DE102022208532A1 - Evaluation system for determining the speed of a bicycle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Fahrrads mit einem Fahrunterstützungsantrieb, bereit, umfassend einen insbesondere stationär angeordneten Sensor zur Messung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern, ein Bauelement, welches aktiv und/oder passiv ein elektrisches und/oder magnetisches Feld beeinflusst und im Messbereich des Sensors angeordnet ist, eine Kompensationseinrichtung zur zumindest teilweisen Kompensation der Sensorsignale derart, dass im Wesentlichen Sensorsignale von einem von dem Bauelement optimierten oder unbeeinflussten elektrischen und/oder magnetischen Feld einer Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden, wobei die Auswerteeinrichtung zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist,- Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs elektrischen und/oder magnetischen Feldes in zumindest zwei, insbesondere drei Sensorraumrichtungen des Sensors, wobei die eine der zumindest zwei Raumrichtungen im Wesentlichen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht und die zweite der zumindest zwei Raumrichtungen der Hochachse des Fahrzeugs entspricht,- Erkennen einer Flanke im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes in einer der beiden Raumrichtungen vorzugsweise in der ersten Raumrichtung- Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von zumindest zwei, insbesondere aufeinanderfolgender, erkannter Flanken.The present invention relates to a system for determining the speed of a bicycle, in particular a bicycle with a driving-assistance drive, comprising a stationary sensor for measuring electrical and/or magnetic fields, a component which actively and/or passively generates an electrical and /or influenced by a magnetic field and is arranged in the measuring range of the sensor, a compensation device for at least partial compensation of the sensor signals in such a way that essentially sensor signals from an electrical and/or magnetic field that is optimized or unaffected by the component are provided to an evaluation device, with the evaluation device for Carrying out the following steps is formed, - determining a time profile of the electric and / or magnetic field in at least two, in particular three sensor spatial directions of the sensor, wherein one of the at least two spatial directions ments essentially corresponds to the direction of travel of the vehicle and the second of the at least two spatial directions corresponds to the vertical axis of the vehicle,- detecting a flank over time in the electric and/or magnetic field in one of the two spatial directions, preferably in the first spatial direction- determining the speed of the Vehicle based on at least two, in particular consecutive, recognized flanks.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fahrrads.The invention relates to a system for determining a speed of a bicycle.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Bestimmen von Feldbeeinflussungsdaten eines Bauteils für einen Sensor zur Messung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern.The invention further relates to a method for determining field influence data of a component for a sensor for measuring electric and/or magnetic fields.
Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrrad, insbesondere mit Fahrunterstützungsantrieb.The invention further relates to a bicycle, in particular with a driving assistance drive.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Fahrrads mit einem Fahrunterstützungsantrieb.The invention further relates to a method for determining a speed of a bicycle, in particular a bicycle with a driving assistance drive.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Fahrräder anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Fahrräder in Form von Pedelecs beschrieben.Although the present invention is generally applicable to any bicycle, the present invention will be described in relation to bicycles in the form of pedelecs.
Obwohl allgemein auf elektrische und/oder magnetische Felder anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf magnetische Felder erläutert.Although generally applicable to electric and/or magnetic fields, the present invention will be explained in relation to magnetic fields.
Pedelecs ermöglichen durch eine Antriebseinheit mit Motor eine Fahrunterstützung für einen Fahrer. Die jeweilige Antriebseinheit umfasst dabei nicht nur den jeweiligen Antriebsmotor, sondern auch Sensorik, um die Fahrgeschwindigkeit des Pedelecs zu ermitteln. Hierbei ist es bekannt geworden, an einem Rad des Fahrrads einen Magneten anzuordnen, und dessen Magnetfeld mittels eines Magnetfeldsensors zu messen. Der Magnetfeldsensor ist dabei ortsfest am Rahmen, insbesondere in der Antriebseinheit, angeordnet. Bei jedem Umlauf kann so anhand des zeitlichen Abstands zwischen zwei gemessenen Pulsen des Magnetfelds und des Reifenumfangs die Geschwindigkeit des Fahrrads ermittelt werden. Problematisch ist, dass Bauteile der Antriebseinheit, wie beispielsweise Getriebezahnräder, Schrauben, Bolzen oder dergleichen aus weichmagnetischem Material hergestellt sein können und so das Messergebnis des Magnetfeldsensors beeinflussen können. Darüber hinaus kann die Einbausituation der Antriebseinheit an verschiedenen Fahrrädern unterschiedlich sein. Beides kann so das Messergebnis des Magnetfeldsensors beeinflussen.Pedelecs enable driving support for a driver through a drive unit with a motor. The respective drive unit not only includes the respective drive motor, but also sensors to determine the driving speed of the pedelec. Here, it has become known to arrange a magnet on a bicycle wheel and to measure its magnetic field by means of a magnetic field sensor. The magnetic field sensor is arranged in a stationary manner on the frame, in particular in the drive unit. In this way, the speed of the bicycle can be determined for each lap based on the time interval between two measured pulses of the magnetic field and the tire circumference. The problem is that components of the drive unit, such as gear wheels, screws, bolts or the like can be made of soft magnetic material and can thus influence the measurement result of the magnetic field sensor. In addition, the installation situation of the drive unit can be different on different bicycles. Both can affect the measurement result of the magnetic field sensor.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Fahrrads mit einem Fahrunterstützungsantrieb, bereit, umfassend
einen insbesondere stationär angeordneten Sensor zur Messung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes, ein Bauelement, welches aktiv und/oder passiv ein elektrisches und/oder magnetisches Feld beeinflusst und im Messbereich des Sensors angeordnet ist,
eine Kompensationseinrichtung zur zumindest teilweisen Kompensation der Sensorsignale derart, dass im Wesentlichen Sensorsignale von einem von dem Bauelement optimierten oder unbeeinflussten elektrischen und/oder magnetischen Feld einer Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden, wobei
die Auswerteeinrichtung zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist,
- - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs elektrischen und/oder magnetischen Feldes in zumindest zwei, insbesondere drei Sensorraumrichtungen des Sensors, wobei die eine der zumindest zwei Raumrichtungen im Wesentlichen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht und die zweite der zumindest zwei Raumrichtungen der Hochachse des Fahrzeugs entspricht,
- - Erkennen einer Flanke im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes in einer der beiden Raumrichtungen vorzugsweise in der ersten Raumrichtung mittels
- - Ermitteln von Hoch- und Tiefpunkten im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes,
- - Ermitteln einer fallenden oder steigenden Flanke anhand der zeitlichen Abfolge eines Hoch- und Tiefpunkts,
- - Vergleichen der Amplitude der ermittelten Flanke mit einem Schwellenwert, wobei die ermittelte Flanke als erkannt gilt, wenn die Amplitude der ermittelten Flanke größer ist als ein erster niedrigerer Schwellenwert, und/oder größer ist als ein zweiter größerer adaptiver Schwellenwert, und
- - Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von zumindest zwei, insbesondere aufeinanderfolgender, erkannter Flanken.
an in particular stationary arranged sensor for measuring an electric and/or magnetic field, a component which actively and/or passively influences an electric and/or magnetic field and is arranged in the measuring range of the sensor,
a compensation device for at least partially compensating for the sensor signals in such a way that essentially sensor signals are made available to an evaluation device by an electrical and/or magnetic field that is optimized or unaffected by the component, wherein
the evaluation device is designed to carry out the following steps,
- - Determination of a time profile of the electric and/or magnetic field in at least two, in particular three sensor spatial directions of the sensor, one of the at least two spatial directions essentially corresponding to the direction of travel of the vehicle and the second of the at least two spatial directions corresponding to the vertical axis of the vehicle,
- - Detecting a flank in the time course of the electric and/or magnetic field in one of the two directions in space, preferably in the first direction in space
- - Determination of high and low points over time in the electric and/or magnetic field,
- - Determination of a falling or rising edge based on the time sequence of a high and low point,
- - comparing the amplitude of the determined edge with a threshold value, the determined edge being considered to be detected if the amplitude of the determined edge is greater than a first lower threshold value and/or is greater than a second larger adaptive threshold value, and
- - Determining the speed of the vehicle based on at least two, in particular consecutive, detected edges.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen von Feldbeeinflussungsdaten eines Bauteils für einen Sensor zur Messung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern, zur Verwendung in einem System gemäß einem der Ansprüche 1-7, bereit, umfassend die Schritte
- - Anordnen von Sensor und Bauelement in einer definierten Orientierung und in einem definierten Abstand zueinander, sodass das Bauteil im Messbereich des Sensors angeordnet ist,
- - Beaufschlagen des Sensors mit einem elektrischen und/oder magnetischen Referenzfeld, insbesondere in allen drei Raumrichtungen, und
- - Ermitteln der Feldbeeinflussungsdaten anhand eines Vergleichs des Referenzfeldes am Ort des Sensors und gemessenen Werten des Sensors.
- - arranging the sensor and component in a defined orientation and at a defined distance from one another, so that the component is arranged in the measuring range of the sensor,
- - Subjecting the sensor to an electrical and/or magnetic reference field, in particular in all three spatial directions, and
- - Determination of the field influence data based on a comparison of the reference field at the location of the sensor and measured values of the sensor.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrrad mit einem System gemäß einem der Ansprüche 1-7 und mit einer Antriebseinheit, insbesondere zur Fahrerunterstützung bereit.In one embodiment, the present invention provides a bicycle with a system according to one of Claims 1-7 and with a drive unit, in particular for driver support.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Fahrrads mit einem Fahrunterstützungsantrieb, bereit, umfassend die Schritte
- - Messen von einem elektrischen und/oder magnetischen Feld mittels eines insbesondere stationär angeordneten Sensors, wobei im Messbereich des Sensors ein Bauelement, welches aktiv und/oder passiv ein elektrisches und/oder magnetisches Feld beeinflusst, angeordnet ist,
- - Zumindest teilweises Kompensieren der gemessenen Sensorsignale derart, dass im Wesentlichen Sensorsignale von einem von dem Bauelement optimierten oder unbeeinflussten elektrischen und/oder magnetischen Feld bereitgestellt werden,
- - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs des zumindest teilweise kompensierten elektrischen und/oder magnetischen Feldes in zumindest zwei, insbesondere drei Sensorraumrichtungen des Sensors, wobei die eine der zumindest zwei Raumrichtungen im Wesentlichen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht und die zweite der zumindest zwei Raumrichtungen der Hochachse des Fahrzeugs entspricht,
- - Erkennen einer Flanke im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes in einer der beiden Raumrichtungen vorzugsweise in der ersten Raumrichtung mittels
- - Ermitteln von Hoch- und Tiefpunkten im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes,
- - Ermitteln einer fallenden oder steigenden Flanke anhand der zeitlichen Abfolge eines Hoch- und Tiefpunkts,
- - Vergleichen der Amplitude der ermittelten Flanke mit einem Schwellenwert, wobei die ermittelte Flanke als erkannt gilt, wenn die Amplitude der ermittelten Flanke größer ist als ein erster niedrigerer Schwellenwert, und/oder größer ist als ein zweiter größerer adaptiver Schwellenwert,
- - Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von zumindest zwei, insbesondere aufeinanderfolgender, erkannter Flanken.
- - Measurement of an electric and/or magnetic field by means of a sensor arranged in particular in a stationary manner, with a component which actively and/or passively influencing an electric and/or magnetic field being arranged in the measuring area of the sensor,
- - At least partial compensation of the measured sensor signals in such a way that essentially sensor signals are provided by an electrical and/or magnetic field that is optimized or unaffected by the component,
- - Determination of a time profile of the at least partially compensated electric and/or magnetic field in at least two, in particular three spatial directions of the sensor, wherein one of the at least two spatial directions essentially corresponds to the direction of travel of the vehicle and the second of the at least two spatial directions to the vertical axis of the vehicle is equivalent to,
- - Detecting a flank in the time course of the electric and/or magnetic field in one of the two directions in space, preferably in the first direction in space
- - Determination of high and low points over time in the electric and/or magnetic field,
- - Determination of a falling or rising edge based on the time sequence of a high and low point,
- - Comparing the amplitude of the determined edge with a threshold value, wherein the determined edge is considered to be detected if the amplitude of the determined edge is greater than a first, lower threshold value, and/or is greater than a second, larger adaptive threshold value,
- - Determining the speed of the vehicle based on at least two, in particular consecutive, detected edges.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass eine zuverlässige Ermittlung der Fahrradgeschwindigkeit mittels des Sensors auch in Anwesenheit von Bauteilen erfolgen kann, die das elektrische und/oder magnetische Feld im Messbereich des Sensors beeinflussen. Gleichzeitig wird die Flexibilität erhöht, da größere Toleranzen bei der Anordnung von Sensor und beispielsweise einem Magneten ermöglicht werden, was zudem die Herstellungskosten und den Zeitaufwand für die Montage reduziert.One of the advantages achieved in this way is that the bicycle speed can be reliably determined by means of the sensor even in the presence of components that influence the electric and/or magnetic field in the measuring range of the sensor. At the same time, flexibility is increased since greater tolerances are made possible when arranging the sensor and, for example, a magnet, which also reduces the manufacturing costs and the time required for assembly.
Mit anderen Worten ist eine zumindest teilweise Kompensation von Verzerrungen der vom Sensor gemessenen elektrischen und/oder magnetischen Felder durch entsprechende Bauteile bei gleichzeitiger hoher Flexibilität bei der Montage von Sensor und Magnet möglich.In other words, at least partial compensation of distortions in the electric and/or magnetic fields measured by the sensor is possible by means of appropriate components with simultaneous high flexibility when assembling the sensor and magnet.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Sensor ein Magnetfeldsensor. Damit kann beispielsweise in Kombination mit einem Felgenmagnet auf einfache Weise ein Geschwindigkeitssignal auf Basis eines detektierten Magnetfeldes ermöglicht werden. Der Felgenmagnet unterscheidet sich dabei von Speichenmagneten insbesondere durch einen großen beziehungsweise im Wesentlichen maximalen Abstand zur Radachse.According to an advantageous development, the sensor is a magnetic field sensor. In this way, for example, in combination with a rim magnet, a speed signal based on a detected magnetic field can be made possible in a simple manner. The rim magnet differs from spoke magnets in particular by a large or essentially maximum distance from the wheel axle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Bauteil, insbesondere wobei das Bauteil zwischen einer Quelle des elektrischen und/oder magnetischen Feldes und dem Sensor angeordnet ist, zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material hergestellt. Damit kann auf zuverlässige und kostengünstige Komponenten aus Metall zurückgegriffen werden, was die Lebensdauer des Bauteils erhöht, ohne die Zuverlässigkeit der Geschwindigkeitsmessung zu reduzieren.According to a further advantageous development, the component, in particular the component being arranged between a source of the electrical and/or magnetic field and the sensor, is at least partially made of a soft magnetic material. This means that reliable and inexpensive metal components can be used, which increases the service life of the component without reducing the reliability of the speed measurement.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bauteil ein Gehäuse für eine Antriebseinheit eines Fahrrads. Damit lässt sich auf einfache Weise das Bauteil in einer Antriebseinheit eines Fahrrads verwenden beziehungsweise anordnen.According to a further advantageous development, the component includes a housing for a drive unit of a bicycle. The component can thus be used or arranged in a drive unit of a bicycle in a simple manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Kompensationseinrichtung ausgebildet, anhand von vorgegebenen bauteilspezifischen Feldbeeinflussungsdaten die Kompensation durchzuführen. Damit wird eine ausreichende Genauigkeit der Fahrgeschwindigkeitsermittlung auch bei unterschiedlichen Bauteilen ermöglicht.According to a further advantageous development, the compensation device is designed to carry out the compensation on the basis of predefined component-specific field influencing data. This will ensure sufficient accuracy of determining the driving speed, even with different components.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Kompensationseinrichtung ausgebildet, mittels einer einzelnen mathematischen Matrix-Operation die gemessenen Sensorsignale zu kompensieren. Vorteil hiervon ist eine schnelle und effiziente Kompensation der Sensorsignale.According to a further advantageous development, the compensation device is designed to compensate for the measured sensor signals using a single mathematical matrix operation. The advantage of this is a fast and efficient compensation of the sensor signals.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Schritte mehrfach mit unterschiedlichen Bauelementen des gleichen Musters und/oder mit unterschiedlichen Sensoren des gleichen Musters durchgeführt und es werden Gesamtfeldbeeinflussungsdaten anhand der jeweiligen Feldbeeinflussungsdaten ermittelt. Damit wird die Genauigkeit der bauteilspezifischen und/oder sensorspezifischen Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrrads erhöht. Unter Bauelementen gleiches Musters sind insbesondere identische Bauelemente zu verstehen, die sich hinsichtlich Herstellungstoleranzen unterscheiden.According to a further advantageous development, the steps are carried out multiple times with different components of the same pattern and/or with different sensors of the same pattern, and overall field influence data are determined using the respective field influence data. This increases the accuracy of the component-specific and/or sensor-specific determination of the speed of the bicycle. Components of the same pattern are to be understood in particular as meaning identical components that differ in terms of manufacturing tolerances.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Feldbeeinflussungsdaten an eine Kompensationseinrichtung übertragen und dort gespeichert. Dies ermöglicht unabhängig von dem konkreten Einsatz eine Kompensation durch eine Kompensationseinrichtung beispielsweise in unterschiedlichen Anordnungen, Fahrrädern oder mit unterschiedlichen Bauteilen.According to a further advantageous development, the field influencing data are transmitted to a compensation device and stored there. Independent of the specific use, this enables compensation by means of a compensation device, for example in different arrangements, bicycles or with different components.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das elektrische und/oder magnetische Referenzfeld kugelförmig bereitgestellt. Damit können Messwerte des Sensors entlang mehrerer Raumachsen gleichzeitig aufgenommen werden, was die Anzahl der Messungen erhöht. Messungenauigkeiten werden damit minimiert.According to a further advantageous development, the electrical and/or magnetic reference field is provided in the form of a sphere. This means that measured values from the sensor can be recorded along several spatial axes at the same time, which increases the number of measurements. Measurement inaccuracies are thus minimized.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vor dem Erkennen der Flanke die zumindest teilweise kompensierten Signale mittels eines Bandpassfilters gefiltert, wobei ein Sperr-und Durchlassbereich des Bandpassfilters an eine vorgegebene Umdrehungsfrequenz eines Rades des Fahrzeugs angepasst werden. Vorteil hiervon ist, dass damit beispielsweise Ausreißer oder dergleichen herausgefiltert werden können, was die Zuverlässigkeit der Erkennung von Flanken verbessert. Darüber hinaus kann eine genauere beziehungsweise geeignetere Filterung in Abhängigkeit beispielsweise der Geschwindigkeit des Fahrrads bereitgestellt werden. According to an advantageous development, before the edge is detected, the at least partially compensated signals are filtered using a bandpass filter, with a stopband and passband of the bandpass filter being adapted to a predetermined rotational frequency of a wheel of the vehicle. The advantage of this is that, for example, outliers or the like can be filtered out, which improves the reliability of the detection of edges. In addition, more precise or more suitable filtering can be provided depending on the speed of the bicycle, for example.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die in mindestens zwei Sensorraumrichtungen bereitgestellten Werte vor dem Erkennen einer Flanke in die Hauptachse des elektrischen und/oder magnetischen Feldes rotiert. Unter „Raumrichtung“ ist synonym eine „Raumachse“ zu verstehen. Damit wird die Nutzamplitude für die Erkennung von Flanken erhöht, was insgesamt die Zuverlässigkeit weiter verbessert.According to a further advantageous development, the values provided in at least two sensor spatial directions are rotated into the main axis of the electric and/or magnetic field before a flank is detected. "Spatial direction" is synonymous to understand a "spatial axis". This increases the useful amplitude for detecting flanks, which further improves overall reliability.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Winkel der Hauptachse für die Rotation anhand von Messwerten in der zweiten Raumrichtung bestimmt, insbesondere für eine vorgebbare Anzahl von Flanken. Damit kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise der Winkel der Hauptachse bestimmt werden.According to a further advantageous development, the angle of the main axis for the rotation is determined using measured values in the second spatial direction, in particular for a predeterminable number of flanks. The angle of the main axis can thus be determined in a simple and at the same time reliable manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Winkel der Hauptachse gespeichert und für weitere Berechnungen bereitgestellt. Damit kann der ermittelte Wert für weitere Berechnungen und/oder andere Einrichtungen verwendet werden, was Ressourcen spart.According to a further advantageous development, the angle of the main axis is stored and made available for further calculations. The determined value can thus be used for further calculations and/or other devices, which saves resources.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird zusätzlich der zeitliche Verlauf des Vektors des elektrischen und/oder magnetischen Feldes zur Auswertung der steigenden und/oder fallenden Flanken ausgewertet, insbesondere zu deren Plausibilisierung. Vorteil hiervon ist, dass damit die Flankenerkennung noch weiter verbessert wird.According to a further advantageous development, the course over time of the vector of the electrical and/or magnetic field is also evaluated to evaluate the rising and/or falling edges, in particular to check their plausibility. The advantage of this is that it improves edge detection even further.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird eine ermittelte Flanke mittels eines Plausibilisierungsverfahrens überprüft, wobei eine nicht plausible ermittelte Flanke verworfen wird. Vorteil hiervon ist, dass damit die Zuverlässigkeit der Geschwindigkeitsmessung noch weiter verbessert wird.According to a further advantageous development, a determined edge is checked using a plausibility check method, with an implausible determined edge being discarded. The advantage of this is that it further improves the reliability of the speed measurement.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung berechnet das Plausibilisierungsverfahren anhand der ermittelten Flanke eine mögliche Geschwindigkeit und überprüft auf zumindest eine der folgenden Bedingungen
- - Wenn die mögliche Geschwindigkeit oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts liegt, wird die ermittelte Flanke verworfen,
- - Wenn der Gradient der ermittelten Flanke unterhalb eines Schwellenwerts liegt, wird die ermittelte Flanke verworfen
- - Wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Tiefpunkt der ermittelten Flanke und dem Zeitpunkt des Überschreitens eines Schwellenwerts in dem Flankenverlauf oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts ist, wird die ermittelte Flanke verworfen
- - die Fahrzeugbeschleunigungen berechnet aus einer aktuell ermittelten Flanke und einer früheren Flanke, oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts liegen, wird die aktuell ermittelte Flanke verworfen.
- - If the possible speed is above a definable threshold value, the edge determined is discarded,
- - If the gradient of the determined edge is below a threshold value, the determined edge is discarded
- - If the time difference between the low point of the determined edge and the point in time at which a threshold value in the edge curve is exceeded is above a predefinable threshold value, the determined edge is discarded
- - the vehicle accelerations, calculated from a currently determined edge and an earlier edge, are above a predefinable threshold value, the currently determined edge is discarded.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Plausibilisierung erzielt wird.One of the advantages achieved in this way is that a particularly high level of reliability is achieved during the plausibility check.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Plausibilisierungsverfahren eine Flankenvorhersage, insbesondere anhand von Beschleunigungsdaten des Fahrzeugs, sodass eine erkannte Flanke als nicht plausibel verworfen wird, wenn anhand der Beschleunigungsdaten keine Flanke vorhergesagt wird. Damit kann die Zuverlässigkeit der Flankenerkennung verbessert werden.According to a further advantageous development, the plausibility checking method includes an edge prediction, in particular based on acceleration data of the vehicle, so that a recognized edge is rejected as implausible if no edge is predicted based on the acceleration data. The reliability of the edge detection can thus be improved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden für den Zeitpunkt der Flankenvorhersage und eines Toleranzbereichs zumindest einer der Schwellenwerte von erstem und zweitem Schwellenwert, insbesondere der zweite Schwellenwert für die Flankenerkennung und -plausibilisierung verringert. Vorteil hiervon ist, dass das Verfahren insbesondere für diesen Zeitbereich sensitiver ist, sodass damit die Zuverlässigkeit der Flankenerkennung und des Plausibilisierungsverfahrens noch weiter verbessert werden kann.According to a further advantageous development, at least one of the threshold values of the first and second threshold value, in particular the second threshold value for the edge detection and plausibility check, is reduced for the time of the edge prediction and a tolerance range. The advantage of this is that the method is more sensitive, particularly for this time range, so that the reliability of the edge detection and the plausibility check method can be improved even further.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird, wenn ein Magnetfeld mittels eines Magneten bereitgestellt wird, zur Erkennung der Polarisierung des Magneten eine vorgebbare Anzahl von ermittelten Flanken und insbesondere ein Winkelverlauf des Magnetfeldvektors anhand des gemessenen Magnetfelds ermittelt, wobei die Polarisierung anhand eines Vergleichs von maximaler Amplitude der steigenden und der fallenden Amplitude ermittelt wird, wobei wenn die maximale fallende Amplitude größer ist als die maximale steigende Amplitude die Polarisierung des Magneten umgekehrt angenommen wird und die Messwerte des Magnetfelds invertiert werden. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf schnelle und einfache Weise ohne zusätzlichen Aufwand die Polarisierung des Magneten erkannt werden kann.According to a further advantageous development, if a magnetic field is provided by means of a magnet, to detect the polarization of the magnet, a predeterminable number of determined flanks and in particular an angular profile of the magnetic field vector are determined based on the measured magnetic field, with the polarization being determined based on a comparison of the maximum amplitude of the rising and falling amplitude is determined, where if the maximum falling amplitude is greater than the maximum rising amplitude, the polarization of the magnet is assumed to be reversed and the readings of the magnetic field are inverted. One of the advantages this achieves is that the polarization of the magnet can be recognized quickly and easily without any additional effort.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die Polarisierung anhand einer vorgebbaren Anzahl von steigenden und/oder fallenden Flanken ausgewertet. Vorteil hiervon ist, dass mit einer ausreichenden Genauigkeit die Polarisierung des Magneten erkannt werden kann.According to a further advantageous development, the polarization is evaluated using a predefinable number of rising and/or falling edges. The advantage of this is that the polarization of the magnet can be detected with sufficient accuracy.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the present invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components or elements.
Dabei zeigt
-
1 in schematischer Form ein durch ein Bauteil beeinflusstes Magnetfeld im Vergleich zu einem Referenzfeld; -
2 eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und -
3 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5 Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines einspurigen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
6 ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs eines gemessenen Magnetfelds gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
7 eine Darstellung von unterschiedlichen Einbauwinkeln für einen Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
1 in schematic form, a magnetic field influenced by a component compared to a reference field; -
2 an apparatus according to an embodiment of the present invention and -
3 steps of a method according to an embodiment of the present invention; -
4 Steps of a method for determining a speed of a single-track vehicle according to an embodiment of the present invention; -
5 Steps of a method for determining a speed of a single-track vehicle according to an embodiment of the present invention; -
6 a diagram of a time course of a measured magnetic field according to an embodiment of the present invention; and -
7 a representation of different installation angles for a sensor according to an embodiment of the present invention;
In
So erzeugt beispielweise ein Felgenmagnet ein Magnetfeld ausschließlich in der Fahrradebene. Durch die Verzerrung durch das Bauteil 3 misst der dargestellte Magnetfeldsensor 2 jedoch auch ein Magnetfeld 11 mit einem Anteil aus der Fahrradebene heraus. Dies entspricht nicht der physikalischen Realität. Wird nun lediglich das Magnetfeld in der Fahrradebene ausgewertet, ist die Amplitude des Nutzsignals durch die Verzerrung geringer. Die Verzerrung ist bei verschiedenen Materialien und Bauteilanordnungen ebenfalls unterschiedlich.For example, a rim magnet generates a magnetic field exclusively in the bike plane. However, due to the distortion caused by the
In
- - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs elektrischen und/oder magnetischen Feldes in zumindest zwei, insbesondere drei Sensorraumrichtungen des Sensors, wobei die eine der zumindest zwei Raumrichtungen im Wesentlichen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht und die zweite der zumindest zwei Raumrichtungen der Hochachse des Fahrzeugs entspricht,
- - Erkennen einer Flanke im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes in einer der beiden Raumrichtungen vorzugsweise in der ersten Raumrichtung mittels
- - Ermitteln von Hoch- und Tiefpunkten im zeitlichen Verlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes,
- - Ermitteln einer fallenden oder steigenden Flanke anhand der zeitlichen Abfolge eines Hoch- und Tiefpunkts,
- - Vergleichen der Amplitude der ermittelten Flanke mit einem Schwellenwert, wobei die ermittelte Flanke als erkannt gilt, wenn die Amplitude der ermittelten Flanke größer ist als ein erster niedrigerer Schwellenwert, und/oder kleiner als ein zweiter größerer Schwellenwert
- - Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von zumindest zwei, insbesondere aufeinanderfolgender, erkannter Flanken.
- - Determination of a time profile of the electric and/or magnetic field in at least two, in particular three sensor spatial directions of the sensor, one of the at least two spatial directions essentially corresponding to the direction of travel of the vehicle and the second of the at least two spatial directions corresponding to the vertical axis of the vehicle,
- - Detecting a flank in the time course of the electric and/or magnetic field in one of the two directions in space, preferably in the first direction in space
- - Determination of high and low points over time in the electric and/or magnetic field,
- - Determination of a falling or rising edge based on the time sequence of a high and low point,
- - Comparing the amplitude of the determined edge with a threshold value, the determined edge being considered recognized if the amplitude of the determined edge is greater than a first, lower threshold value and/or smaller than a second, larger threshold value
- - Determining the speed of the vehicle based on at least two, in particular consecutive, detected edges.
Darüber hinaus kann die Auswerteeinrichtung 4 eine Plausibilisierungseinrichtung 46 aufweisen, die ausgebildet ist, eine Überprüfung der erkannten Flanken hinsichtlich Plausibilität durchzuführen.In addition, the
Die Kompensationseinrichtung 5 ermöglicht damit eine Kompensation der bauteilbedingten Verzerrung in den vom Sensor 2 gemessenen Feldern 11, beispielsweise der Magnetfelddaten. Dadurch wird eine genaue Information über das tatsächlich vorhandene elektrische und/oder magnetische Feld 10 außerhalb der Antriebseinheit 3 erhalten. Zur Geschwindigkeitsmessung, beispielsweise anhand eines Felgenmagneten werden die kompensierten Magnetfelddaten verwendet. Dies wird im Folgenden erläutert.The
Der Aufbau der Antriebseinheit 3 ist bekannt hinsichtlich der Materialien, Anordnung der Bauteile und des Magnetfeldsensors 2 und ändert sich über den Produktlebenszyklus nicht. Somit ändert sich auch die Verzerrung des Magnetfelds durch die Antriebseinheit 3 über den Lebenszyklus nicht.The structure of the
Das vom hier als Magnetfeldsensor ausgebildeten Sensor 2 gemessene Magnetfeld
Auflösen der Gleichung nach dem externen Magnetfeld E ergibt
Mit einem Prüfstand, der Magnetfelder in definierte Richtungen erzeugen kann, wird die Verzerrungsmatrix V beziehungsweise V-1 für jedes Produkt, also für jede Kombination aus Magnetfeldsensor 2 und Antriebseinheit 3 bestimmt.The distortion matrix V or V −1 for each product, ie for each combination of
Hierzu wird die Antriebseinheit 3 in einer definierten Orientierung in den Prüfstand gelegt, welcher ein Referenzmagnetfeld 10 erzeugt. Es können mindestens drei Messungen ausgeführt werden, bei denen das Referenzmagnetfeld 10 in jeweils einer der drei Raumachsen erzeugt wird. Es ist ebenfalls möglich ein kugelförmiges Referenzmagnetfeld 10 zu erzeugen, in dem mehrere Achsen gleichzeitig angesteuert werden. Dadurch erhöht sich die Anzahl der Messungen und Messungenauigkeiten werden minimiert. Während das Referenzmagnetfeld 10 anliegt, wird der interne Magnetfeldsensor 2 ausgelesen und die Daten gespeichert. Nach Abschluss der Messungen wird anhand der gemessenen Daten des internen Magnetfeldsensors 2 und den Daten des Referenzfeldes 10 die Verzerrungsmatrix V beziehungsweise V-1 bestimmt. Da die Antriebseinheiten 3 einer Produktlinie identisch aufgebaut sind, ist die Verzerrung V ebenfalls identisch. Für jede Produktlinie wird eine gewisse Anzahl an Mustern vermessen und die Ergebnisse gemittelt, um geringe Streuungen auszugleichen.For this purpose, the
Die Matrix V-1 wird in der Antriebseinheit 3 der jeweiligen Produktlinie gespeichert. Im laufenden Betrieb wird das externe Magnetfeld
Das berechnete, kompensierte Magnetfeld wird im Anschluss zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrrads durch die Auswerteeinrichtung herangezogen.The calculated, compensated magnetic field is then used by the evaluation device to determine the speed of the bicycle.
In
Das Verfahren umfasst dabei die Schritte
- - Anordnen T1 von Sensor und Bauelement in einer definierten Orientierung und in einem definierten Abstand zueinander, sodass das Bauteil im Messbereich des Sensors angeordnet ist.
- - Beaufschlagen T2 des Sensors mit einem elektrischen und/oder magnetischen Referenzfeld, insbesondere in allen drei Raumrichtungen, und
- - Ermitteln T3 der Feldbeeinflussungsdaten anhand eines Vergleichs des Referenzfeldes am Ort des Sensors und gemessenen Werten des Sensors.
- - Arranging T1 of sensor and component in a defined orientation and at a defined distance from one another, so that the component is arranged in the measuring range of the sensor.
- - Applying an electric and/or magnetic reference field to the sensor T2, in particular in all three spatial directions, and
- - Determination T3 of the field influence data based on a comparison of the reference field at the location of the sensor and measured values of the sensor.
In
Hat die Auswertung gemäß Schritt S4 ergeben, dass der Magnet 2 an der Antriebseinheit 52 vorbei rotiert ist und einen Magnetpuls bereitgestellt hat, wird ein Zeitstempel in einem Schritt S5 erzeugt bzw. bereitgestellt. Durch die Zeitdifferenz zwischen zwei Pulsen und dem gemäß Schritt S6 bereitgesellten Radumfang wird anschließend die Geschwindigkeit gemäß Schritt S7 berechnet und ausgegeben gemäß Schritt S8. Anstelle eines Zeitstempels kann auch ein Zähler oder dergleichen genutzt werden, um die Zeitdifferenz zwischen den einzelnen Pulsen zu berechnen. Hierzu wird der Zähler nach jedem Puls auf 0 gesetzt und anschließend in definierten Zeitschritten erhöht. Beim nächsten Puls steht die Zeitdifferenz zwischen dem letzten Puls direkt zur Verfügung und es kann auf die Differenzenbildung der Zeitstempel verzichtet werden. If the evaluation according to step S4 has shown that the
In
Die gefilterten Magnetfelddaten werden mit dem Winkel φ der Hauptachse rotiert, sodass sich in einer Achse der größte Signalhub befindet. Diese beiden Signale werden dann gemäß S41-1, S41-2 einer Flankenerkennung 42 zugeführt. Die Bestimmung des Winkels φ der Hauptachse wird später beschrieben.The filtered magnetic field data is rotated with the angle φ of the main axis, so that the largest signal deviation is in one axis. These two signals are then fed to an
Anhand des Magnetfelds in der Fahrtrichtungs- und Hochachse 70, 71 wird auch der momentane Winkel des Magnetfeldvektors anhand der folgenden Formel berechnet.
In dem gefilterten und in die Hauptachse 70 rotierten Magnetfeldsignal, bereitgestellt gemäß S41-1 werden Hochpunkte 112 und Tiefpunkte 111 detektiert. Folgt auf einen Tiefpunkt 111 ein Hochpunkt 112, wird dies als steigende Flanke 140 erkannt. Umgekehrt wird eine fallende Flanke 140 erkannt. Zum Erkennen einer Flanke 140 muss deren Amplitude 130 größer sein als ein erster niedriger Schwellenwert 120.
Ist die Differenz zwischen dem erkannten Tiefpunkt 111 und dem aktuellen Wert des Magnetfeldsignals 110 größer als ein gewisser Anteil einer vorgegebenen Amplitude, insbesondere wird die Amplitude eingelernt, repräsentiert durch einen zweiten Schwellenwert 121, ist die Amplitude 111, 112 der Flanke 140 plausibel und die detektierte Flanke 140 wird an die Plausibilisierung 46 übermittelt. Zu diesem Zeitpunkt wird insbesondere ein Zeitstempel gemäß S42-4 für die Geschwindigkeitsberechnung gemäß Schritt S7 bestimmt, da dieser Zeitpunkt definierter ist, als der Zeitpunkt des Hochpunktes 112. Da die Geschwindigkeit über die Zeitdifferenz zwischen zwei Pulsen berechnet wird, werden die Zeitstempel (bereitgestellt gemäß S42-4) immer zum gleichen Zeitpunkt einer Flanke 140 generiert.If the difference between the detected
Wird der erste niedrige Schwellenwert 120 überschritten, nicht aber der zweite adaptive Schwellenwert 121, wird die Flanke 140 trotzdem an die Plausibilisierung 46 übermittelt. Im Falle einer Pulsvorhersage 47 kann mit den gemäß S47-2 bereitgestellten Daten diese Flanke 140 trotzdem als plausibel gewertet werden. Die Flankenerkennung 42 kann auch fallende Flanken 140 erfassen. Diese werden hier nicht für die Geschwindigkeitsberechnung gemäß S7 verwendet, allerdings für eine Polarisierungserkennung mittels einer Polarisierungserkennungseinrichtung 45 des Magneten notwendig.If the first
Während des Erkennens einer Flanke 140 wird der Winkel des Magnetfeldvektors berechnet. Bewegt sich das Fahrrad 300 vorwärts und der Felgenmagnet 51 rotiert an der Antriebseinheit 52 vorbei, steigt der Winkel kontinuierlich an. Zusätzlich wird der Winkel des Vektors zu Beginn der Flanke 140, hier beim Tiefpunkt 111, beim Überschreiten des zweiten Schwellenwerts 121 und am Ende einer Flanke 140, hier am Hochpunkt 112 bestimmt. Das Winkelsignal, bereitgestellt gemäß S42-3 wird als plausibel bewertet, wenn dieses während der Erkennung einer Flanke 140 die Rotation des Magnetfeldvektors abbildet.During the detection of an
Da der Abstand zwischen Felgenmagnet 51 und Sensor je nach Fahrrad 300 stark variieren kann, beispielsweise abhängig von Rahmengeometrie, Reifen, Felge des Fahrrads 300, variiert auch die Amplitude 130 des Nutzsignals je nach Fahrrad 300. Die Amplitude 130 des Nutzsignals wird individuell eingelernt gemäß Schritt S43 und später zur Plausibilisierung verwendet.Since the distance between the
Um möglichst schnell die richtige Amplitude 130 zu kennen, werden die Amplituden 130 der ersten vollständigen steigenden und fallenden Flanken 140, bei welchen das Winkelsignal plausibel ist, gemäß Schritt S43-1 gespeichert. Nach einer gewissen Anzahl an erkannten Flanken, wird das Maximum aus den gespeicherten Amplituden 130 berechnet. Ist dies größer als die momentan gespeicherte Amplitude 130, wird diese für weitere Berechnungen verwendet.In order to know the
Ist das schnelle Einlernen der Amplitude 130 abgeschlossen, wird die Amplitude 130 anhand jeder vollständigen plausiblen steigenden Flanke 140 mit plausiblem Winkelsignal kontinuierlich nachgelernt.Once the rapid learning of the
Beim Ausschalten des Systems wird die eingelernte Amplitude 130 hier in einen nichtflüchtigen Speicher der Antriebseinheit 52 geschrieben. Beim Systemstart wird die zuletzt eingelernte Amplitude 130 aus diesem Speicher geladen und dem System wird nach dem Wiedereinschalten zu Beginn die korrekte eingelernte Amplitude 130 bereitgestellt.When the system is switched off, the learned
Der Felgenmagnet 51 kann prinzipiell um 180° verdreht montiert werden. Dadurch wird der Signalverlauf invertiert. Dies wird durch die Polarisierungserkennungseinrichtung 45 erkannt und das Signal wird mittels eines Verfahrens, insbesondere eines Software-Programms wiederum invertiert, sodass das Verfahren weiterhin die steigenden Flanken 140 detektieren kann. Um die Polarisierung des Magneten zu erkennen, werden die Amplituden 130 der ersten steigenden und fallenden Flanken 140 gemäß S43-1 gespeichert, bei denen zusätzlich das Winkelsignal des Magnetfeldvektors plausibel ist bereitgestellt gemäß S42-3. Wurde eine gewisse Anzahl an Flanken 140 erkannt, wird das Maximum der gespeicherten steigenden Amplituden 130 und das Maximum der gespeicherten fallenden Amplituden 130 berechnet. Ist die maximale fallende Amplitude größer als die maximale steigende Amplitude 130, ist die aktuell verwendete Polarisierung falsch und der Signalverlauf wird durch die Signalverarbeitung 41 mit den entsprechenden Informationen der Polarisierungserkennungseinrichtung 45 invertiert ausgegeben gemäß S45-1.In principle, the
Diese Überprüfung findet hier mit den ersten Magnetpulsen beim Anfahren des Fahrzeugs statt, da sich prinzipiell bei jedem Anhalten die Polarisierung ändern könnte.This check takes place here with the first magnetic pulses when the vehicle starts moving, since the polarization could change every time it stops.
Beim Ausschalten des Systems wird die eingelernte Polarisierung in den nichtflüchtigen Speicher der Antriebseinheit 52 geschrieben. Beim Systemstart wird die zuletzt eingelernte Polarisierung aus dem Speicher geladen und die korrekte Polarisierung bereitgestellt.When the system is switched off, the polarization that has been learned is written to the non-volatile memory of the
Die Antriebseinheit 52 und damit der jeweilige Sensor kann in verschiedenen Winkellagen in ein Fahrzeug, beispielsweise Pedelec 300 eingebaut werden. Der Sensor misst dann ein Magnetfeld entlang der Sensorraumachsen 60, 61. Die Hauptachse 70, in welcher sich der größte Signalhub befindet, ändert sich jedoch von außen betrachtet nicht. Zu Beginn wird von einem Einbauwinkel von 0° ausgegangen. Auch wenn die Antriebseinheit 52 und damit der Sensor stark verdreht ist, funktioniert das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Nutzamplitude ist jedoch geringer und im Falle einer externen Magnetfeldstörung weniger robust.The
Deshalb wird mit jeder plausiblen Flanke 140 die Verdrehung Δφ zur Hauptachse 70 berechnet gemäß S42-5, die Magnetfelddaten entsprechend rotiert gemäß S44 und die Daten entsprechend S44-1 der Signalverarbeitung 41 bereitgestellt.Therefore, with each
Hierfür wird während der Flankenerkennung 42 zusätzlich das Magnetfeld in der zweiten Achse, bereitgestellt gemäß Schritt S41-1, ausgewertet. Dadurch erhält man nach wenigen Radumdrehungen die Hauptachse 70 und erzielt auch bei starken Verdrehungen ein Nutzsignal mit großer Amplitude.For this purpose, the magnetic field in the second axis, provided according to step S41-1, is additionally evaluated during
Beim Ausschalten des Systems wird der Winkel der eingelernten Hauptachse 70 in den nichtflüchtigen Speicher der Antriebseinheit 52 geschrieben. Beim Systemstart wird der zuletzt eingelernte Winkel aus dem Speicher geladen und es wird nach Wiedereinschalten gleich zu Beginn der korrekte Winkel der Hauptachse 70 bereitgestellt.When the system is switched off, the angle of the taught-in
Die von der Flankenerkennung 42 detektierten Flanken werden in mehreren Schritten durch die Plausibilisierung 46 plausibilisiert. Hierfür wird von der Flankenerkennung 42 zum einen die Amplitude 130 der Flanke 140 bereitgestellt gemäß S42-1, der Flankengradient, bereitgestellt gemäß S42-2 und der plausible Magnetfeldvektor bereitgestellt gemäß S42-3 der Plausibilisierung 46 bereitgestellt beziehungsweise übermittelt. Wird eine detektierte Flanke als nicht plausibel ermittelt, wird die Flanke 140 und das dazugehörige Zeitstempelsignal bereitgestellt gemäß S42-4 durch die Flankenerkennung 42 nicht zur Geschwindigkeitsberechnung verwendet. Mit jeder detektierten Flanke 140 wird insbesondere berechnet, welche Geschwindigkeit gemessen würde, wenn diese Flanke 140 plausibel wäre. Dies wird im Folgenden als „mögliche Geschwindigkeit“ bezeichnet. Insbesondere werden die Flanken 140 anhand der folgenden Bedingungen beziehungsweise Abfragen plausibilisiert:
- 1. Ist die mögliche Geschwindigkeit über einem Schwellenwert, beispielsweise 100km/h, ist die
Flanke 140 nicht plausibel. Das heißt, dass dieFlanken 140 unplausibel schnell aufeinander folgen. - 2. Je
schneller das Fahrrad 300 fährt, desto größer ist die Geschwindigkeit, mit der sich derMagnet 51 ander Antriebseinheit 52 vorbei bewegt. Deshalb ist bei hohen Geschwindigkeiten auch der Gradient der steigenden Flanke 140 größer und die Zeitdifferenzzwischen dem Tiefpunkt 111 unddem zweiten Schwellenwert 121 geringer. Deshalb muss derGradient der Flanke 140 über einem geschwindigkeitsabhängigen Schwellenwert liegen. Außerdem kann insbesondere die Zeitdifferenzzwischen dem Tiefpunkt 111 unddem zweiten Schwellenwert 121 kleiner sein als ein zweiter geschwindigkeitsabhängiger Schwellenwert 121. Sind die beiden Bedingungen nicht erfüllt, wird dieFlanke 140 als unplausibel gewertet. - 3. Mit jeder detektierten Flanke 140 wird die Beschleunigung zwischen der letzten plausiblen Flanke und der aktuell detektierten Flanke 140 berechnet. Ist diese Beschleunigung über einem Schwellenwert, ist die
Flanke 140 unplausibel. Diese Plausibilisierung wird nur kurzzeitig verwendet, da es ansonsten gegebenenfalls zu einer dauerhaft falschen Geschwindigkeitsmessung führen kann.
- 1. If the possible speed is above a threshold value, for example 100 km/h,
edge 140 is not plausible. This means that theflanks 140 follow one another implausibly quickly. - 2. The faster the
bicycle 300 travels, the greater the speed at which themagnet 51 moves past thedrive unit 52 . For this reason, the gradient of the risingedge 140 is also greater at high speeds and the time difference between thelow point 111 and thesecond threshold value 121 is smaller. Therefore, the gradient ofedge 140 must be above a speed dependent threshold. In addition, in particular the time difference between thelow point 111 and thesecond threshold value 121 can be smaller than a second speed-dependent threshold value 121. If the two conditions are not met, theflank 140 is evaluated as implausible. - 3. With each detected
edge 140, the acceleration between the last plausible edge and the currently detectededge 140 is calculated. If this acceleration is above a threshold value,edge 140 is implausible. This plausibility check is only used for a short time, since otherwise it may lead to a permanently incorrect speed measurement.
Über die Daten des Beschleunigungssensors, die der Pulsvorhersage 47 gemäß S47-1 bereitgestellt werden, wird derjenige Zeitpunkt mittels der Pulsvorhersage 47 vorhergesagt, wann die nächste plausible Flanke 140 vorliegen müsste. Um diesen Zeitpunkt wird insbesondere ein Fenster gelegt, in dem das Verfahren sensitiver ist. Wird die Amplitude 130 einer Flanke 140 beispielsweise durch eine externe Magnetfeldstörung verringert, sodass diese während der Flankenerkennung 42 nicht den zweiten Schwellenwert 121 übersteigt, kann diese Flanke 140 trotzdem plausibel sein, wenn sie in diesem Zeitfenster detektiert wird. Gleiches gilt, wenn die geschwindigkeitsabhängigen Schwellenwerte für den Gradienten und die Zeitdifferenz nicht erreicht werden.Using the data from the acceleration sensor, which is provided to the
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen zumindest eines der folgenden Merkmale auf und/oder ermöglicht zumindest einen der folgenden Vorteile:
- - Einfache Implementierung
- - Einfache, kostengünstige Herstellung
- - Einfache, schnelle und zuverlässige Bestimmung einer Geschwindigkeit
- - Easy implementation
- - Simple, inexpensive manufacture
- - Simple, fast and reliable determination of a speed
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many different ways.
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2022/073052 WO2023021129A1 (en) | 2021-08-19 | 2022-08-18 | Evaluation system for ascertaining a speed of a bicycle |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021209114.8 | 2021-08-19 | ||
DE102021209114 | 2021-08-19 | ||
DE102021209135 | 2021-08-19 | ||
DE102021209135.0 | 2021-08-19 |
Publications (1)
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ID=85132171
Family Applications (1)
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DE102022208532.9A Pending DE102022208532A1 (en) | 2021-08-19 | 2022-08-17 | Evaluation system for determining the speed of a bicycle |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102022208532A1 (en) |
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2022
- 2022-08-17 DE DE102022208532.9A patent/DE102022208532A1/en active Pending
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