmodus des Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen einer Benutzereingabe. Das Initiieren des Betriebsmodus des Fahrrads umfasst das Initiieren des Betriebsmodus des Fahrrads basierend auf der empfangenen Benutzereingabe.
In einem Beispiel umfasst das Initiieren des Betriebsmodus des Fahrrads das automatische Initiieren des Betriebsmodus des Fahrrads, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt und ermittelt wird, dass das Fahrrad frei vom Pedalieren ist.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, von Radgeschwindigkeiten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall. Nachdem der Betriebsmodus des Fahrrads initiiert wurde, umfasst das Verfahren die Steuerung des Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads basierend auf den empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten.
In einem Beispiel umfasst eine Steuerung für ein Fahrrad einen Prozessor, der dazu ausgelegt ist, dass er ermittelt, ob sich das Fahrrad bewegt. Der Prozessor ist ferner dazu ausgelegt, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, zu ermitteln, ob das Fahrrad pedaliert wird. Der Prozessor ist dazu ausgelegt, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad frei vom Pedalieren ist, einen Hilfsmotor des Fahrrads zu veranlassen, Energie für einen Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des hinteren Umwerfers bereitzustellen.
In einem Beispiel umfasst die Ermittlung, ob sich das Fahrrad bewegt, den Empfang, durch den Prozessor, von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, und die Ermittlung, ob sich das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten, bewegt.
In einem Beispiel umfasst die Ermittlung, ob das Fahrrad pedaliert wird, den Empfang, durch den Prozessor, von Kurbeldaten von einem oder mehreren Kurbelsensoren des Fahrrads, und die Ermittlung, ob das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Kurbeldaten, pedaliert wird. Die Kurbeldaten stellen eine Kurbelgeschwindigkeit, eine Kurbelkadenz, oder die Kurbelgeschwindigkeit und die Kurbelkadenz eines Kurbelarms des Fahrrads dar.
In einem Beispiel ist der Prozessor ferner dazu ausgelegt, dass er, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall, eine Winkelposition des Kurbelarms, basierend auf den empfangenen Kurbeldaten, schätzt. Das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des hinteren Umwerfers bereitzustellen, umfasst das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des hinteren Umwerfers bereitzustellen, wenn die geschätzte Winkelposition des Kurbelarms mit einer vorgegebenen Winkelposition des Kurbelarms übereinstimmt.
In einem Beispiel entspricht die vorgegebene Winkelposition des Kurbelarms einer vertikalen Position des Kurbelarms.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Empfangen, durch einen Prozessor, von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, und das Ermitteln, durch den Prozessor, ob sich das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten, bewegt. Wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren, durch den Prozessor, von Kurbeldaten, die eine Kurbelgeschwindigkeit, eine Kurbelkadenz oder die Kurbelgeschwindigkeit und die Kurbelkadenz eines Kurbelarms des Fahrrads darstellen, und das Ermitteln, ob das Fahrrad, basierend auf den identifizierten Kurbeldaten, pedaliert wird. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad frei vom Pedalieren ist, umfasst das Verfahren das Veranlassen eines Hilfsmotos des Fahrrads, um Energie für einen Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen.
In einem Beispiel umfasst das Identifizieren der Kurbeldaten das Empfangen, durch den Prozessor, der Kurbeldaten von einem oder mehreren Kurbelsensoren des Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad pedaliert wird, das Schätzen, durch den Prozessor, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall, einer Winkelposition des Kurbelarms basierend auf den empfangenen Kurbeldaten, und das Veranlassen des Hilfsmotors des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, wenn die geschätzte Winkelposition des Kurbelarms mit einer vorgegebenen Winkelposition des Kurbelarms übereinstimmt.
In einem Beispiel umfasst das Empfangen von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads das Empfangen von Radgeschwindigkeitsdaten von dem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall. Das Verfahren umfasst ferner, nachdem der Hilfsmotor des Fahrrads veranlasst wurde, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, die Steuerung des Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads basierend auf den empfangenen Radgeschwi ndigkeitsdaten.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Identifizieren, durch einen Prozessor, von ersten Sensordaten. Die ersten Sensordaten stellen einen Zustand des Fahrrads oder einer Umgebung dar, in der das Fahrrad gefahren wird. Das Verfahren umfasst ebenso das Initiieren einer automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf den identifizierten Sensordaten oder einer Benutzereingabe. Die automatische Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads umfasst das Identifizieren, durch den Prozessor, einer Kadenz eines Kurbelarms des Fahrrads von zweiten Sensordaten, das Vergleichen, durch den Prozessor, der identifizierten Kadenz mit einer vorgegebenen Zielkadenz, und das Initiieren, durch den Prozessor, der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem Vergleich. Die Initiierung der elektronischen Schaltung des Fahrrads umfasst das Betätigen eines Motors des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn die identifizierte Kadenz geringer als die Schwellenkadenz ist.
In einem Beispiel umfasst das Identifizieren der ersten Sensordaten das Empfangen, durch den Prozessor, von Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads. Die Ausrichtungsdaten stellen eine Ausrichtung des Fahrrads dar. Das Identifizieren der ersten Sensordaten umfasst ebenso das Empfangen, durch den Prozessor, von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwi ndigkeitssensor.
In einem Beispiel umfassen die zweiten Sensordaten Kurbelgeschwindigkeitsdaten. Das Identifizieren der Kadenz des Kurbelarms des Fahrrads von den zweiten Sensordaten umfasst das Empfangen, durch den Prozessor, der Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Kadenzsensoren des Fahrrads.
In einem Beispiel umfasst das Vergleichen der identifizierten Kadenz mit der vorgegebenen Zielkadenz das Ermitteln einer Differenz zwischen der identifizierten Kadenz und der vorgegebenen Zielkadenz. Das Initiieren der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem Vergleich, umfasst das Initiieren der elektronischen Schaltung des Fahrrads, wenn die ermittelte Differenz größer als eine vorgegebene Differenz ist. Das Verfahren umfasst ferner das Identifizieren, durch einen Prozessor, eines Zielgangs basierend auf der vorgegebenen Differenz und einer vorgegebenen Gangübersetzungstabelle. Das Initiieren der elektronischen Schaltung des Fahrrads umfasst das Schalten eines Umwerfers des Fahrrads auf den identifizierten Zielgang.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, eines Signals, das als Reaktion auf eine Benutzereingabe generiert wird, und das Stoppen der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem empfangenen Signal.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, eines Signals, das als Reaktion auf eine Benutzereingabe generiert wird. Das empfangene Signal zeigt einem Umwerfer des Fahrrads an, dass er zu schalten ist. Das Verfahren umfasst ferner das Schalten des Umwerfers basierend auf dem empfangenen Signal.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Beenden oder Pausieren der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung als Reaktion auf das empfangene Signal.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Initiieren, durch einen Prozessor, einer automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads. Das Verfahren umfasst ferner das Identifizieren, durch den Prozessor, eines minimalen Gangs, über den ein Umwerfer während der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung nicht schaltbar ist, wenn das Fahrrad in einem bestimmten Zustand ist, und das Empfangen, durch den Prozessor, von Kadenzdaten von einem Kadenzsensor des Fahrrads. Nach dem Initiieren der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung umfasst das Verfahren das Identifizieren, durch den Prozessor, eines Zielgangs basierend auf den empfangenen Kadenzdaten, und das Vergleichen, durch den Prozessor, des identifizierten Zielgangs mit dem identifizierten minimalen Gang. Das Verfahren umfasst ebenso das Verhindern und Erlauben, durch den Prozessor, des Schaltens von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang basierend auf dem Vergleich.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Ermitteln, durch den Prozessor, ob das Fahrrad, basierend auf den empfangenen Kadenzdaten, pedaliert wird. Das Schalten von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang wird verhindert oder erlaubt, basierend auf der Ermittlung, ob das Fahrrad pedaliert wird.
In einem Beispiel umfasst das Verhindern oder Erlauben der Schaltung von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang basierend auf der Ermittlung, ob das Fahrrad pedaliert wird, das Erlauben der Schaltung von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad pedaliert wird.
In einem Beispiel umfasst das Erlauben der Schaltung von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad pedaliert wird, das Betätigen von einem Motor des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn die identifizierte Kadenz geringer als eine Schwellenkadenz ist.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des Fahrrads, und das Ermitteln, durch den Prozessor, eines Drehmoments auf das Fahrrad basierend auf den empfangenen Dehnungsdaten. Das Verfahren umfasst ebenso das Vergleichen des ermittelten Drehmoments mit einem vorgegebenen Schwellendrehmoment. Das Schalten von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang wird verhindert oder erlaubt, basierend auf dem Vergleich des ermittelten Drehmoments mit dem vorgegebenen Schwellendrehmoment.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, eines Signals, das als Reaktion auf eine Benutzereingabe generiert wird. Das empfangene Signal umfasst Schaltanweisungen. Das Verfahren umfasst ebenso das Stoppen der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads als Reaktion auf das empfangene Signal und das Schalten von dem Umwerfer des Fahrrads basierend auf den empfangenen Schaltanweisungen.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Empfangen, durch den Prozessor, von Ausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des Fahrrads. Die Ausrichtungsdaten stellen eine Ausrichtung des Fahrrads dar. Das Verfahren umfasst ebenso das Ermitteln, durch den Prozessor, ob das Fahrrad eine Steigung hinauffährt, basierend auf den empfangenen Ausrichtungsdaten. Das Verhindern oder Erlauben des Schaltens von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang, basierend auf dem Vergleich, umfasst, wenn der identifizierte Zielgang über den identifizierten minimalen Gang hinausgeht, das Erlauben des Schaltens von dem Umwerfer des Fahrrads in den identifizierten Zielgang, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad eine Steigung hinauffährt.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner ein Anpassen, durch den Prozessor, des minimalen Gangs.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads das Initiieren, durch einen Prozessor, einer automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads. Die automatische Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads umfasst das Identifizieren, durch den Prozessor, einer ersten Kadenz eines Kurbelarms des Fahrrads von Kadenzdaten, und das Vergleichen, durch den Prozessor, der identifizierten ersten Kadenz mit einer Zielkadenz. Das Verfahren umfasst ebenso das Initiieren, durch den Prozessor, der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem Vergleich der identifizierten Kadenz mit der Zielkadenz, das Empfangen, durch den Prozessor, eines Signals, das als Reaktion auf eine Benutzereingabe generiert wird, und das Anpassen, durch den Prozessor, der Zielkadenz basierend auf dem empfangenen Signal. Das Verfahren umfasst das Identifizieren, durch den Prozessor, der identifizierten zweiten Kadenz des Kurbelarms von den Kadenzdaten, das Vergleichen, durch den Prozessor, der identifizierten zweiten Kadenz mit der angepassten Zielkadenz, und das Initiieren, durch den Prozessor, der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem Vergleich der identifizierten zweiten Kadenz mit der angepassten Zielkadenz.
In einem Beispiel umfasst das Initiieren der elektronischen Schaltung des Fahrrads basierend auf dem Vergleich der identifizierten ersten Kadenz mit der Zielkadenz, das Identifizieren eines Zielgangs basierend auf dem Vergleich der identifizierten ersten Kadenz mit der Zielkadenz und der Gangübersetzungstabelle.
In einem Beispiel ist der Zielgang ein erster Zielgang. Die automatische Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads umfasst ferner das Einstellen der Gangübersetzungstabelle basierend auf der angepassten Zielkadenz. Das Initiieren der elektronischen Schaltung des Fahrrads, basierend auf dem Vergleich der identifizierten zweiten Kadenz mit der angepassten Zielkadenz, umfasst das Identifizieren eines zweiten Zielgangs basierend auf dem Vergleich der identifizierten zweiten Kadenz mit der angepassten Zielkadenz und der angepassten Gangübersetzungstabelle.
In einem Beispiel ist das empfangene Signal ein erstes empfangenes Signal, die Benutzereingabe ist eine erste Benutzereingabe, und die angepasste Zielkadenz ist eine erste angepasste Zielkadenz. Das Verfahren umfasst ferner das Empfangen, durch den Prozessor, eines zweiten Signals, das als Reaktion auf eine zweite Benutzereingabe generiert wird. Das zweite Signal stellt eine Anfrage zur Einstellung der ersten angepassten Zielkadenz auf eine zweite angepasste Zielkadenz dar. Das Verfahren umfasst ebenso das Vergleichen, durch den Prozessor, der zweiten angepassten Zielkadenz mit einem vorgegebenen Kadenzbereich, und basierend auf dem Vergleich der zweiten angepassten Zielkadenz mit dem vorgegebenen Kadenzbereich, das Beibehalten der ersten angepassten Zielkadenz als eine Zielkadenz, wenn die zweite angepasste Zielkadenz außerhalb des vorgegebenen Kadenzbereichs ist. In einem Beispiel ist das Signal ein erstes Signal, und die Benutzereingabe ist eine erste Benutzereingabe. Das Verfahren umfasst ferner das Empfangen, durch den Prozessor, eines zweiten Signals, das als Reaktion auf eine zweite Benutzereingabe generiert wird. Das zweite Signal identifiziert eine Schaltanfrage. Das Verfahren umfasst ebenso das Beenden der automatischen Steuerung der elektronischen Schaltung des Fahrrads für eine vorgegebene Zeitdauer basierend auf dem Empfangen des zweiten Signals, und das Schalten des Umwerfers basierend auf dem empfangenen zweiten Signal.
Figurenliste
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme der gezeichneten Figuren offensichtlich werden, in denen:

1 eine Seitenansicht eines Beispiels von einem Fahrrad mit Komponentenbewegung zeigt, das in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung gesteuert werden kann;
2 eine Seitenansicht eines Beispiels von einem hinteren Umwerfer ist;
3 ein Blockdiagramm von einer Ausführungsform eines elektromechanischen Steuersystems ist;
4 ein Blockdiagramm einer Betriebskomponente ist;
5 ein Flussdiagramm von einer Ausführungsform eines Verfahrens zur automatischen Schaltung ist;
6 ein Flussdiagramm von einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Fahrrads ist;
7 ein Flussdiagramm von einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Fahrrads ist;
8 ein Flussdiagramm von noch einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Fahrrads ist;
9 ein Flussdiagramm von einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Fahrrads ist; und
10 ein Flussdiagramm von einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Fahrrads ist.

Detaillierte Beschreibung
Ein Fahrrad mit einem elektrischen Pedalhilfsmotor, der fähig ist, ein Kettenblatt unabhängig von Kurbeln anzutreiben, wird vorgesehen. Das Fahrrad umfasst Radgeschwindigkeitssensoren und Kurbelkadenzsensoren. Die Radgeschwindigkeitssensoren und die Kurbelkadenzsensoren messen jeweils Radgeschwindigkeit und Kurbelkadenz, und stellen die gemessene Radgeschwindigkeit und Kurbelkadenz einem elektrischen hinteren Umwerfer oder einer Steuerung des Fahrrads bereit. Der elektrische hintere Umwerfer, zum Beispiel, ist dazu ausgelegt, dass er eine E-Bike-Steuerung anweist, einen Motor-Overdrive, basierend auf der gemessenen Radgeschwindigkeit und/oder der gemessenen Kurbelkadenz, zu aktivieren.
Der hintere Umwerfer, zum Beispiel, und, insbesondere, das Schalten durch den hinteren Umwerfer kann, basierend auf einem ausgewählten Fahrmodus, ausgelegt werden. Der Fahrmodus kann aus einer Anzahl von verschiedenen Fahrmodi ausgewählt werden, und die Steuerung oder eine andere Steuerung des Fahrrads kann zwischen zwei oder mehreren der verschiedenen Fahrmodi schalten. Innerhalb von jedem der unterschiedlichen Fahrmodi können Eigenschaften der Schaltung, wie zum Beispiel die Gangschalthysterese, ein minimaler Gang, in den ohne Pedalieren geschaltet werden kann, und/oder andere Eigenschaften eingestellt werden.
Bezugnehmend jetzt auf die Zeichnungen stellt 1 ein Beispiel für ein Fahrrad 100 (z. B. E-Bike) dar, das verwendet werden kann, um eine Verbindung zu einem Gangwechsler 102 zu implementieren, indem ein dazwischenliegender Energieanschluss 104 verwendet wird. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Fahrrad 100 einen Rahmen 106, einen Lenker 108 und einen Sitz 110. Das Fahrrad 100 umfasst ebenso ein erstes oder Vorderrad 112 und ein zweites oder Hinterrad 114. Eine Vorderradbremse 116 und/oder eine Hinterradbremse 118 sind umfasst, um das Vorderrad 112 und das Hinterrad 114 zu bremsen. Die Vorderradbremse 116 und/oder die Hinterradbremse 118 werden von mindestens einem Bremszylinder 120 gesteuert. Das Fahrrad 100 umfasst einen Antriebsstrang 122. Der Antriebsstrang 122 von 1 umfasst eine Kurbelanordnung 124, die über eine Kette 128 mit einer hinteren Kassette 126 verbunden ist. Die Kurbelanordnung umfasst Kurbelarme 130 und Pedale 132 sowie mindestens ein Kettenblatt 134, das derart ausgelegt ist, dass es mit der Kette 128 funktionsfähig gekoppelt ist, um die auf die Kurbelanordnung 124 ausgeübte Kraft und/oder Energie auf die Kette 128 zu übertragen. Diese Kraft und/oder Energie wird durch die Kette 128 auf die hintere Kassette 126 übertragen, wodurch eine Antriebskraft 136 und/oder Energie von der hinteren Kassette 126 auf das Hinterrad 114 übertragen wird. Während der Antriebsstrang 122 den Gangwechsler (z. B. einen hinteren Umwerfer 102 in der dargestellten Ausführungsform) umfasst, können andere Getriebe wie eine interne Getriebenabe, ein Getriebekasten und/oder ein stufenloses Getriebe auf das Fahrrad 100 angewendet werden.
Der Antriebsstrang 122 kann ebenso eine Kraftübertragungsvorrichtung 140 umfassen. Das Pedalendrehmoment wird auf die Kurbelanordnung 124 durch einen Fahrer aufgebracht, der die Pedale 132 und die Kurbelarme 130 verwendet. Die Kraftübertragungsvorrichtung 140 ist dazu ausgelegt, dass sie die Drehung des Hinterrads 114 unterstützt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Kraftübertragungsvorrichtung 140 dazu ausgelegt, dass sie die Drehung des Hinterrads 114 über eine gekoppelte Verbindung mit der Kurbelanordnung 124 unterstützt. Die Kraftübertragungsvorrichtung 140 umfasst einen Kraftübertragungsmotor 141, der durch eine entfernte Energiequelle 142 angetrieben wird.
Die Kette 128 kann zwischen den einzelnen Kettenrädern der hinteren Kassette 126 bewegt werden, indem der hintere Gangwechsler verwendet wird, wie beispielsweise der hintere Umwerfer 102, wie in 1 gezeigt. Der hintere Umwerfer 102, zum Beispiel, ist ein elektrischer Gangwechsler, der durch Signale gesteuert wird, die anzeigen, dass ein Schaltbefehl durch den Fahrradbediener oder den Fahrer aktiviert worden ist. Der elektrische hintere Umwerfer 102 kann alternativ durch eine integrierte Energiequelle oder eine entfernte Energiequelle 142 angetrieben werden, indem ein energieleitender Anschluss oder ein Kabel 144 verwendet wird. Die Energie wird von der entfernten Energiequelle 142 durch das Kabel 144 für den dazwischenliegenden Energieanschluss 104 bereitgestellt, der mit dem hinteren Umwerfer 102 gekoppelt ist. Die Schaltbefehle werden umgesetzt, indem ein elektrischer Aktuator 148 verwendet wird, der durch den Fahrer manuell bedienbar ist. Die Signale, die die Schaltbefehle anzeigen, können an den elektrischen hinteren Umwerfer 102 kommuniziert werden, indem drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationstechniken verwendet werden.
Bezugnehmend auf 2 ist der hintere Umwerfer 102 an dem Fahrradrahmen 106 angebracht und neben der hinteren Kassette 126 positioniert. Die Kette 128 ist nur schematisch als gestrichelte Linien gezeigt. Der elektrische, oder elektromechanische, hintere Umwerfer 102 umfasst ein Basiselement 150 (z. B. ein „b-Gelenk“), ein äußeres Verbindungsstück 152, und ein inneres Verbindungsstück 154. Das Basiselement 150 ist an dem Fahrradrahmen 106 auf gewöhnliche Weise anbringbar. Das innere Verbindungsstück 154 ist an dem Basiselement 150 durch Stifte, zum Beispiel, schwenkbar angebracht. Ein bewegliches Element oder eine Anordnung 156 (z. B. ein „P-Gelenk“ ist mit dem äußeren Verbindungsstück 152 und dem inneren Verbindungsstück 154 an einem Ende, das zu dem Basiselement 150 entgegengesetzt ist, schwenkbar verbunden, um eine Verschiebung der beweglichen Anordnung 156 relativ zu dem Basiselement 150 zu erlauben.
Der hintere Umwerfer 102 kann ebenso dazu ausgelegt werden, dass er mit einer integrierten Energiequelle 158, wie beispielsweise einer entfernbaren Batterie, arbeitet. In dem Beispiel, das in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die integrierte Energiequelle oder Batterie 158 an dem hinteren Umwerfer 102 angebracht. Die integrierte Energiequelle 158 kann, zum Beispiel, einen Motor des hinteren Umwerfers 102 antreiben, der verwendet wird, um den hinteren Umwerfer 102 zu schalten. Der dazwischenliegende Energieanschluss 104 kann eine Schnittstelle mit dem hinteren Umwerfer 102 umfassen, die Schnittstellenmerkmale umfasst, die ähnlich zu der entfernbaren Batterie 158 sind, um sich mit dem Umwerfer 102 elektrisch zu verbinden. Diese Schnittstelle kann einen Abschnitt aufweisen, der mit dem hinteren Umwerfer 102 entfernbar verbindbar oder koppelbar ist. Der dazwischenliegende Energieanschluss 104, oder mindestens ein Verbindungsabschnitt davon, kann ebenso kleiner als die entfernbare Batterie 158 sein. Da der dazwischenliegende Energieanschluss 104 eine Energie von der entfernten Batterie oder Energiequelle 142 überträgt, kann der dazwischenliegende Energieanschluss 104 eine Schaltung zur Umwandlung der elektrischen Energie umfassen, die durch die entfernte Batterie 142 in einer Form bereitgestellt wird, die durch den Umwerfer 102 verwendbar ist. Zum Beispiel kann der dazwischenliegende Energieanschluss 104 eine Schaltung zur Spannungsreduzierung, Spannungsberichtigung sowie andere Energietransformationsschaltungen und/oder Vorrichtungen oder eine Kombination davon umfassen. In einer Ausführungsform kann der dazwischenliegende Energieanschluss 104 ebenso eine Kommunikationsschaltung und/oder andere Vorrichtungen umfassen. Zum Beispiel kann der dazwischenliegende Energieanschluss 104 einen drahtlosen Sender und/oder Empfänger, einen CANbus zum drahtlosen Übersetzer, einen drahtgebundenen Datenanschluss, einen CANbus zum Umwerfer-Protokoll-Übersetzer, und/oder andere Vorrichtungen oder Schaltungen und eine Kombination davon umfassen.
Wie gezeigt, weist das Fahrrad 100 ebenso eine an den Lenker angebrachte Benutzerschnittstelle über den Schaltaktuator oder den elektrischen Aktuator 148 auf. Alle von diesen Komponenten können mit der entfernten Energiequelle oder entfernten Batterie 142 verbunden werden. Zusätzlich wird die gesamte Kommunikation zwischen dem zentralen E-Bike-Steuersystem oder der Steuerung, und jeder Komponente über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation erreicht. Es kann eine diskrete Steuerung mit einzelnen Drähten von der zentralen Steuerung zu jeder Komponente geben oder das System kann einen Controll Area Network („CAN“)-Bus verwenden, der dazu ausgelegt ist, dass er Mikrosteuerungen und Vorrichtungen erlaubt, miteinander in Anwendungen zu kommunizieren.
Während das dargestellte Fahrrad 100 ein Mountainbike ist und Aufhängungskomponenten umfasst, wie beispielweise eine stoßdämpfende Vordergabel, können die hierin offenbarten Ausführungsformen mit anderen Arten von Fahrrädern implementiert werden, wie zum Beispiel Straßenfahrrädern. Die vordere und/oder Vorwärtsausrichtung des Fahrrads 100 wird durch die Richtung des Pfeils „A“ in 1 angezeigt. Als solches wird eine Vorwärtsrichtung der Bewegung des Fahrrads durch die Richtung des Pfeils A angezeigt.
Ein zentrales E-Bike-Steuersystem oder eine Steuerung kann durch ein gleiches Gehäuse wie die entfernte Energiequelle 142 unterstützt werden. Die E-Bike-Steuerung kann Energie von der entfernten Energiequelle 142 zu den Komponenten auf dem Fahrrad 100 steuern, wie zum Beispiel der Kraftübertragungsvorrichtung 140. Die E-Bike-Steuerung kann die Energie zu anderen und/oder unterschiedlichen Komponenten auf dem Fahrrad 100 steuern. Die E-Bike-Steuerung kann Signale (z. B. Anweisungen) zu Komponenten senden und/oder Daten (z. B. Anweisungen und/oder Sensordaten) von Komponenten auf dem Fahrrad 100 empfangen, wie zum Beispiel dem Umwerfer 102, dem Aufhängungssystem, und/oder einer Sattelstützenanordnung, um Komponenten des Fahrrads 100 zu betätigen und/oder zu steuern.
In anderen Ausführungsformen kann die E-Bike-Steuerung an anderen Stellen (z. B. an dem Lenker angebracht) auf dem Fahrrad 100 platziert werden, oder alternativ kann sie über verschiedene Komponenten des Fahrrads 100 verteilt werden, wobei eine Kommunikationsverbindung geroutet wird, um die notwendigen Signale und Energiewege unterzubringen. Die E-Bike-Steuerung kann ebenso an anderen Stellen als auf dem Fahrrad 100 platziert werden, wie zum Beispiel an dem Handgelenk eines Fahrers oder in einer Trikottasche. Die Kommunikationsverbindung kann Drähte umfassen, kann drahtlos sein oder sie kann eine Kombination davon sein. In einem Beispiel kann die E-Bike-Steuerung mit dem hinteren Umwerfer 102 integriert werden, um Steuerbefehle zwischen den Komponenten zu kommunizieren. Die E-Bike-Steuerung kann einen Prozessor, eine Kommunikationsvorrichtung (z. B. eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung), einen Speicher, und eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen umfassen.
In einem Beispiel betätigt die Steuerung des Umwerfers und/oder die E-Bike-Steuerung drahtlos ein Motormodul des Umwerfers 102 und/oder einen Hilfsmotor und betätigt den Umwerfer 102 zur Ausführung von Gangwechseln und der Gangauswahl. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung des Umwerfers und/oder die E-Bike-Steuerung dazu ausgelegt werden, dass sie die Gangschaltung eines vorderen Gangwechslers steuert.
3 zeigt ein Beispiel eines Steuersystems 300 (z. B. ein elektromechanisches Steuersystem) für das Fahrrad 100, zum Beispiel. Das Steuersystem 300 umfasst die E-Bike-Steuerung 302, die Kraftübertragungsvorrichtung 140, den hinteren Umwerfer 102, und einen oder mehrere Sensoren. Die Kraftübertragungsvorrichtung 104 ist, zum Beispiel, ein Hilfsmotor.
Der eine oder die mehreren Sensoren umfassen, zum Beispiel, einen Pedalgeschwindigkeitssensor 304, ein Radgeschwindigkeitssensor 306, und einen Drehmomentsensor 308. Zum Beispiel misst der Pedalgeschwindigkeitssensor 304 eine Drehgeschwindigkeit von mindestens einem der Kurbelarme 130, der Radgeschwindigkeitssensor 306 misst eine Drehgeschwindigkeit von mindestens einem der Räder 114, 112, und der Drehmomentsensor 308 misst ein Drehmoment auf der Kurbelanordnung 124 und/oder ein Drehmoment an einer Antriebswelle des Hilfsmotors 140. Das Steuersystem 300 umfasst mehr, weniger und/oder verschiedene Sensoren. Zum Beispiel kann der eine oder die mehreren Sensoren mehr als einen Radgeschwindigkeitssensor 306 umfassen, einen für das Vorderrad 112 und einen für das Hinterrad 114.
Der Pedalgeschwindigkeitssensor 304, der Radgeschwindigkeitssensor 306, und der Drehmomentsensor 308 können eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Arten von Sensoren sein. Zum Beispiel können der Pedalgeschwindigkeitssensor 304 und der Radgeschwindigkeitssensor 306 ein kombinierter Geschwindigkeits- und Kadenzsensor sein. Der Geschwindigkeits- und Kadenzsensor kann einen Speichenmagneten umfassen, der an einer Speiche des Vorderrads 112 und des Hinterrads 114 angebracht ist und/oder einen Kadenzmagneten, der an einem der Kurbelarme 130 angebracht ist, und einen Sensor, der an dem Rahmen 106 des Fahrrads 100 angebracht ist (z. B. ein Halleffekt-Sensor). Der an dem Rahmen 106 angebrachte Sensor des Fahrrads ist dazu ausgelegt, dass er Drehungen von dem einen Kurbelarm 130 und/oder des Vorderrads 112 oder des Hinterrads 114, basierend jeweils auf dem Kadenzmagneten und/oder dem Speichenmagneten, identifiziert und zählt, die den an dem Rahmen angebrachten Sensor passieren. Andere Arten von Sensoren können bereitgestellt werden (z. B. eine Kombination von einem Gyroskop und einem Beschleunigungsmesser für den Radgeschwindigkeitssensor 306). Der Drehmomentsensor 308 kann, zum Beispiel, magnetoelastische Drehmomentsensoren, Dehnungsmessstreifen, AOW-Vorrichtungen, und/oder andere Arten von Drehmomentsensoren umfassen. In einer Ausführungsform ist der Drehmomentsensor 308 ein Stromsensor, der den Strom durch den Hilfsmotor 140 misst. Der Betrag des konsumierten Stroms durch den Hilfsmotor 140 ist zu einem Drehmoment, den der Hilfsmotor 140 auf einen Antriebsstrang des Fahrrads 100 aufbringt, proportional.
Wie in der Ausführungsform von 3 gezeigt, können die Kraftübertragungsvorrichtung 140, der hintere Umwerfer 102, und der eine oder die mehreren Sensoren (z. B. der Pedalgeschwindigkeitssensor 304, der Radgeschwindigkeitssensor 306, und der Drehmomentsensor 308) mit der E-Bike-Steuerung 302 in direkter Verbindung stehen. Alternativ oder zusätzlich können mindestens einige Komponenten des Steuersystems 300 in indirekter Verbindung mit der E-Bike-Steuerung 302 stehen. Zum Beispiel können der Radgeschwindigkeitssensor 306 und/oder der Pedalgeschwindigkeitssensor 304 in direkter Verbindung mit dem hinteren Umwerfer 102 stehen und in indirekter Verbindung mit der E-Bike-Steuerung 302 über den hinteren Umwerfer 102. In einer Ausführungsform ist jeder von mindestens dem hinteren Umwerfer 102 und der E-Bike-Steuerung 302 in direkter Verbindung mit allen Sensoren, zum Beispiel, von dem Pedalgeschwindigkeitssensor 304, dem Radgeschwindigkeitssensor 306, und dem Drehmomentsensor 308. Andere und/oder unterschiedliche Komponenten des Steuersystems 300 können in direkter Verbindung mit allen Sensoren des einen oder der mehreren Sensoren stehen (z. B. die Kraftübertragungsvorrichtung 140). Die Verbindung zwischen den Komponenten des Steuersystems 300 kann eine drahtgebundene Verbindung und/oder eine drahtlose Verbindung sein.
Jede Kommunikationsverbindung 310 zwischen den Komponenten des Steuersystems 300 kann in beide Richtungen sein. Mit anderen Worten kann der Datenfluss zwischen Komponenten des Steuersystems 300 in direkter Verbindung in beide Richtungen sein. Zum Beispiel kann der Radgeschwindigkeitssensor 306 ein Signal von der E-Bike-Steuerung 302 oder dem hinteren Umwerfer 102 (z. B. wenn die Drehgeschwindigkeit zu messen ist) empfangen und die gemessene Drehgeschwindigkeit an die E-Bike-Steuerung 302 oder den hinteren Umwerfer 102 zurückgeben.
4 ist ein Blockdiagramm einer Betriebskomponente 400. Die Betriebskomponente 400 kann sein oder kann ein Teil von einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Komponenten sein, wie zum Beispiel des hinteren Umwerfers 102, der E-Bike-Steuerung 302 und eines vorderen Gangwechslers. Die Betriebskomponente 400 kann ebenso eine andere Komponente sein, wie die Kraftübertragungsvorrichtung 140, eine interne Getriebekomponente, eine Aufhängung oder eine einstellbare Aufhängungskomponente, oder eine einstellbare Sitzkomponente. Eine Mehrzahl von Betriebskomponenten 400 kann bereitgestellt werden.
Die Betriebskomponente 400 ist mit einer Betriebseinheit 402 bereitgestellt, die eine Leiterplatte oder eine alternative Konfiguration sein kann. Die Betriebseinheit 402 umfasst einen Betriebsprozessor 404, einen Betriebsspeicher 406, eine Betriebsbenutzerschnittstelle 408, eine Betriebsenergiequelle 420, eine Betriebsverbindungsschnittstelle 412, und eine Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414. In einer Ausführungsform ist die Betriebsverbindungsschnittstelle 412 in Verbindung mit einer Betriebsverbindungsvorrichtung 416 und die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 ist in Verbindung mit einer Betriebsvorrichtung 418. Zusätzliche, unterschiedliche oder weniger Komponenten können bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Betriebsbenutzerschnittstelle 408 weggelassen werden.
Die Struktur, Verbindungen, und Funktionen des Betriebsprozessors 404 können repräsentativ für die des hinteren Umwerfers 102, des vorderen Umwerfers, der E-Bike-Steuerung oder anderer Komponenten sein. Der Betriebsprozessor 404 kann einen allgemeinen Prozessor, einen digitalen Prozessor, einen ASIC, einen FPGA, einen analogen Schaltkreis, einen digitalen Schaltkreis, eine Kombination davon, oder ein anderer jetzt bekannter oder später entwickelter Prozessor sein. Der Betriebsprozessor 404 kann eine einzelne Vorrichtung oder eine Kombination von Vorrichtungen sein, beispielweise durch gemeinsame oder parallele Verarbeitung.
Der Betriebsspeicher 406 kann ein flüchtiger Speicher oder ein nichtflüchtiger Speicher sein. Der Betriebsspeicher 406 kann ein oder mehrere ROMs, einen RAM, einen Flash-Speicher, einen EEPROM oder eine andere Art von Speicher umfassen. Der Betriebsspeicher 406 kann von der Betriebskomponente 400 entfernbar sein, wie beispielsweise eine SD-Speicherkarte. In einer bestimmten, nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform kann ein computerlesbares Medium einen Festkörperspeicher wie eine Speicherkarte oder ein anderes Packet umfassen, das einen oder mehrere nichtflüchtige Festwertspeicher umfasst. Ferner kann das computerlesbare Medium ein Direktzugriffsspeicher oder ein anderer flüchtiger, wiederbeschreibbarer Speicher sein. Zusätzlich kann das computerlesbare Medium ein magnetooptisches oder ein optisches Medium sein, wie beispielsweise eine Platte oder Bänder oder andere Speichervorrichtungen. Dementsprechend wird die Offenbarung derart verstanden, dass sie ein oder mehrere computerlesbare Medien und andere gleichwertige und Nachfolgemedien umfasst, in denen Daten oder Anweisungen gespeichert werden können.
Der Betriebsspeicher 406 ist ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium und wird als ein einzelnes Medium beschrieben. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst jedoch ein einzelnes Medium oder mehrere Medien, wie beispielweise eine zentralisierte oder verteilte Speicherstruktur, und/oder zugehörige Caches, die funktionsfähig sind, einen oder mehrere Sätze von Anweisungen und anderen Daten zu speichern. Der Begriff „computerlesbares Medium“ soll ebenso jedes Medium umfassen, das fähig ist, einen Satz an Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor zu speichern, zu kodieren und zu tragen, oder das ein Computersystem veranlasst, jedes oder mehrere der hierin offenbarten Verfahren und Abläufe auszuführen.
Die Betriebsenergiequelle 410 ist eine tragbare Energiequelle, die intern in der Betriebskomponente 400 gelagert werden kann oder extern von der Betriebskomponente 400 gelagert werden kann und über ein energieleitendes Kabel an die Betriebskomponente kommuniziert werden kann. Die Betriebsenergiequelle 410 kann die Erzeugung von elektrischer Energie beinhalten, indem zum Beispiel ein mechanischer Energiegerzeuger, eine Brennstoffzellenvorrichtung, Fotovoltaikzellen, piezoelektrische oder andere energieerzeugende Vorrichtungen verwendet werden. Die Betriebsenergiequelle 410 kann eine Batterie umfassen, wie beispielsweise eine Vorrichtung, die aus zwei oder mehreren elektrischen Zellen besteht, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Betriebsenergiequelle 410 kann eine Kombination aus mehreren Batterien oder anderen energieerzeugenden Vorrichtungen umfassen. Speziell angepasste oder ausgelegte Batterietypen oder Standardbatterietypen können verwendet werden.
In dem Beispiel, in dem die Betriebskomponente 400 der hintere Umwerfer 102 ist, kann die Betriebsenergiequelle 410 intern in der Betriebskomponente 400 gelagert werden. In dem Beispiel, in dem die Betriebskomponente 400 die E-Bike-Steuerung 302 ist, kann die Betriebsenergiequelle 410 intern oder extern von der Betriebskomponente 400 gelagert werden. Zum Beispiel kann die E-Bike-Steuerung 302 in einem Gehäuse der entfernten Energiequelle 142 von 1 untergebracht werden.
Die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 sorgt für den Betrieb einer Komponente des Fahrrads 100. Zum Beispiel kann die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 von der Betriebsenergiequelle 410 Energie übertragen, um eine Bewegung in der Betriebsvorrichtung 418 zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsformen sendet die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 Energie, um die Bewegung des Hilfsmotors 140, einen Motor des hinteren Umwerfers 102, einen Motor des vorderen Umwerfers, oder jede Kombination davon zu steuern. In einer Ausführungsform ist die Betriebskomponente 400 die E-Bike-Steuerung 302, und die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 sendet Energie, um die Bewegung der Kraftübertragungsvorrichtung 140 zu steuern. Die Betriebsvorrichtungsschnittstelle 414 umfasst drahtgebundene leitende Signale und/oder eine Datenkommunikationsschaltung, die funktionsfähig ist, die Betriebsvorrichtung 418 zu steuern.
Die Betriebsbenutzerschnittstelle 408 kann ein oder mehrere Knöpfe, ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, ein Taststift, ein Trackball, ein Wippschalter, ein Touchpad, ein Spracherkennungsschaltkreis oder eine andere Vorrichtung oder Komponente zur Datenkommunikation zwischen einem Benutzer und der Betriebskomponente 400 sein. Die Betriebsbenutzerschnittstelle 408 kann ein LCD-Panel, eine LED, einen LED-Bildschirm, einen TFT-Bildschirm oder eine andere Art von Anzeige umfassen. Die Betriebsbenutzerschnittstelle 408 kann ebenso Audiofunktionen oder Lautsprecher umfassen.
Die Betriebsverbindungsschnittstelle 412 ist derart ausgelegt, dass sie mit der Betriebsverbindungsvorrichtung 416 Daten wie Messdaten (z. B. Kurbeldrehgeschwindigkeit, Raddrehgeschwindigkeit und/oder Drehmoment), Antizipationssignale, Betriebssignale und/oder andere Signale von Fahrradkomponenten (z. B. dem Pedalgeschwindigkeitssensor 304, dem Radgeschwindigkeitssensor 306 und/oder dem Drehmomentsensor 308; der E-Bike-Steuerung 302) empfängt. In einer Ausführungsform umfasst die Betriebskomponente 400 mehr als eine Betriebsverbindungsschnittstelle 412 in Verbindung mit jeweils mehr als einer Betriebsverbindungsvorrichtung 416. Die Betriebsverbindungsschnittstelle 412 kann ebenso dazu ausgelegt werden, dass sie Daten wie Statussignale (z. B. Temperatursensorsignale) für den Empfang, zum Beispiel, durch die E-Bike-Steuerung 302 sendet. Die Betriebsverbindungsschnittstelle 412 kommuniziert die Daten, indem eine funktionsfähige Verbindung verwendet wird. Eine funktionsfähige Verbindung kann eine Verbindung sein, bei der Signale, physische Mitteilungen und/oder logische Mitteilungen gesendet und/oder empfangen werden können. Eine funktionsfähige Verbindung kann eine physische Schnittstelle, eine elektrische Schnittstelle und/oder eine Datenschnittstelle umfassen. Eine oder mehrere Betriebsverbindungsschnittstellen können für die drahtlose Kommunikation über die Betriebsverbindungsvorrichtung 416 in jedem jetzt bekannten oder später entwickelten Format sorgen. Obwohl die vorliegende Spezifikation Komponenten und Funktionen beschreibt, die in bestimmten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf bestimmte Standards und Protokolle implementiert werden können, ist die Erfindung nicht auf solche Standards und Protokolle beschränkt. Zum Beispiel stellen Standards für das Internet und andere paketvermittelte Netzwerkeübertragungen (z. B. TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP, HTTPS) Beispiele für den Stand der Technik dar. Solche Standards werden periodisch durch schnellere oder effizientere Äquivalente ersetzt, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen aufweisen. Dementsprechend werden Ersatzstandards und -protokolle, die die gleichen oder ähnliche Funktionen wie die hierin offenbarten aufweisen, als Äquivalente davon betrachtet.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen dieser vorliegenden Offenbarung können die hierin beschriebenen Verfahren mit Softwareprogrammen implementiert werden, die von einem Computersystem ausgeführt werden können, wie beispielsweise Komponenten des Steuersystems 300 (z. B. die E-Bike-Steuerung 302 und der hintere Umwerfer 102) und/oder andere Komponenten an dem Fahrrad 100 und/oder von dem Benutzer getragene. In einer beispielhaften, nicht eingeschränkten Ausführung können die Implementierungen verteilte Verarbeitung, verteilte Komponenten/Objekt-Verarbeitung und Parallelverarbeitung umfassen. Alternativ kann eine virtuelle Computersystemverarbeitung konstruiert werden, um eine oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren oder Funktionalität zu implementieren.
Ein Computerprogramm (ebenso bekannt als Programm, Software, Softwareanwendung, Skript oder Code) kann in jeder Form von Programmiersprache, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, geschrieben sein, und das Computerprogramm kann in jeder Form eingesetzt werden, einschließlich als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Unterprogramm oder andere Einheit, die sich zur Verwendung in einer Computerumgebung eignet. Ein Computerprogramm entspricht nicht unbedingt einer Datei in einem Dateisystem. Ein Programm kann in einem Teil einer Datei gespeichert sein, der andere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere Skripte, die in einem Auszeichnungssprachdokument gespeichert sind), in einer einzigen Datei, die dem betreffenden Programm gewidmet ist, oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, die ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Codeteile speichern). Ein Computerprogramm kann derart eingesetzt werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt wird, die an einem Standort oder über mehrere Standorte verteilt sind und durch ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind.
Die in dieser Spezifikation beschriebenen Prozesse und logischen Abläufe können von einem oder mehreren programmierbaren Prozessoren ausgeführt werden, die ein oder mehrere Computerprogramme ausführen, um Funktionen auszuführen, indem sie mit Eingabedaten arbeiten und Ausgaben erzeugen. Die Prozesse und logischen Abläufe können ebenso von speziellen logischen Schaltungen (z. B. einem FPGA oder einem ASIC) ausgeführt werden, und das Gerät kann ebenso als solche implementiert werden.
Wie in dieser Anwendung verwendet, bezieht sich der Begriff „Schaltung“ oder „Schaltkreis“ auf alle folgenden Punkte: (a) reine Hardware-Schaltkreisimplementierungen (wie z. B. Implementierungen in nur analogen und/oder digitalen Schaltungen) und (b) Kombinationen von Schaltkreisen und Software (und/oder Firmware), wie zum Beispiel (falls zutreffend): (i) auf eine Kombination von Prozessor(en) oder (ii) auf Teile von Prozessor(en)/Software (einschließlich digitaler Signalprozessor(en)), Software und Speicher(n), die zusammenwirken, um ein Gerät, wie z. B. ein Mobiltelefon oder einen Server, dazu zu veranlassen, verschiedene Funktionen auszuführen) und (c) auf Schaltkreise, wie beispielsweise einen Mikroprozessor(en) oder einen Teil eines Mikroprozessors(en), die Software oder Firmware für den Betrieb benötigen, selbst wenn die Software oder Firmware physisch nicht vorhanden ist.
Diese Definition von ,Schaltung‘ gilt für alle Verwendungen dieses Begriffs in dieser Anwendung, einschließlich aller Ansprüche. Als weiteres Beispiel würde der Begriff „Schaltung“, wie er in dieser Anwendung verwendet wird, ebenso eine Implementierung lediglich eines Prozessors (oder mehrerer Prozessoren) oder eines Teils eines Prozessors und der dazugehörigen Software und/oder Firmware sowie anderer elektronischer Komponenten umfassen. Der Begriff „Schaltung“ würde beispielsweise und falls auf das jeweilige Anspruchselement anwendbar, ebenso einen integrierten Basisband-Schaltkreis oder einen integrierten Anwendungsprozessorschaltkreis für eine mobile Computervorrichtung oder einen ähnlich integrierten Schaltkreis in einem Server, einer zellularen Netzwerkvorrichtung oder einer anderen Netzwerkvorrichtung umfassen.
Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, umfassen beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren und ein oder mehrere Prozessoren jeder Art von digitalem Computer. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten von einem Festwertspeicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder von beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zur Ausführung von Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zur Speicherung von Anweisungen und Daten. Im Allgemeinen umfasst ein Computer ebenso ein oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten (z. B. magnetische, magnetooptische Platten oder optische Platten) oder ist funktionsfähig gekoppelt, um Daten von einem oder mehreren Massenspeichervorrichtungen zu empfangen oder Daten an diese zu übertragen, oder beides. Ein Computer muss jedoch nicht solche Vorrichtungen aufweisen. Darüber hinaus kann ein Computer in eine andere Vorrichtung eingebettet sein, wie zum Beispiel in einem Mobiltelefon, einem persönlichen digitalen Assistenten („PDA“), einem mobilen Audioplayer, einem GPS-Empfänger („GPS“), einer Steuereinheit, einem hinteren Umwerfer oder einem vorderen Gangwechsler, um nur einige zu nennen. Computerlesbare Medien, die zur Speicherung von Computerprogrammanweisungen und Daten geeignet sind, umfassen alle Formen nichtflüchtiger Speicher, Medien und Speichervorrichtungen, einschließlich beispielshalber Halbleiterspeichervorrichtungen (z. B. EPROM, EEPROM und Flash-Speichervorrichtungen), Magnetplatten (z. B. interne Festplatten oder Wechselplatten), magnetooptische Platten; und CD-ROM und DVD-ROM-Platten. Der Prozessor und der Speicher können durch eine spezielle Logikschaltung ergänzt oder in diese integriert werden.
Die Betriebsverbindungsvorrichtung 416 sorgt für die Daten- und/oder Signalkommunikation von der Betriebskomponente 400 zu einer anderen Komponente des Fahrrads 100 oder einer externen Vorrichtung wie einem Mobiltelefon oder einer anderen Computervorrichtung. Die Betriebsverbindungsvorrichtung kommuniziert die Daten, indem jede funktionsfähige Verbindung verwendet wird. Eine funktionsfähige Verbindung kann eine Verbindung sein, bei der Signale, physische Mitteilungen und/oder logische Mitteilungen gesendet und/oder empfangen werden können. Eine funktionsfähige Verbindung kann eine physikalische Schnittstelle, eine elektrische Schnittstelle und/oder eine Datenschnittstelle umfassen. Die Steuerverbindungsvorrichtung kann dazu ausgelegt werden, dass sie drahtlos kommuniziert und als solche eine oder mehrere Antennen umfasst. Die Steuerverbindungsvorrichtung sorgt für die drahtlose Kommunikation in jedem heute bekannten oder später entwickelten Format.
Eine Steuerantenne kann ebenso bereitgestellt werden. Die Steuerantenne kann eine Mehrzahl von Steuerantennen sein. Die Betriebskomponente 400 kann eine Antenne mit der Schaltung einer Leiterplatte der Betriebskomponente 400 umfassen; es können jedoch ebenso zusätzliche Antennen in der Schaltung umfasst werden. Die Steuerantenne kann in eine andere Komponente des Fahrrads 100 integriert sein oder eine unabhängige Komponente sein. Zum Beispiel kann die Steuerantenne als Teil der E-Bike-Steuerung 300 und/oder als Teil des hinteren Umwerfers 102 integriert sein.
Der Umwerfer 102 kann die Konfiguration einer Reihe von Fahrmodi erlauben, zwischen denen durch eine Steuereinheit (z. B. der E-Bike-Steuerung 302 oder einer anderen Steuerung an dem oder außerhalb des Fahrrads 100) geschaltet werden kann. Die Steuereinheit kann den Fahrmodus basierend auf Benutzereingaben (z. B. über den elektrischen Aktuator 148 oder eine andere Schnittstelle) oder automatisch basierend auf erfassten Bedingungen schalten. In jedem Modus können verschiedene Eigenschaften des Fahrmodus eingestellt werden. Zum Beispiel können die Ganghysterese, der minimale Gang, in den ohne Pedalieren geschaltet werden muss, und/oder andere Eigenschaften eingestellt werden.
5 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform von einem Verfahren zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten des Fahrrads 100, zum Beispiel. Das Flussdiagramm stellt ebenso ein Verfahren zur Übertragung und zum Empfangen von drahtlosen Signalen auf dem Fahrrad 100 dar. Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem jede Kombination der Komponenten verwendet wird, die in den vorherigen Figuren angegeben sind. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuersystems 300 ausgeführt werden, sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten. In einer Ausführungsform können die Schritte, zum Beispiel, von dem hinteren Umwerfer 102, der E-Bike-Steuerung 302, der Kraftübertragungsvorrichtung 140, dem einen oder mehreren Sensoren oder jeder Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
In Schritt 500 initiiert ein Prozessor einen Modus (z. B. einen vollautomatischen Modus) für ein Fahrrad. In dem vollautomatischen Modus wird ein Umwerfer (z. B. der hintere Umwerfer 102) ohne Benutzereingabe geschaltet, um einen Gang beizubehalten, was zu einer Fahrerkadenz nahe an einem definierten Ziel, basierend auf einer aktuellen Radgeschwindigkeit, führt. Der Prozessor kann den vollautomatischen Modus basierend auf einer Benutzereingaben oder automatisch basierend auf den erfassten Fahrbedingungen initiieren. In einer Ausführungsform ist der Prozessor ein Prozessor des Umwerfers und initiiert den vollautomatischen Modus basierend auf Anweisungen eines anderen Prozessors, der die Benutzereingabe empfangen hat oder die erfassten Fahrbedingungen identifiziert hat (z. B. die E-Bike-Steuerung 302).
In Schritt 502 empfängt der Prozessor Daten, die eine Radgeschwindigkeit von einem Sensor darstellen (z. B. einem Radgeschwindigkeitssensor; dem Radgeschwindigkeitssensor 306). Der Radgeschwindigkeitssensor misst die Drehgeschwindigkeit eines Rades kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall. Die empfangenen Daten, die die Radgeschwindigkeit darstellen, können für ein Vorderrad des Fahrrads und/oder ein Hinterrad des Fahrrads sein. Die Daten, die die Radgeschwindigkeit darstellen, können ein Drehgeschwindigkeitswert sein (z. B. in Umdrehungen pro Minute).
In Schritt 504 empfängt der Prozessor Daten, die eine Kadenzgeschwindigkeit von einem Sensor darstellen (z. B. einem Pedalgeschwindigkeitssensor oder Kurbelkadenzsensor; dem Pedalgeschwindigkeitssensor 304). Der Pedalgeschwindigkeitssensor misst die Drehgeschwindigkeit eines Kurbelarms, an dem ein Pedal des Fahrrads angebracht ist, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall. Die Daten, die die Kadenzgeschwindigkeit darstellen, können ein Drehgeschwindigkeitswert sein (z. B. in Umdrehungen pro Minute).
Einige Radgeschwindigkeits- und Kurbelkadenzsensoren, die als Eingaben in das Verfahren verwendet werden können, verwenden einen einzelnen Magneten, der jeweils an dem Rad oder an der Kurbel angebracht ist, und einen einzelnen Reedschalter oder Halleffekt-Sensor, der an dem Rahmen angebracht ist. Da sich das Rad oder die Kurbel dreht, passiert der Magnet einmal pro Umdrehung den Halleffekt-Sensor oder den Reedschalter, was ein Signal erzeugt, das von dem Prozessor gelesen wird. Diese Sensorsysteme messen die Kurbel- oder Radwinkelgeschwindigkeit, indem eine Zeit zwischen den Aktivierungen des Reedschalters oder des Halleffekt-Sensors verwendet wird. Sobald sich ein Rad oder eine Kurbel verlangsamt, erhöht sich die Zeitspanne zwischen den Hall- und Reedereignissen. Die von dem Mikroprozessor kalkulierte Drehgeschwindigkeit wird nur dann aktualisiert, wenn ein Sensorereignis eintritt. Die automatische Schaltleistung des oben beschriebenen Verfahrens steigt, je schneller das aktuelle Rad- oder die aktuelle Kurbelgeschwindigkeit genau aktualisiert werden kann. Wenn das Rad oder die Kurbel vollständig stoppen, passiert der Magnet den Halleffekt-Sensor oder den Reedschalter nicht noch einmal, sodass die Zeit zum Aktualisieren der Geschwindigkeit unendlich lang wird. Um dies zu verhindern, weist der Prozessor eine maximale Zeit zwischen den Aktivierungen auf, nach der die Kurbelgeschwindigkeit oder Radgeschwindigkeit als 0 angenommen wird (z. B. größer als 2 Sekunden, effektiv gestoppt). Wenn der Fahrer innerhalb von 1 Umdrehung des Rads von 60 U/min auf 0 U/min verlangsamt hat, müsste der Prozessor zwei Sekunden warten, um diese Ermittlung vorzunehmen.
Wenn das Verfahren eine kritische Entscheidung trifft, nachdem die Radgeschwindigkeit unter 50 U/min gefallen ist, kann der Prozessor abschätzen, wann dies aufgetreten ist, indem er verfolgt, wieviel Zeit seit dem letzten Sensorereignis vergangen ist. Es kann angenommen werden, dass das Fahrrad nicht schneller als $\frac{60 S e k u n d e n}{s e i t d e m l e t z e n E r e i g n i s v e r g a n g e n e S e k u n d e n} (U / min)$
fährt. Das Verwenden dieser Berechnung ermöglicht es dem Fahrrad (z. B. dem Prozessor), schneller auf die Kurbelgeschwindigkeits- und/oder Radgeschwindigkeitsinformationen zu reagieren, als darauf zu warten, dass sich das nächste Signal ereignet.
In Schritt 506 vergleicht der Prozessor die Daten, die die in Schritt 504 empfangene Kadenzgeschwindigkeit (z. B. die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit) darstellen, mit einer Ziel-Kadenzgeschwindigkeit. Die Ziel-Kadenzgeschwindigkeit kann von dem Benutzer definiert werden. Zum Beispiel kann das Fahrrad ein oder mehrere Steuervorrichtungen (z. B. zwei Steuerknöpfe) umfassen, die an dem Lenker des Fahrrads angebracht sind. Die beiden Steuerknöpfe können in Verbindung (z. B. drahtlose Verbindung und/oder drahtgebundene Verbindung) mit, zum Beispiel, der E-Bike-Steuerung 302 und/oder anderen Komponenten an dem Fahrrad stehen. Einer der beiden Steuerknöpfe kann, wenn er gedrückt wird, ein Signal erzeugen, das eine Erhöhung der Ziel-Kadenzgeschwindigkeit anweist, und der andere der beiden Steuerknöpfe kann, wenn er gedrückt wird, ein Signal erzeugen, das eine Verringerung der Ziel-Kadenzgeschwindigkeit anweist. Ein einmaliges Drücken von einem der beiden Steuerknöpfe erhöht oder verringert zum Beispiel die Zielkadenz (z. B. einen Sollwert) um eine konfigurierbare Anzahl von Umdrehungen pro Minute. In einer Ausführungsform ist der Sollwert innerhalb funktionell sinnvoller, vorgegebener Grenzen einstellbar (z. B. 60 U/min - 120 U/min). Der Fahrer, der versucht, über die Grenzen der vorgegebenen Grenzen hinaus einzustellen, hat keinen Einfluss auf den Sollwert. Mit anderen Worten wird der Sollwert an der unteren oder oberen Grenze bleiben. Die vorgegebenen Grenzen können ebenfalls einstellbar sein.
In einer Ausführungsform können die Schaltknöpfe, die das Hochschalten und Herunterschalten des hinteren Umwerfers steuern, eine zweifache Funktion aufweisen, um den Sollwert der automatischen Schaltzielkadenz zu steuern. Die Schaltknöpfe zum Hochschalten und Herunterschalten können jeweils die Hoch- und Herunterschaltvorgänge des hinteren Umwerfers auslösen, wenn der Schaltknopf für weniger als eine vorgegebene Zeitdauer (z. B. weniger als 300 Millisekunden) gedrückt wird. Wenn ein Schaltknopf gedrückt und länger als die vorgegebene Zeitdauer gehalten wird (z. B. ein langer Druck), kann der lange Druck als ein Sollwert-Einstellbefehl angesehen werden und die Zielkadenz inkrementieren oder dekrementieren.
Jede Sollwerteinstellung darf die Zielkadenz nur um einen kleinen Betrag (z. B. 1 U/min) verändern, um eine präzise Einstellung zu erreichen. In einer Ausführungsform können, um schnell eine große Anpassung an der Zielkadenz vorzunehmen, auf ein langes Drücken eine oder mehrere kürzere Druckphasen (z. B. weniger als 300 Millisekunden) folgen. Solange jedes kürzere Drücken innerhalb einer bestimmten Schwellenzeit nach dem vorhergehenden Drücken erfolgt (z. B. 800 Millisekunden), können die kürzeren Druckphasen jeweils ein zusätzliches Inkrementieren oder Dekrementieren des Sollwerts bewirken.
Wenn während einer Abfolge von Druckphasen die Zeit zwischen einem Tastendruck und dem vorhergehenden Tastendruck einen Schwellenwertzeitraum überschreitet, können der Tastendruck und alle nachfolgenden Druckphasen als Hochschalt- oder Herunterschaltbefehle des Umwerfers interpretiert werden, bis ein weiterer langer Druck erfolgt. Wenn auf ein langes Drücken ein oder mehrere kurze Druckphasen innerhalb des Schwellenwertes folgen, die als wiederholter Befehl anzusehen sind, aber die Knopfrichtung wechselt (z. B. LANG HOCH, KURZ HOCH, KURZ HOCH, KURZ RUNTER), kann die wiederholte Befehlssequenz beendet werden, und der Knopfdruck in der alternativen Richtung kann als Schaltung interpretiert werden. Der Herunterschaltknopf kann sich die Erhöhungssollwertfunktion teilen und der Hochschaltknopf kann sich die Absenkungssollwertfunktion teilen. In einer Ausführungsform können diese Funktionspaare vertauscht werden.
Ein Speicher, der mit dem Prozessor in Verbindung steht (z. B. ein Speicher des Umwerfers 102 oder ein Speicher der E-Bike-Steuerung 302), speichert eine Gangübersetzungstabelle und Hochschalt-/Herunterschalt-Tabellen. Wenn der Sollwert von dem Fahrer eingestellt wird, berechnet der Prozessor die Gangübersetzungstabelle und die Hochschalt-/Herunterschalttabellen, basierend auf dem eingestellten Sollwert, neu. Wenn sich zu dem Zeitpunkt der Sollwerteinstellung ein nächstgelegenes Übersetzungsverhältnis ändert, schaltet der Umwerfer sofort um, wobei die Hysterese, die in den Hochschalt-/Herunterschalttabellen eingebaut ist, ignoriert wird.
In einer Ausführungsform wird die Sollwerteinstellung über eine Systemsteuerschnittstelle (z. B. eine E-Bike-Systemsteuerschnittstelle) konfiguriert. Die Systemsteuerschnittstelle kann fähig sein, einen aktuellen Sollwert anzuzeigen und den Sollwert an dem hinteren Umwerfer direkt einzustellen. In einer anderen Ausführungsform wird die Sollwerteinstellung über eine mobile Vorrichtungsanwendung in direkter Kommunikation mit dem hinteren Umwerfer ausgeführt.
In Schritt 508 ermittelt der Prozessor, ob die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit, die in Schritt 504 empfangen wurde, in einem Bereich (z. B. innerhalb von 3 U/min) relativ zu der Zielkadenzgeschwindigkeit ist, basierend auf dem Vergleich von Schritt 506. Wenn die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit in dem Bereich ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 502 zurück. Wenn die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit außerhalb des Bereichs ist, geht das Verfahren zu Schritt 510 über.
In Schritt 510 vergleicht der Prozessor die aktuelle Radgeschwindigkeit mit einer vorgegebenen minimalen Radgeschwindigkeit. Zum Beispiel berechnet der Prozessor einen Unterscheid zwischen der aktuellen Radgeschwindigkeit und der vorgegebenen minimalen Radgeschwindigkeit. Die vorgegebene minimale Radgeschwindigkeit stellt, zum Beispiel, eine funktionale minimale Drehradgeschwindigkeit dar.
In Schritt 512 ermittelt der Prozessor, ob die aktuelle Radgeschwindigkeit größer oder geringer als die vorgegebene minimale Radgeschwindigkeit ist, basierend auf dem Vergleich in Schritt 510. Wenn der Prozessor ermittelt, dass die aktuelle Radgeschwindigkeit geringer als die vorgegebene minimale Radgeschwindigkeit ist, wird keine Schaltung initiiert, und das Verfahren kehrt zu Schritt 502 zurück. Wenn der Prozessor ermittelt, dass die aktuelle Radgeschwindigkeit größer als die vorgegebene minimale Radgeschwindigkeit ist, geht das Verfahren zu Schritt 514 über.
Das Merkmal des Overdrives des Kettenblatts, während nicht pedaliert wird, ist durch die Geschwindigkeit des Fahrrads begrenzt. Dies sieht vor, dass das Kettenblatt nicht mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, sodass das Drehmoment auf das Rad aufgebracht wird. Aus diesem Grund kann das oben beschriebene Verfahren nicht angewendet werden, wenn sich das Fahrrad sehr langsam bewegt oder gestoppt wird. Um dies zu überwinden, kann eine Nabe verwendet werden, die fähig ist, die Kassette zu entkoppeln. Wenn das Fahrrad gestoppt wird oder sich unterhalb einer Geschwindigkeit bewegt, bei der die Overdrive-Funktion sicher verwendet werden kann, kann das Steuersystem die Kassette von der hinteren Nabe entkoppelt oder auskuppeln, um eine Vorwärtsbewegung der Kassette zu ermöglichen, ohne das Drehmoment auf das Rad aufzubringen. Mit der entkoppelten Nabe kann der Umwerfer Gänge wechseln, und der Hilfsmotor kann in einem Overdrive laufen, um einen gewünschten Gang für die langesame oder gestoppte Bedingung auszuwählen. Der Kurbelgeschwindigkeitssensor kann verwendet werden, um eine erneute Fahrereingabe in das System zu erkennen. Das Steuersystem koppelt die Kassette wieder an die Nabe, wenn der Fahrer pedaliert oder ein schnelleres Pedalieren des Fahrers erkannt wird.
In Schritt 514 ermittelt der Prozessor, ob sich der Kurbelarm dreht. Zum Beispiel ermittelt der Prozessor, ob sich der Kurbelarm basierend auf der aktuellen Kadenzgeschwindigkeit dreht, die in Schritt 504 empfangen wurde. Wenn die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit größer als Null ist, geht das Verfahren zu Schritt 516 über. Wenn die aktuelle Kadenzgeschwindigkeit gleich Null oder ungefähr Null ist (z. B. weniger oder gleich zu 1 U/min), geht das Verfahren zu Schritt 518 über. In Schritt 516 weist der Prozessor den Motor an (z. B. einen Motor des Umwerfers oder den Hilfsmotor 140), sich zu aktivieren und zu schalten, um einen Gang beizubehalten, der zu einer Fahrerkadenz nahe zu (z. B. innerhalb des oben diskutierten Bereichs) der Zielkadenzgeschwindigkeit führt, die in Schritt 506 identifiziert wurde. Nach Schritt 516 kehrt das Verfahren wieder zu Schritt 502 zurück.
Wenn automatische Schaltvorgänge durchgeführt werden, kann der Umwerfer eine Mindestzeit zwischen Schaltungen einstellen, die auf einer aktuellen Radgeschwindigkeit, einem aktuellen Zahnrad, einer aktuellen Fahrerkadenz, oder auf einigen anderen Parametern basiert, um bereitzustellen, dass jede Schaltung abgeschlossen ist, bevor eine nächste Schaltung versucht wird. Diese Zeitberechnung wird optimiert, um das Schalten so schnell wie möglich zu erlauben, ohne einen Schaltfehler auszulösen.
Der Hilfsmotor darf nicht derart ohne das Pedalieren des Benutzers laufen, dass der Motor beschleunigt oder die Fahrradgeschwindigkeit beibehält. Dies ist nicht schwierig, wenn die aktuelle Radgeschwindigkeit korrekt ist. Der Radgeschwindigkeitssensor kann jedoch die aktuelle Radgeschwindigkeit nur einmal pro Umdrehung des Rads aktualisieren. Während schneller Abbremsereignisse kann das Fahrrad unter eine Geschwindigkeit des Hilfsmotors fallen, bevor der Radgeschwindigkeitssensor die Geschwindigkeitsänderung gemeldet hat. Ein Beschleunigungsmesser oder eine inertiale Messeinheit (IMU) des Fahrrads kann verwendet werden, um die Radgeschwindigkeitssensordaten zu ergänzen, indem der Hilfsmotor im Falle einer signifikanten Verzögerung deaktiviert wird. Wenn ein schnelles Abbremsereignis eintritt, kann der Hilfsmotor vorübergehend gestoppt werden (z. B. wenn er gerade läuft), bis die Radgeschwindigkeitsdaten aktualisiert wurden.
In Schritt 518 weist der Prozessor, zum Beispiel, den Hilfsmotor an, dass er für eine Zeitdauer läuft, um der Kette zu ermöglichen, auf ein Zielzahnrad zu entgleisen (z. B. mit dem Motor des Umwerfers). Nach Schritt 516 kehrt das Verfahren zu Schritt 502 zurück.
Wenn der Hilfsmotor verwendet wird, um das Schalten zu erleichtern, während der Fahrer nicht pedaliert, sollte der Hilfsmotor den Antriebsstrang langsamer laufen lassen, als sich das Fahrrad bewegt. Ein Schwellenwert für einen Strombetrag, der von dem Hilfsmotor konsumiert wird (z. B. proportional zu dem Drehmoment, das der Hilfsmotor auf den Antriebsstrang aufbringt), kann definiert werden, um den Motor vor unerwünschten Energieeingaben in den Antriebsstrang zu hindern. Dies ist ein absichtlich redundantes Verfahren zum Abschalten des Hilfsmotors für die Geschwindigkeitsberechnung. Es ist wichtig, dass der Hilfsmotor kein unerwartetes Drehmoment auf den Antriebsstrang aufbringt, das eine unerwartete Beschleunigung des Fahrrads verursacht.
Eine Rate, mit der der Hilfsmotor zum Beispiel die Kette antreibt, um das Schalten zu erleichtern, während der Fahrer nicht pedaliert, muss niedrig genug sein, sodass bei einem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der aktuellen Radgeschwindigkeit kein Drehmoment auf die antreibenden Elemente einer Nabe übertragen wird (z. B. Kettenblatt_U/min < aktuelles_Übersetzungsverhältnis * aktuelle Radgeschwindigkeit + Sicherheits-Grenze). Es ist wünschenswert, die Schaltung so schnell wie möglich abzuschließen. Dementsprechend kann das Kettenblatt so schnell wie möglich angetrieben werden, ohne ein Drehmoment zum Beispiel auf das Hinterrad aufzubringen. Die Hilfsmotorgeschwindigkeit kann deshalb in Abhängigkeit von dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und der aktuellen Radgeschwindigkeit eingestellt werden. In einer Ausführungsform wird das Motorausgangsdrehmoment während eines motorunterstützten Schaltvorgangs unter einen Schwellenwert begrenzt. Zum Beispiel kann das Motorausgangsdrehmoment auf zwei („2“) Newtonmeter („NM“) begrenzt werden.
Es ist wünschenswert, dass der Hilfsmotor nur so kurz läuft, wie es erforderlich ist, um die befohlene Schaltung abzuschließen. Jedes Mal, wenn sich das Kettenblatt dreht, wird die Möglichkeit für eine Kettenblatt-Entgleisung erhöht (z. B. bei den geringen Trittbelastungen der motorunterstützten Schaltung). Die Dauer, die der Motor läuft, kann eine Funktion des aktuell gewählten Zahnrads sein, da verschiedene Zahnräder unterschiedliche erwartete Zeiten aufweisen, um die Schaltung abzuschließen. In einer Ausführung kann der hintere Umwerfer (z. B. der Prozessor und/oder ein oder mehrere Sensoren des hinteren Umwerfers) ermitteln, wann der Schaltvorgang abgeschlossen ist (z. B., wenn die Kette bis zu dem Zielzahnrad entgleist ist). In diesem Fall kann der Motor laufen, bis der Umwerfer den Abschluss des Schaltvorgangs erkannt hat.
In einer Ausführungsform kann die oben beschriebene automatische Schaltung mit der Motorantriebsfunktion arbeiten, während nicht pedaliert wird (z. B. das Kettenblatt übersteuern, während nicht pedaliert wird), selbst wenn das Fahrrad für eine Null-Fahrerunterstützung ausgelegt ist. In dieser Auslegung darf der Hilfsmotor nur dann laufen, wenn der Umwerfer schaltet und nicht pedaliert wird, um das Schalten zu erleichtern. Wenn der Fahrer pedaliert, wird der Nicht-Unterstützungsmodus des E-Bike-Systems berücksichtigt.
6 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eins Verfahrens zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten eines Fahrrads (z. B. des Fahrrads 100). Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem jede Kombination der Komponenten verwendet wird, die in den vorherigen Figuren angegeben sind. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuersystems 300 sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Schritte, zum Beispiel, durch den hinteren Umwerfer 138, die E-Bike-Steuerung 302, die Kraftübertragungsvorrichtung 140, einen oder mehrere Sensoren oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
In Schritt 600 ermittelt ein Prozessor, ob sich das Fahrrad bewegt. In einer Ausführungsform ermittelt der Prozessor, ob sich das Fahrrad bewegt, indem er Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads empfängt und basierend auf den empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten ermittelt, ob sich das Fahrrad bewegt. Zum Beispiel kann der Prozessor feststellen, dass sich das Fahrrad bewegt, wenn die empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten anzeigen, dass eine Radgeschwindigkeit größer als Null ist.
In Schritt 602, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, ermittelt der Prozessor, ob das Fahrrad pedaliert wird. In einer Ausführungsform ermittelt der Prozessor, ob das Fahrrad pedaliert wird, indem Kurbeldaten von einem oder mehreren Kurbelsensoren des Fahrrads empfangen werden und ermittelt, ob das Fahrrad, basierenden auf den empfangenen Kurbeldaten, pedaliert wird. Zum Beispiel kann ein Prozessor ermitteln, dass das Fahrrad pedaliert wird, wenn die empfangenen Kurbeldaten anzeigen, dass die Kurbelgeschwindigkeit größer als Null ist.
Der eine oder die mehreren Sensoren des Fahrrads können eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Arten von Kurbelsensoren umfassen. Zum Beispiel kann der Prozessor Kurbelkadenzdaten von einem oder mehreren Kadenzsensoren des Fahrrads, Kurbelwinkelpositionsdaten von einem oder mehreren Winkelpositionssensoren des Fahrrads, Kurbelwinkelgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Winkelgeschwindigkeitssensoren des Fahrrads oder jede Kombination davon empfangen.
In einer Ausführungsform, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad pedaliert wird, kann das Verfahren zusätzliche Schritte umfassen. Zum Beispiel kann der Prozessor, kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall, eine Winkelposition des Kurbelarms basierend auf den empfangenen Kurbeldaten schätzen.
In Schritt 604, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad frei vom Pedalieren ist, veranlasst das einen Hilfsmotor des Fahrrads, Energie für einen Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen. In einer Ausführungsform veranlasst der Prozessor den Hilfsmotor des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für eine Zeitdauer bereitzustellen, sodass ein einzelner Gang geschaltet wird. Wenn eine Anzahl von Gängen geschaltet werden muss, kann der Hilfsmotor über eine Anzahl von unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden.
Umwerferaktionen können zeitlich und/oder anderweitig mit der Winkelstellung des Kurbelarms korreliert sein. Mit anderen Worten können die Umwerferschaltvorgänge zeitlich derart festgelegt werden, dass sie mit bestimmten Winkelpositionen des Kurbelarms zusammen handeln. Der Prozessor kann die Schaltvorgänge basierend auf der geschätzten Winkelposition der Kurbel ausführen. Zum Beispiel veranlasst der Prozessor den Hilfsmotor des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, wenn die geschätzte Winkelposition des Kurbelarms mit einer vorgegebenen Winkelposition des Kurbelarms übereinstimmt. In einer Ausführungsform entspricht die vorgegebene Winkelposition des Kurbelarms einer vertikalen Position des Kurbelarms.
Wenn ein hinteres Schaltsystem einen Schaltvorgang ausführt, kann der Fahrer eine Diskontinuität in seinem Pedalhub erfahren, wie beispielsweise ein kurzes, aber schnelles Kurbelvorwärtskommen, das störend sein oder ein unangenehmes Gefühl für den Fahrer verursachen kann. Ebenso ist es bei einigen hinteren Schaltsystemen wünschenswert, dass die Kettenspannung während des Schaltens niedrig ist, um Schäden an einer Kassette, Kette oder einem Getriebe zu vermeiden. Da der Fahrer nicht antizipieren kann, wann der automatische Schaltalgorithmus einen Schaltvorgang ausführen wird und seine Pedalkraft während des Schaltvorgangs entsprechend anpassen wird, ist es sowohl für den Fahrer als auch für den Schaltmechanismus von Vorteil, dass sich die Schaltvorgänge ereignen, wenn das Eingangsdrehmoment des Fahrers gering ist. Wenn ein Fahrer pedaliert, gibt es normalerweise Bereiche mit geringem Eingangsdrehmoment, wie beispielweise, wenn die Kurbeln in der vertikalen Position sind. Ein Kurbelkadenz-, Winkelpositions- oder Winkelgeschwindigkeitssensor kann verwendet werden, um den Beginn der Schaltbewegung zu verzögern und/oder andernfalls zeitlich festzulegen, um den Schaltvorgang zu veranlassen, an einer gewünschten Kurbelarmposition für ein geeignetes Fahrereingangsdrehmoment auszuführen. Einige Sensoren, wie beispielsweise ein traditioneller Kadenzsensor, können sich auf eine feste Stelle an dem Fahrradrahmen beziehen, um die Kurbelgeschwindigkeit zeitlich festzulegen. Ein Signal kann von dem Kadenzsensor gesendet werden, wenn er die Rahmenreferenz passiert. Wenn der hintere Umwerfer wählt, einen Schaltvorgang von dem automatischen Schaltalgorithmus auszuführen - wird es warten, bis die Kurbeln in einer Position sind, sodass der Schaltvorgang an einer gewünschten Stelle in der Pedalbewegung des Fahrers abgeschlossen wird. Der Umwerfer verwendet das Kadenzsensor-Rahmenreferenzsignal entlang mit den Kurbelkadenzdaten, um jederzeit eine geschätzte Position der Kurbeln beizubehalten. In einer Ausführungsform kann der rahmenangebrachte Teil eines Kadenzsensors relativ zu einer geeigneten Schaltzone für die Kurbelarmposition positioniert werden. Zum Beispiel kann der rahmenmontierte Teil eines Kadenzsensors an einem Sitzstrebenabschnitt des Rahmens angebracht werden und ein anderer Teil des Kadenzsensors kann an einem Kurbelarm angebracht werden. Als solches kann die Schaltzone bei der Erfassung des Kurbelarmabschnitts des Sensors initiiert werden, da diese Ausrichtung einen Hinweis bereitstellen kann, dass die Kurbelarme die optimale Schaltposition erreicht haben, wenn sie erfasst werden.
Die Ermittlung, ob sich das Fahrrad bewegt, die Ermittlung, ob das Fahrrad pedaliert wird und die Veranlassung des Hilfsmotors des Fahrrads, Energie für den Antriebsstrang des Fahrrads für die elektronische Schaltung des Fahrrads bereitzustellen, können Teil eines Betriebsmodus des Fahrrads sein. Der Prozessor kann den Betriebsmodus des Fahrrads zum Beispiel basierend auf den Sensordaten (z. B. wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt und nicht pedaliert wird) und/oder Benutzereingaben (z. B. Interaktion mit einem oder mehreren Knöpfen an dem Lenker) initiieren.
In einer Ausführungsform kann der Fahrer, wenn er im vollautomatischen Modus ist, immer noch einen Schaltvorgang von einer Steuervorrichtung (z. B. einem Schalthebel) aus befehlen. Wenn sich ein von dem Fahrer befohlener Schaltvorgang ereignet, werden die oben beschriebenen automatischen Schaltfunktionen für eine konfigurierbare Zeitspanne deaktiviert, um dem Fahrer zu ermöglichen, einen Abschnitt des Fahrens zu verhandeln, der einen manuellen Overdrive erforderlich machte. Wenn der Fahrer einen Schaltvorgang befiehlt, während er nicht pedaliert, kann der Hilfsmotor (z. B. der Hilfsmotor 140) aktiviert werden, um den Abschluss des Schaltvorgangs zu erleichtern.
In einer Variante des vollautomatischen Modus, kann ein Automatik-Nur-Im-Ausrollmodus von dem Prozessor automatisch oder als Reaktion auf eine Benutzereingabe initiiert werden. In dem Automatik-Nur-Im-Ausrollmodus läuft die oben diskutierte automatische Schaltung nur dann, wenn der Fahrer nicht pedaliert. Dies kann für einen Fahrer wünschenswert sein, der aggressiv fährt, sodass der Fahrer keine Stöße durch die Pedale des Fahrrads erfährt, die durch eine Schaltung unter hoher Last entstehen. Während des Ausrollens schaltet der Umwerfer durch Gänge, um der sich verändernden Radgeschwindigkeit zu entsprechen, sodass der Fahrer, wenn er wieder pedaliert, in einem wünschenswerten Gang ist.
In einem anderen Modus, dem Nur-Motoshift-Modus, schaltet der Umwerfer als Reaktion auf eine Benutzereingabe (z. B. Befehle) nur die Gänge, zum Beispiel, an der Steuervorrichtung. Wenn der Fahrer einen Schaltvorgang befiehlt, während er nicht pedaliert, kann sich der Hilfsmotor aktivieren, um den Abschluss des Schaltvorgangs zu erleichtern.
Der vollautomatische Modus, der Automatik-Nur-Im-Ausrollmodus und der Nur-Motoshift-Modus können ebenso mit einem kabelbetätigten Umwerfer arbeiten, der durch eine motorisierte Kabelziehvorrichtung gesteuert wird. Das motorunterstützte Schalten, während nicht pedaliert wird, kann durch ein nicht-elektronisch betätigtes Schaltsystem ausgelöst werden, das fähig ist, das Schaltereignis an das E-Bike-System zu kommunizieren.
Es gibt eine Reihe von Betriebszuständen eines Fahrrads, in denen es für das Fahrrad nicht wünschenswert ist, automatisches Schalten zu versuchen. Zum Beispiel ist es für das Fahrrad nicht wünschenswert, ein automatisches Schalten zu versuchen, wenn das Fahrrad in einem Ständer gewartet wird, wenn das Fahrrad auf einer Seite liegt, wenn ein Benutzer neben dem Fahrrad entlangläuft und wenn das Fahrrad stillsteht. Die Voraussetzungen für das Schalten können somit vorgesehen werden.
Zur Sicherheit des Benutzers kann das Laufenlassen eines Motors (z. B. eines Hilfsmotors), um eine Schaltung abzuschließen, wenn der Fahrer nicht pedaliert, sich nur dann ereignen, wenn das Fahrrad gefahren wird. Wenn sich das Fahrrad in einem Wartungszustand befindet oder von Hand geschoben/transportiert wird, sollte die automatische Schaltfunktion nicht ausgeführt werden, sodass sich kein Körperteil oder Kleidungsstück in dem Antriebsstrang oder in den Radspeichen verfangen kann. Während der Wartung kann ein Mechaniker die Kurbeln drehen und den Umwerfer schalten, um Einstellungen vorzunehmen oder Probleme zu diagnostizieren. Das Spinnrad und die Kurbel können die automatische Schaltung (z. B. mit dem Hilfsmotor) auslösen.
Jedes Mal, wenn das Fahrrad aufhört sich zu bewegen (z. B. die Radgeschwindigkeit <= 0), kann die automatische Schaltung mit dem Hilfsmotor ebenso deaktiviert werden. Jedes Mal, wenn das Fahrrad anfängt sich zu bewegen, bleibt die automatische Schaltung mit dem Hilfsmotor deaktiviert, bis der Fahrer erkannt wird. Das automatische Schalten stellt kein Risiko für den Fahrer dar und kann immer aktiviert werden, unabhängig davon, ob das Fahrrad gefahren, gewartet oder transportiert wird; jedoch kann eine spezielle Implementierung der automatischen Schaltung das automatische Schalten (z. B. mit oder ohne dem Hilfsmotor) deaktivieren, bis der Fahrererkennungsalgorithmus zufriedenstellend ist.
Nachdem das Fahrrad angefangen hat sich zu bewegen, beginnt der Prozessor, die Kurbelgeschwindigkeit und das Eingangsdrehmoment des Fahrers an den Kurbeln aufzuzeichnen. Der Prozessor kann kontinuierlich Kurbeldrehmoment- und Geschwindigkeitsdaten für eine rollende Zeitspanne puffern, die eine unmittelbare Historie des Antriebsstrangs darstellen und eine durchschnittliche Energie ermitteln, die gerade in das Fahrrad eingegeben wird. In einer Ausführungsform kann diese Zeitspanne, die diese gepufferten Daten darstellt, 1 bis 5 Sekunden sein. Andere Zeitspannen können verwendet werden.
Der Prozessor berechnet kontinuierlich die Fahrereingangsleistung, gemittelt über diese Zeitspanne (z. B. Drehmoment multipliziert mit der Geschwindigkeit). Wenn das Fahrrad in einem Wartungsstand ist, ist das Hinterrad des Fahrrads nicht fähig, auf eine große Drehmomenteingabe von den Kurbeln zu reagieren, sodass eine maximale Durchschnittsleistung über eine Anzahl von Sekunden sehr gering ist, die nur durch eine Trägheit des Hinterrads und Reibungen in dem Antriebsstrang entsteht. Wenn das Fahrrad gefahren wird, wird das Hinterrad auf das Drehmoment der Kurbeln reagieren, da das Fahrrad mit einer Geschwindigkeit pedaliert wird, die um ein Vielfaches höher ist, als wenn es in einem Wartungsstand pedaliert wird. Die aktuelle durchschnittliche Leistungseingabe der Kurbeln kann mit einem Leistungsschwellenwert verglichen werden, der von einem Fahrrad nur erreicht wird, wenn es normal gefahren wird.
Sobald die durchschnittliche Leistung den Schwellenwert überschritten hat, kann die automatische Schaltung mit dem Hilfsmotor aktiviert werden. Ein Fahrrad kann zum Stehen kommen, wenn der Fahrer von dem Fahrrad absteigt, sodass die automatische Schaltung mit dem Hilfsmotor sicher aktiviert bleiben kann, bis die Fahrradradgeschwindigkeit Null ist, sobald die Eingangsleistungsanforderungen erfüllt sind. Wenn ein Fahrer zum Stehen kommt, wird die automatische Schaltung mit dem Hilfsmotor deaktiviert; wenn der Fahrer nach einem Stopp wieder weiterfährt, muss die durchschnittliche Eingangsleistungsanforderung wieder erfüllt werden. Normalerweise, wenn das Fahrrad aus einer gestoppten Position pedaliert wird, ist eine große Leistungseingabe erforderlich, um das Fahrrad zu beschleunigen, sodass die oben diskutierten Anforderungen schnell erfüllt werden können. Die Zeitspanne, über die das Kurbeldrehmoment und die Kurbelgeschwindigkeit aufgezeichnet werden, kann lang genug sein, um falsche Ermittlungen zu verhindern, jedoch kurz genug, um die automatische Schaltung mit einem Hilfsmotor so schnell wie möglich zu aktivieren.
Wie oben diskutiert, können beide Räder mindestens Teile von Radgeschwindigkeitssensoren umfassen (z. B. Radgeschwindigkeitssensoren 306). Wenn die Radgeschwindigkeitssensoren keine gleiche oder ähnliche Geschwindigkeit melden (z. B. innerhalb von 0,1 U/min), ist dies ein starker Hinweis darauf, dass das Fahrrad in einem Ständer pedaliert wird und das oben beschriebene Verfahren sollte nicht den Umwerfer schalten oder dem Motor befehlen, zu übersteuern. Es kann Ausnahmen davon geben, wenn das oben beschriebene Verfahren in einem Ständer ausgewertet wird. Um dem Rechnung zu tragen, kann das Steuersystem (z. B. das Steuersystem 300) in einen Überbrückungsmodus versetzt werden, um dem Tempomat zu erlauben, zu laufen, auch wenn das Steuersystem glaubt, dass das Fahrrad in einem Arbeitsstand ist. Dieser Überbrückungsmodus kann über die E-Bike-Schnittstelle, eine Modusauswahleinheit des Antriebsstrangs, eine mobile Vorrichtungsanwendung oder eine Knopfinteraktion mit dem Umwerfer aktiviert werden.
7 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten eines Fahrrads (z. B. des Fahrrads 100). Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem jede Kombination der Komponenten verwendet wird, die in den vorherigen Figuren angegeben sind. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuerungssystems 300 sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Schritte zum Beispiel durch den hinteren Umwerfer 138, die E-Bike-Steuerung 302, der Kraftübertragungsvorrichtung 140, einen oder mehrere Sensoren oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
In Schritt 700 empfängt ein Prozessor die ersten Sensordaten von einem ersten Sensor des Fahrrads. Zum Beispiel umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor (z. B. einem Vorderradgeschwindigkeitssensor). Die ersten Radgeschwindigkeitsdaten stellen eine Radgeschwindigkeit eines ersten Rads (z. B. des Vorderrades) des Fahrrades dar.
In einer Ausführungsform umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen von Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads und das Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop oder einer Kombination davon. In einem anderen Beispiel umfasst das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen eines Kurbelarms, eines Rahmens, eines Lenkers oder eines Sitzes des elektrischen Fahrrads.
In Schritt 702 empfängt der Prozessor die Daten eines zweiten Sensors des Fahrrads. Zum Beispiel umfasst das Empfangen der Daten des zweiten Sensors das Empfangen von zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor (z. B. einem Hinterradgeschwindigkeitssensor). Die zweiten Radgeschwindigkeitsdaten stellen die Radgeschwindigkeit eines zweiten Rads (z. B. des Hinterrads) des Fahrrads dar.
In einer Ausführungsform umfasst das Empfangen der zweiten Sensordaten von dem zweiten Sensor ein weiteres Empfangen von Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen erster Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen zweiter Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, das Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads und das Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop oder einer Kombination davon. Zum Beispiel umfasst das Empfangen der zweiten Sensordaten das Empfangen von ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads oder das Empfangen von zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads.
In Schritt 704 identifiziert der Prozessor basierend auf den ersten und den zweiten Sensordaten, ob das Fahrrad unterstützt wird, sodass ein Rad des Fahrrads ohne Übersetzung des Fahrrads angetrieben werden kann (z. B. das Fahrrad wird vom Boden aus unterstützt, z. B. durch einen Ständer; ein Fahrereingriffsstatus). In einer Ausführungsform umfasst das Identifizieren, ob das Fahrrad in einer solchen Weise unterstützt wird, das Vergleichen, durch den Prozessor, der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit. Zum Beispiel kann der Prozessor die erste Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit vergleichen, indem er eine Differenz zwischen der ersten Radgeschwindigkeit und der zweiten Radgeschwindigkeit berechnet. Der Prozessor vergleicht die berechnete Differenz mit einer vorgegebenen Differenz (z. B. 3 U/min).
In Schritt 706 verhindert der Prozessor die Bewegung einer elektrisch angetriebenen Komponente des Fahrrads basierend auf dem Identifizieren. Zum Beispiel kann die Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem Vergleich der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit verhindert werden. Mit anderen Worten verhindert der Prozessor, wenn die berechnete Differenz größer als die vorgegebene Differenz ist (z. B. größer als 3 U/min), die Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente.
Die Verhinderung durch den Prozessor in Schritt 706 kann durch eine Benutzereingabe aufgehoben werden. Zum Beispiel kann der Prozessor eine Benutzereingabe oder ein durch eine Benutzereingabe erzeugtes Signal (z. B. Benutzerinteraktion mit einem oder mehreren Knöpfen an dem Lenker) empfangen und die Bewegung einer elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads (z. B. einen Motor aktivieren) basierend auf, zum Beispiel, der empfangenen Benutzereingabe ermöglichen.
In einer Ausführungsform können mehrere Sensoren verwendet werden, um positiv zu ermitteln, ob das Fahrrad aktiv Gefahren wird, sich im Arbeitsstand befindet oder geschoben wird. Die Sensoren können umfassen: ein oder mehrere Drucksensoren in dem Sattel und die dazu ausgelegt sind, dass sie das Gewicht des Fahrers erfassen; Dehnungsmessstreifen in einem der Kurbelarme oder einem Tretlager, um das Drehmoment von den Beinen des Fahrers zu erfassen; und/oder Dehnungsmessstreifen in den Griffen oder dem Lenker, die dazu ausgelegt sind, dass sie den Eingriff mit dem Lenker durch den Fahrer erfassen.
Wenn der Fahrer stürzt oder das Fahrrad auf eine Seite gestellt wird und eines oder mehrere der Räder sich noch drehen, kann das oben beschriebene Verfahren dies als gültige Eingabe erkennen und versuchen, die Motor-Overdrive-Funktion zu schalten oder laufen zu lassen. Um dies zu verhindern, kann ein Beschleunigungsmesser in dem hinteren Umwerfer verwendet werden, um die Ausrichtung des Fahrrads zu ermitteln. Während der Umwerfer wach ist, kann der Umwerfer in Intervallen (z. B. häufige Intervalle wie z. B. alle 100 MS) Beschleunigungsmessungen vornehmen. Durch Mitteln dieser Messungen über eine endliche Historie (z. B. als ein Tiefpassfilter) kann die Ausrichtung des Fahrrads ermittelt werden. Die Genauigkeit und die Reaktionszeit der Ausrichtungserfassungsfunktionen können ebenso durch die Verwendung eines Gyroskops erhöht werden, um Beschleunigungsmessdaten zu ergänzen. Die Ausrichtungssensoren und -funktionen können ebenso in dem E-Bike-System, in einem Schalthebel, einer elektronischen Sattelstütze oder in einer eigenständigen Vorrichtung zur Erkennungsausrichtung vorhanden sein.
Die Kombination aus Radgeschwindigkeit, Kurbelkadenz und Fahrerdrehmoment kann in Kombination verwendet werden, um zu ermitteln, ob das Fahrrad leicht in einem Arbeitsstand pedaliert wird oder aktiv gefahren wird. Wenn die Radgeschwindigkeit von Null auf einen signifikanten Wert beschleunigt wird, der eine automatische Schaltung auslösen würde, kann die Menge der Energieeingabe durch den Fahrer verwendet werden, um diese Geschwindigkeit zu erreichen, um zu ermitteln, wenn das Fahrrad aktiv durch das Integral $\sum_{0}^{t_v e r f a l l e n} τ (t) * ω (t)$
τ(t) * ω(t)dt gefahren wird. Wenn die Energie, die zur Beschleunigung des Fahrers und des Fahrrads verwendet wird, unter einem vorgegebenen Schwellenwert ist, kann daraus geschlossen werden, dass das Fahrrad in einen Ständer geschoben oder pedaliert wird. Diese Annahme ist möglicherweise nicht gültig, wenn das Fahrrad anfängt, sich eine Steigung hinunter zu bewegen. Ein Beschleunigungsmesser oder eine andere Ausrichtungserkennungsvorrichtung kann verwendet werden, um diese Entscheidung zu ergänzen. Der Prozessor kann die Energiemenge berechnen und die berechnete Energie mit dem vorgegebenen Schwellenwert vergleichen. Der vorgegebene Schwellenwert kann basierend auf den experimentellen Daten festaeleat werden.
Wenn das Fahrrad in einen Fahrradständer pedaliert wird - würde die Radbeschleunigung nicht mit der von einer inertialen Messeinheit (IMU) oder einem Beschleunigungsmesser beobachteten Beschleunigung korrelieren. Wenn ausreichende Radgeschwindigkeitsbeschleunigung zur IMU-Beschleunigungskorrelation nicht erfüllt ist, kann der Prozessor die automatischen Schaltfunktionen deaktivieren.
8 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten eines Fahrrads (z. B. des Fahrrads 100). Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem eine beliebige Kombination der Komponenten verwendet wird, die in vorhergehenden Figuren angegeben wurden. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuersystems 300 sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Schritte zum Beispiel durch den hinteren Umwerfer 138, die E-Bike-Steuerung 302, die Kraftübertragungsvorrichtung 140, einen oder mehrere Sensoren oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
In Schritt 800 identifiziert ein Prozessor, der mit einer elektrisch angetriebenen Komponente des Fahrrads in Verbindung steht, Sensordaten. Die Sensordaten identifizieren einen Zustand des Fahrrads. Die elektrisch angetriebene Komponente kann eine beliebige Anzahl von elektrisch angetriebenen Komponenten des Fahrrads sein, die zum Beispiel einen Hilfsmotor für ein E-Bike oder einen Umwerfermotor für die automatische Schaltung umfasst. In einer Ausführungsform wird das Verfahren auf mehr als eine elektrisch angetriebene Komponente parallel angewendet. Zum Beispiel kann das Verfahren die Bewegung sowohl des Hilfsmotors als auch des Motors des Umwerfers stoppen oder verhindern.
In einer Ausführungsform umfasst das Identifizieren der Sensordaten das Empfangen, durch den Prozessor, von Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads. Zum Beispiel kann der Prozessor Ausrichtungsdaten von mindestens einem Beschleunigungsmesser empfangen. Der Prozessor kann die Ausrichtungsdaten von dem mindestens einen Beschleunigungsmesser kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Intervall empfangen.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Identifizieren der Sensordaten das Empfangen von Radgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Radgeschwindigkeitssensoren des Fahrrads, das Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Kadenzsensoren, das Empfangen von Dehnungsdaten von einem oder mehreren Dehnungsmessstreifen des Fahrrads, das Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern und/oder einem oder mehreren Gyroskopen oder einer beliebigen Kombination davon.
In Schritt 802 ermittelt der Prozessor einen Fahrereingriffsstatus basierend auf den identifizierten Sensordaten. Zum Beispiel ermittelt der Prozessor eine Ausrichtung des Fahrrads basierend auf den empfangenen Ausrichtungsdaten und ermittelt, ob ein Benutzer das Fahrrad basierend auf der ermittelten Ausrichtung des Fahrrads fährt.
In einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln der Ausrichtung des Fahrrads, dass der Prozessor einen Teil der empfangenen Ausrichtungsdaten mittelt (z. B. für eine vorgegebene Zeitspanne wie 0,5 s, 1,0 s, 2,0 s) und das Ermitteln der Ausrichtung des Fahrrads basierend auf dem gemittelten Teil der empfangenen Ausrichtungsdaten.
In einer Ausführungsform ermittelt der Prozessor, ob das Fahrrad einer vorgegebenen Verzögerung als Fahrereingriffsstatus basierend auf den identifizierten Sensordaten unterliegt. Zum Beispiel können die Sensordaten Beschleunigungsdaten von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern und/oder Gyroskopen des Fahrrads sein, und der Prozessor kann basierend auf den Sensordaten eine Verzögerung berechnen. Der Prozessor kann die berechnete Verzögerung mit der vorgegebenen Verzögerung vergleichen und basierend auf dem Vergleich den Fahrereingriffsstatus identifizieren.
In Schritt 804 stoppt oder verhindert der Prozessor die Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem ermittelten Fahrereingriffsstatus. In einer Ausführungsform wird die Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente gestoppt oder verhindert, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass der Benutzer das Fahrrad nicht fährt. In einer anderen Ausführungsform wird die Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente gestoppt oder verhindert, wenn der Prozessor ermittelt, dass das Fahrrad der vorgegebenen Verzögerung unterliegt. Andere Fahrereingriffsstati können ermittelt und für die Schritt 804 verwendet werden.
9 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten eines Fahrrads (z. B. des Fahrrads 100). Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem jede Kombination der Komponenten verwendet wird, die in vorhergehenden Figuren angegeben wurden. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuersystems 300 sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Schritte zum Bespiel durch den hinteren Umwerfer 138, die E-Bike-Steuerung 302, die Kraftübertragungsvorrichtung 140, einen oder mehrere Sensoren oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
In Schritt 900 ermittelt ein Prozessor anhand der ersten Sensordaten, die von einem ersten Sensor des Fahrrads empfangen werden, ob sich das Fahrrad bewegt. Zum Beispiel empfängt der Prozessor als erste Sensordaten die Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads.
In Schritt 902 ermittelt der Prozessor, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, einen Fahrereingriffsstatus. Das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst das Identifizieren, durch den Prozessor, von zweiten Sensordaten von einem zweiten Sensor des Fahrrads und das Identifizieren, durch den Prozessor, von dritten Sensordaten von einem dritten Sensor des Fahrrads. Zum Beispiel empfängt der Prozessor als zweite Sensordaten Kurbeldehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen, zum Beispiel an einer Kurbel des Fahrrads, und empfängt als dritte Sensordaten Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kurbelgeschwindigkeitssensor.
Der Prozessor ermittelt den Fahrereingriffsstatus basierend auf den Daten des zweiten Sensors und des dritten Sensors. Zum Beispiel berechnet der Prozessor eine Eingangsleistung basierend auf den empfangenen Kurbeldehnungsdaten und den empfangenen Kurbelgeschwindigkeitsdaten und vergleicht die berechnete Eingangsleistung mit einer vorgegebenen Schwellenleistung (z. B. Anzeige, dass das Fahrrad von einem Fahrer und nicht von Hand pedaliert wird). Der Prozessor kann den Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich der berechneten Eingangsleistung mit der vorgegebenen Schwellenleistung ermitteln. Zum Beispiel kann der Prozessor den Fahrereingriffsstatus als das vom Benutzer gefahrene Fahrrad ermitteln, wenn die berechnete Eingangsleistung größer als die vorgegebene Schwellenleistung ist.
In Schritt 904 ermöglicht der Prozessor die Verwendung eines Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass das Fahrrad gefahren wird. In einer Ausführungsform deaktiviert der Prozessor die Verwendung des Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass sich das Fahrrad nicht bewegt (z. B. ohne Bewegung).
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Prozessor, der einen Motorstrom des Hilfsmotors identifiziert. Zum Beispiel kann der Prozessor Motorstromdaten von einem oder mehreren Sensoren des Hilfsmotors identifizieren (z. B. empfangen). Der Prozessor vergleicht den identifizierten Motorstrom des Hilfsmotors mit einem vorgegebenen maximalen Motorstrom. Basierend auf dem Vergleich, deaktiviert der Prozessor die Verwendung des Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads, wenn der identifizierte Motorstrom des Hilfsmotors größer als der vorgegebene maximale Motorstrom ist.
Die Begrenzung des Motorstroms begrenzt ein maximales Ausgangsdrehmoment des Motors, um Verletzungen oder Schäden zu vermeiden, wenn ein Fremdkörper (z. B. ein Stock oder Finger) in dem Antriebsstrang gefangen wird. Das automatische Schalten (z. B. mit oder ohne Hilfsmotor) kann deaktiviert bleiben, bis der Fahrer wieder erkannt wird.
Moderne Kassetten stellen einen extrem großen Übersetzungsbereich bereit, sodass der Fahrer einfach sowohl steile Hügel hinauf als auch Hügel hinunter oder bei starkem Rückenwind effektiv pedalieren kann. Wenn ein Fahrer aus dem Stillstand zu pedalieren beginnt, ist es wünschenswert, in einem niedrigen Gang zu sein, jedoch typischerweise nicht im niedrigsten Gang, abhängig von den an dem Fahrrad installierten Gängen. Wenn der Fahrer in einem sehr großen Zahnrad ist, während das Fahrrad aus dem Stillstand auf ebenem Boden beschleunigt, wird der Fahrer schnell eine unangenehm hohe Trittfrequenz erreichen. In einer Ausführungsform weist der Umwerfer ein konfigurierbares minimales Zahnrad auf, über das das automatische Schaltverfahren nicht hinausschalten darf, sobald der Fahrer ohne zu pedalieren (z. B. beim Ausrollen) auf eine niedrige Geschwindigkeit oder einen Stopp verzögert. Es ist immer noch notwendig, dass der Fahrer fähig ist, bei Bedarf (z. B. beim Klettern an einem steilen Hügel) auf das/die größte(n) Zahnräder zuzugreifen. Wenn der Fahrer derart verlangsamt, dass die automatische Schaltung ein Zahnrad unterhalb des minimal konfigurierten Zahnrads wählen würde und der Benutzer immer noch pedaliert (z. B. nicht im Leerlauf), kann man davon ausgehen, dass ein funktioneller Bedarf für einen niedrigeren Gang besteht und die Kettenschaltung schalten kann. Die Trittbelastung (z. B. Tretlagerdrehmoment des Fahrers) kann eine zusätzliche Eingabe bereitstellen, um zu ermitteln, ob das Fahrrad in einen niedrigeren Gang als den konfigurierten minimalen Gang schalten sollte. Das Verfahren kann erfordern, dass der Fahrer pedaliert und ein Drehmoment über einem Mindestschwellenwert aufbringt, um in einen niedrigeren als den konfigurierten minimalen Gang zu schalten.
Wenn der Fahrer aus einem Stillstand weiter pedaliert (z. B. in einem Gang über dem größten Zahnrad), versucht das automatische Schaltverfahren, herunterzuschalten, um die Zielkadenz zu erreichen, was den Zweck eines minimalen Zahnrads zunichtemacht. Um dies zu verhindern, kann der Prozessor eine Beschleunigung des Fahrrads aus einer Ableitung der Geschwindigkeitssensordaten berechnen. Wenn das Fahrrad über einen vorgegebenen Schwellenwert beschleunigt und der Zielgang ein niedrigerer Gang als der aktuelle Gang ist und innerhalb einer Schwellenanzahl von Gängen von dem aktuellen Gang aus ist, kann der Prozessor das Herunterschalten ignorieren. Alternativ oder zusätzlich darf das automatische Schaltverfahren für eine kurze Zeitspanne nach dem Start der Bewegung aus dem Stillstand (z. B. zwei Sekunden) nicht wieder initiiert werden.
In einer Ausführungsform ist das automatische Schaltverfahren nicht fähig, in einen niedrigsten Gang zu schalten, es sei denn, das Fahrrad fährt eine Steigung hinauf (z. B. es sei denn, der Prozessor ermittelt, dass das Fahrrad die Steigung hinauffährt). Zum Beispiel kann das Fahrrad eine IMU oder einen Beschleunigungsmesser umfassen, die/der dazu ausgelegt ist, dass sie/er identifiziert, wenn das Fahrrad eine Steigung hinauffährt. Das automatische Schaltverfahren kann den niedrigsten Gang begrenzen, den das automatische Schaltverfahren wählen kann, und der Prozessor kann die Begrenzung vorübergehend aufheben, wenn die IMU oder der Beschleunigungsmesser die Steigung identifiziert. Somit kann das automatische Schaltverfahren die hintere Umwerferschaltausführung mit der Kurbelposition zeitlich bestimmen.
10 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur elektromechanischen Steuerung von Komponenten eines Fahrrads (z. B. des Fahrrads 100). Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte ausgeführt werden, indem eine beliebige Kombination der Komponenten verwendet wird, die in den vorhergehenden Figuren angegeben wurden. Zum Beispiel können die folgenden Schritte von mindestens einigen Komponenten des Steuersystems 300 sowie von zusätzlichen oder anderen Komponenten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Schritte zum Beispiel durch den hinteren Umwerfer 138, die E-Bike-Steuerung 302, die Kraftübertragungsvorrichtung 140, einen oder mehrere Sensoren oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen werden. Die Schritte werden in der dargestellten Reihenfolge oder in anderer Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können wiederholt werden.
Die Darstellungen der hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen ein allgemeines Verständnis der Struktur der verschiedenen Ausführungsformen vermitteln. Die Darstellungen sollen nicht als vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale von Apparaten und Systemen dienen, die die hierin beschriebenen Strukturen oder Verfahren verwenden. Viele andere Ausführungsformen können für diejenigen, die sich in der Kunst auskennen, bei der Durchsicht der Offenbarung offensichtlich sein. Andere Ausführungsformen können verwendet und aus der Offenbarung abgeleitet werden, sodass strukturelle und logische Ersetzungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der Offenbarung verlassen wird. Darüber hinaus sind die Darstellungen lediglich repräsentativ und dürfen nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Bestimmte Proportionen innerhalb der Darstellungen können übertrieben sein, während andere Proportionen minimiert werden können. Dementsprechend sind die Offenbarung und die Darstellungen eher als illustrativ denn als einschränkend zu betrachten.
Obwohl diese Spezifikation viele Besonderheiten enthält, sollten diese nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder dessen, was beansprucht werden kann, ausgelegt werden, sondern eher als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung spezifisch sind. Bestimmte Merkmale, die in dieser Spezifikation im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso in Kombination in einer einzigen Ausführungsform implementiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, ebenso in mehreren Ausführungsformen getrennt oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Darüber hinaus können, obwohl Merkmale oben als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben und sogar ursprünglich als solche beansprucht werden können, in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination herausgeschnitten werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Ähnlich sollten Operationen und/oder Schritte, die in den Zeichnungen dargestellt und hierin in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben werden, nicht derart verstanden werden, dass diese Operationen in der bestimmten Reihenfolge oder in der Reihenfolge der Darstellung oder alle abgebildeten Operationen ausgeführt werden müssen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und Parallelverarbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus sollte die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht derart verstanden werden, dass eine solche Trennung in allen Ausführungsformen erforderlich ist, und es sollte verstanden werden, dass alle beschriebenen Programmkomponenten und Systeme im Allgemeinen zusammen in ein einziges Softwareprodukt integriert oder in mehrere Softwareprodukte verpackt werden können.
Auf eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung kann hierin, einzeln und/oder gemeinsam, lediglich aus Gründen der Bequemlichkeit und ohne die Absicht, den Umfang dieser Anwendung freiwillig auf eine bestimmte Erfindung oder ein bestimmtes erfinderisches Konzept zu beschränken, mit dem Begriff „Erfindung“ Bezug genommen werden. Darüber hinaus sollte, obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, geschätzt werden, dass jede spätere Anordnung, die darauf abzielt, den gleichen oder einen ähnlichen Zweck zu erreichen, die gezeigten spezifischen Ausführungsformen ersetzen kann. Diese Offenbarung soll alle späteren Anpassungen oder Variationen verschiedener Ausführungsformen abdecken. Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen, die hierin nicht ausdrücklich beschrieben sind, sind für diejenigen, die sich in der Kunst auskennen, bei der Durchsicht der Beschreibung offensichtlich.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird in Übereinstimmung mit 37 C.F.R. §1.72(b) vorgelegt, und zwar mit dem Verständnis, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Darüber hinaus können in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zum Zweck der Rationalisierung der Offenlegung in einer einzigen Ausführungsform zusammengefasst oder beschrieben werden. Diese Offenbarung ist nicht derart auszulegen, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als in jedem Anspruch ausdrücklich erwähnt werden. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche widerspiegeln, der erfinderische Gegenstand auf weniger als alle Merkmale einer der offengelegten Ausführunasformen ausaerichtet sein. Daher werden die folgenden AnsDrüche in die Ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein steht und den beanspruchten Gegenstand separat definiert.
Es ist beabsichtigt, dass die vorstehende detaillierte Beschreibung eher als illustrativ denn als einschränkend angesehen wird und dass davon ausgegangen wird, dass die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente den Umfang der Erfindung definieren sollen. Die Ansprüche sollten nicht als auf die beschriebene Reihenfolge oder die beschriebenen Elemente beschränkt gelesen werden, es sei denn, dies wird in diesem Sinne angegeben. Daher werden alle Ausführungsformen, die in den Umfang und Geist der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen, als Erfindung beansprucht.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer oder mehrerer elektrisch angetriebener Komponenten eines Fahrrads, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren, durch einen Prozessor in Verbindung mit einer elektrisch angetriebenen Komponente von der einen oder den mehreren elektrisch angetriebenen Komponenten, von Sensordaten, wobei die Sensordaten einen Zustand des Fahrrads identifizieren; Ermitteln, durch den Prozessor, eines Fahrereingriffsstatus basierend auf den identifizierten Sensordaten; und Stoppen oder Verhindern, durch den Prozessor, einer Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente basierend auf dem ermittelten Fahrereingriffsstatus.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren der Sensordaten das Empfangen, durch den Prozessor, von Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads umfasst, wobei das Verfahren ferner das Ermitteln, durch den Prozessor, einer Ausrichtung des Fahrrads, basierend auf den empfangenen Ausrichtungsdaten, umfasst, wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus das Ermitteln umfasst, ob ein Benutzer das Fahrrad, basierend auf der ermittelten Ausrichtung des Fahrrads, fährt, und wobei das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem Fahrereingriffsstatus, das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente umfasst, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass der Benutzer das Fahrrad nicht fährt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Empfangen der Ausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads das Empfangen von Ausrichtungsdaten von mindestens einem Beschleunigungsmesser in einem vorgegebenen Intervall umfasst, und wobei die Ermittlung der Ausrichtung des Fahrrads umfasst: Mitteln eines Teils der empfangenen Ausrichtungsdaten; und Ermitteln der Ausrichtung des Fahrrads basierend auf dem gemittelten Teil der empfangenen Ausrichtungsdaten.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus, basierend auf den identifizierten Sensordaten, das Ermit-teln umfasst, ob das Fahrrad einer vorgegebenen Verzögerung, basierend auf den identifizierten Sensordaten, unterliegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die elektrisch angetriebenen Komponenten eine Hilfsmotor ist, und wobei das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente das Stoppen oder Verhindern der Bewegung des Hilfsmotors umfasst, wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass der Fahrer der vorgegebenen Verzögerung unterliegt.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die elektrisch angetriebene Komponente eine erste elektrisch angetriebenen Komponente ist, und die eine oder mehreren elektrisch angetriebenen Komponenten eine zweite elektrisch angetriebene Komponente umfassen, wobei die erste elektrisch angetriebene Komponente eine Hilfsmotor ist, und die zweite elektrisch angetriebene Komponente ein Umwerfermotor ist, und wobei das Verfahren ferner das Stoppen oder Verhindern, durch den Prozessor, der Bewegung der zweiten elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem vorgegebenen Fahrereingriffsstatus, umfasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Identifizieren der Sensordaten umfasst: Empfangen der Fahrradausrichtungsdaten von einem oder mehreren Ausrichtungssensoren des Fahrrads; Empfangen der Radgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Radgeschwindigkeitssensoren des Fahrrads; Empfangen der Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem oder mehreren Kadenzsensoren; Empfangen der Dehnungsdaten von einem oder mehreren Dehnungsmessstreifen des Fahrrads; Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern, einem oder mehreren Gyroskopen, oder eine Kombination davon; oder jede Kombination davon.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Radgeschwindigkeitsdaten erste Radgeschwindigkeitsdaten und zweite Radgeschwindigkeitsdaten umfassen, wobei das Identifizieren der Sensordaten umfasst: Empfangen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor, wobei die empfangenen ersten Radgeschwindigkeitssensoren eine erste Radgeschwindigkeit darstellen, wobei die erste Radgeschwindigkeit eine Radgeschwindigkeit von einem ersten Rad des Fahrrads ist; und Empfangen der zweiten Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor, wobei die zweiten empfangenen Radgeschwindigkeitsdaten eine zweite Radgeschwindigkeit darstellen, wobei die zweite Radgeschwindigkeit eine Radgeschwindigkeit von einem zweiten Rad des Fahrrads ist, und wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst: Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeitsdaten mit den zweiten Radgeschwindigkeitsdaten; und Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit das Berechnen einer Differenz zwischen der ersten Radgeschwindigkeit und der zweiten Radgeschwindigkeit umfasst, und wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich, das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus, basierend auf der berechneten Differenz, umfasst, wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf der berechneten Differenz als ein optionales Merkmal umfasst: Vergleichen der berechneten Differenz mit einer vorgegebenen Differenz; und Ermitteln, ob das Fahrrad von einer Fläche unterstützt wird, auf der das Fahrrad unterstützbar ist, wenn die berechnete Differenz größer als die vorgegebene Differenz ist, und wobei das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem Fahrereingriffsstatus, das Stoppen oder Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente umfasst, wenn ermittelt wird, dass das Fahrrad von der Fläche unterstützt wird.
Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, durch einen Prozessor, erster Sensordaten von einem ersten Sensor des elektrischen Fahrrads; Empfangen, durch den Prozessor, zweiter Sensordaten von einem zweiten Sensor des elektrischen Fahrrads; Identifizieren, durch den Prozessor, basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten, ob das elektrische Fahrrad unterstütz wird, sodass ein Rad des elektrischen Fahrrads ohne Übersetzung des elektrischen Fahrrads fahrbar ist; und Verhindern, durch den Prozessor, der Bewegung einer elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads basierend auf dem Identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen erster Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor umfasst, wobei die ersten Radgeschwindigkeitsdaten eine Radgeschwindigkeit von einem ersten Rad des elektrischen Fahrrads darstellen, wobei das Empfangen der zweiten Sensordaten von dem zweiten Sensor das Empfangen zweiter Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor umfasst, wobei die zweiten Radgeschwindigkeitsdaten eine Radgeschwindigkeit von einem zweiten Rad des elektrischen Fahrrads darstellen, wobei das Identifizieren das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit umfasst, und wobei das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem Vergleich der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Vergleichen der ersten Radgeschwindigkeit mit der zweiten Radgeschwindigkeit das Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten Radgeschwindigkeit und der zweiten Radgeschwindigkeit umfasst, wobei das Identifizieren ferner das Vergleichen der ermittelten Differenz mit einer vorgegebenen Differenz umfasst, und wobei das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente das Verhindern der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente, basierend auf dem Vergleich der ermittelten Differenz mit der vorgegebenen Differenz, umfasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 12, wobei dieses ferner umfasst: nach dem Verhindern der Bewegung von der elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads: Empfangen, durch den Prozessor, einer Benutzereingabe, und Erlauben der Bewegung der elektrisch angetriebenen Komponente des elektrischen Fahrrads basierend auf der empfangenen Benutzereingabe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor einen von dem Empfangen der Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen erster Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen zweiter Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads, und dem Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop, oder einer Kombination davon umfasst, und wobei das Empfangen der zweiten Sensordaten von dem zweiten Sensor einen anderen von dem Empfangen der Fahrradausrichtungsdaten von einem Ausrichtungssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen erster Radgeschwindigkeitsdaten von einem ersten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen zweiter Radgeschwindigkeitsdaten von einem zweiten Radgeschwindigkeitssensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kadenzsensor des elektrischen Fahrrads, dem Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen des elektrischen Fahrrads, und dem Empfangen von Beschleunigungsdaten von einem Beschleunigungsmesser, einem Gyroskop, oder einer Kombination davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Empfangen der ersten Sensordaten von dem ersten Sensor das Empfangen von Dehnungsdaten von einem Dehnungsmessstreifen eines Kurbelarms, eines Rahmens, eines Lenkers, oder eines Sitzes des elektrischen Fahrrads umfasst.
Verfahren zur Steuerung der elektronischen Schaltung eines Fahrrads, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln, durch den Prozessor, ob sich das Fahrrad, basierend auf ersten Sensordaten, die von einem ersten Sensor des Fahrrads empfangen wurden, bewegt; wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad bewegt, Ermitteln, durch den Prozessor, eines Fahrereingriffsstatus, wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst: Identifizieren, durch den Prozessor, zweiter Sensordaten von einem zweiten Sensor des Fahrrads; Identifizieren, durch den Prozessor, dritter Sensordaten von einem dritten Sensor des Fahrrads; Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf den zweiten Sensordaten und den dritten Sensordaten; wenn der ermittelte Fahrereingriffsstatus anzeigt, dass das Fahrrad gefahren wird, Aktivieren der Verwendung eines Hilfsmotors für die elektronische Schaltung des Fahrrads.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei dieses ferner das Identifizieren der ersten Sensordaten umfasst, wobei das Identifizieren der ersten Sensordaten das Empfangen von Radgeschwindigkeitsdaten von einem Radgeschwindigkeitssensor des Fahrrads umfasst, wobei das Identifizieren der zweiten Sensordaten das Empfangen von Kurbeldehnungsdaten von einem Dehnungsstreifenmesser an einer Kurbel des Fahrrads umfasst, wobei das Identifizieren der dritten Sensordaten das Empfangen von Kurbelgeschwindigkeitsdaten von einem Kurbelgeschwindigkeitssensor des Fahrrads umfasst, wobei das Ermitteln des Fahrereingriffsstatus umfasst: Berechnen, durch den Prozessor, einer Eingangsleistung basierend auf den empfangenen Kurbeldehnungsdaten und den empfangenen Kurbelgeschwindigkeitsdaten; Vergleichen der berechneten Eingangsleitung mit einer vorgegebenen Schwellenleistung; und Ermitteln des Fahrereingriffsstatus basierend auf dem Vergleich der berechneten Eingangsleistung mit der vorgegebenen Schwellenleistung.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei dieses ferner umfasst, wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrrad nicht bewegt, die Deaktivierung der Verwendung des Hilfsmotors zur elektronischen Schaltung des Fahrrads.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei dieses ferner umfasst: Identifizieren, durch den Prozessor, eines Motorstroms des Hilfsmotors; Vergleichen, durch den Prozessor, des identifizierten Motorstroms des Hilfsmotors mit einem vorgegebenen maximalen Motorstrom; und basierend auf dem Vergleich, die Deaktivierung der Verwendung des Hilfsmotors zur elektronischen Schaltung des Fahrrads, wenn der identifizierte Motorstrom des Hilfsmotors größer als der vorgegebene maximale Motorstrom ist.