DE102023200388B3

DE102023200388B3 - Method for operating a drive device and drive device for a muscle-powered vehicle and muscle-powered vehicle

Info

Publication number: DE102023200388B3
Application number: DE102023200388.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Johannes Kaltenbach; Philipp Rechenbach; Uwe Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-01-19
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2043-01-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein muskelbetriebenes Fahrzeug. Die Antriebseinrichtung (1) weist eine Pedalwelle (2) zur Aufnahme einer Muskelkraft eines Fahrers, ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe (6) mit einem Abtrieb (10), ein über einen Freilauf (41) mit einem Rad (42) des muskelbetriebenen Fahrzeugs mechanisch wirkverbindbares Abtriebsrad (5) und eine erste (12) sowie eine zweite elektrische Maschine (13) auf. Die Pedalwelle (2) ist mit dem Überlagerungsgetriebe (6) und der Abtrieb (10) des Überlagerungsgetriebes (6) ist mit dem Abtriebsrad (5) mechanisch wirkverbunden. Die erste elektrische Maschine (12) ist mit dem Überlagerungsgetriebe (6) zum Einstellen der Trittfrequenz der Pedalwelle (2) und die zweite elektrische Maschine (13) ist mit dem Abtrieb (10) des Überlagerungsgetriebes (6) zur Drehmomentunterstützung des Fahrers mechanisch wirkverbunden. Das Verfahren umfasst das Erfassen (I) einer Differenzdrehzahl am Freilauf (41), das Erkennen (II) eines Drehzahlanstiegs an der Pedalwelle (2) und daraufhin das generatorische Betreiben (IV) der zweiten elektrischen Maschine (13) zum Begrenzen des Drehzahlgradienten des Abtriebsrads (5).The present invention relates to a method for operating a drive device (1) for a human-powered vehicle. The drive device (1) has a pedal shaft (2) for absorbing a driver's muscle power, a superposition gear (6) designed as a planetary gear with an output (10), an output wheel (5) that can be mechanically connected to a wheel (42) of the human-powered vehicle via a freewheel (41), and a first (12) and a second electrical machine (13). The pedal shaft (2) is mechanically connected to the superposition gear (6) and the output (10) of the superposition gear (6) is mechanically connected to the output wheel (5). The first electrical machine (12) is mechanically connected to the superposition gear (6) for setting the cadence of the pedal shaft (2) and the second electrical machine (13) is mechanically connected to the output (10) of the superposition gear (6) for torque support for the driver. The method comprises detecting (I) a differential speed at the freewheel (41), detecting (II) a speed increase at the pedal shaft (2) and then operating (IV) the second electric machine (13) as a generator to limit the speed gradient of the output gear (5).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug, bei dem eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs zumindest zeitweise durch eine Muskelkraft eines Fahrers des Fahrzeugs erzeugt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebseinrichtung mit einer Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um solch ein Verfahren auszuführen, und ein Fahrzeug mit einer derartigen Antriebseinrichtung.The present invention relates to a method for operating a drive device for a muscle-powered vehicle, in which a driving force for driving the vehicle is generated at least temporarily by a muscle power of a driver of the vehicle. The present invention further relates to a drive device with a control device that is set up to carry out such a method, and to a vehicle with such a drive device.

Aus der DE 10 2017 219 607 A1 ist ein stufenloser Pedelec-Antrieb mit zwei elektrischen Maschinen bekannt, der ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebes aufweist. Die erste elektrische Maschine dient zum Einstellen einer gewünschten Übersetzung und damit auch zum Einstellen einer gewünschten Tretfrequenz, während die zweite elektrische Maschine zum Einstellen einer gewünschten Drehmomentunterstützung für den Fahrer ausgebildet ist. Ein artverwandtes Getriebe ist auch aus der US 9 855 994 B2 oder der WO 2020 / 260 772 A1 bekannt.From the EN 10 2017 219 607 A1 A continuously variable Pedelec drive with two electric machines is known, which has a superposition gear designed as a planetary gear. The first electric machine is used to set a desired gear ratio and thus also to set a desired pedal frequency, while the second electric machine is designed to set a desired torque support for the driver. A similar gear is also known from the US 9 855 994 B2 or the WO 2020 / 260 772 A1 known.

DE 10 2020 212 905 B3 betrifft eine Antriebseinheit für ein gleichzeitig durch aus menschlicher Muskelkraft und elektromotorisch bereitgestellter Antriebsenergie antreibbares Fortbewegungsmittel, umfassend zwei Wellgetriebe und zwei Elektromotoren, wobei die Summe der Antriebsenergie auf eine Ausgangsabtriebswelle übertragbar ist. EN 10 2020 212 905 B3 relates to a drive unit for a means of transport that can be driven simultaneously by human muscle power and drive energy provided by an electric motor, comprising two harmonic gears and two electric motors, wherein the sum of the drive energy can be transferred to an output drive shaft.

DE 10 2020 209 373 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung eines Fahrrads, wobei das Verfahren eine Erfassung einer Drehzahl der Tretachse und eine Erzeugung einer Stell-Motordrehzahl in Abhängigkeit der erfassten Drehzahl zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses eines Planetengetriebes umfasst. EN 10 2020 209 373 A1 relates to a method for controlling a drive device of a bicycle, wherein the method comprises detecting a rotational speed of the pedal axle and generating an actuating motor speed depending on the detected rotational speed for setting a transmission ratio of a planetary gear.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit Überlagerungsgetriebe für ein muskelbetriebenes Fahrzeug sowie eine solche Antriebseinrichtung für das muskelbetriebene Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mittels welchen ein Fahrverhalten der Antriebseinrichtung für einen Fahrer nachgebildet werden kann, das dem Fahrverhalten einer rein mechanischen Gangschaltung entspricht.Based on the aforementioned prior art, the invention is based on the object of providing a method for operating a drive device with superposition gear for a muscle-powered vehicle and such a drive device for the muscle-powered vehicle, by means of which a driving behavior of the drive device can be simulated for a driver that corresponds to the driving behavior of a purely mechanical gearshift.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by the subject matter having the features of the independent patent claims. Advantageous further developments emerge from the subclaims.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug. Bei dem muskelbetriebenen Fahrzeug kann es sich um ein Einspurfahrzeug, beispielsweise um ein Zweirad in der Form eines Pedelecs oder E-Bikes, handeln. Das muskelbetriebene Fahrzeug kann alternativ ein Mehrspurfahrzeug sein, beispielsweise ein Dreirad oder ein Fahrzeug mit vier Rädern. Das muskelbetriebene Fahrzeug kann auch eine andere Ausgestaltung aufweisen. Die Antriebseinrichtung weist eine Pedalwelle auf, an welcher Pedale angebracht sein können, um eine Muskelkraft eines Fahrers auf die Pedalwelle aufzubringen. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung ein Abtriebsrad, welches mit einem Rad des muskelbetriebenen Fahrzeugs, beispielsweise einem Hinterrad, mechanisch wirkverbunden werden kann, um eine Antriebskraft von dem Abtriebsrad auf das zumindest eine Rad des Fahrzeugs zu dessen Antrieb zu übertragen. Bei dem Abtriebsrad kann es sich um ein Kettenrad, beispielsweise ein Kettenblatt, handeln. Das Abtriebsrad kann mittels eines Endlosumlaufelements, beispielsweise einer Kette, mit einem Rad des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt sein. In dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Abtriebsrad und dem angetriebenen Rad ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Freilauf vorgesehen, beispielsweise ein Nabenfreilauf. Der Freilauf ist sowohl mit dem angetriebenen Rad als auch mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden. Die Antriebseinrichtung kann ferner ein Gehäuse aufweisen, in dem einige oder auch alle Komponenten der Antriebseinrichtung aufgenommen sein können. Das Gehäuse kann an dem Fahrzeug so montiert sein, dass das Gehäuse sich an dem Fahrzeug abstützt. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein stationäres Bauteil handeln, welches im Betrieb der Antriebseinrichtung nicht bewegt wird.The present invention relates to a method for operating a drive device for a muscle-powered vehicle. The muscle-powered vehicle can be a single-track vehicle, for example a two-wheeler in the form of a pedelec or e-bike. The muscle-powered vehicle can alternatively be a multi-track vehicle, for example a tricycle or a vehicle with four wheels. The muscle-powered vehicle can also have a different design. The drive device has a pedal shaft to which pedals can be attached in order to apply a driver's muscle power to the pedal shaft. The drive device also comprises an output gear which can be mechanically operatively connected to a wheel of the muscle-powered vehicle, for example a rear wheel, in order to transmit a drive force from the output gear to the at least one wheel of the vehicle to drive it. The output gear can be a chain wheel, for example a chainring. The output gear can be mechanically coupled to a wheel of the vehicle by means of an endless circulating element, for example a chain. In the present embodiment, a freewheel, for example a hub freewheel, is provided in the torque transmission path between the driven wheel and the driven wheel. The freewheel is mechanically operatively connected to both the driven wheel and the driven wheel. The drive device can also have a housing in which some or all of the components of the drive device can be accommodated. The housing can be mounted on the vehicle in such a way that the housing is supported on the vehicle. The housing can be a stationary component that is not moved during operation of the drive device.

Darüber hinaus weist die Antriebseinrichtung ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe mit einem Abtrieb auf. Bei dem Planetengetriebe kann es sich um einen Minus-Planetenradsatz handeln. Das Planetengetriebe kann ein Sonnenrad, ein Hohlrad und mindestens ein von einem Planetenträger gehaltenes Planetenrad aufweisen, welches sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem Sonnenrad kämmt. Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung eine erste und eine zweite elektrische Maschine, die jeweils einen Stator und einen Rotor aufweisen können. Der jeweilige Stator kann an einem Gehäuse der Antriebseinrichtung drehfest festgesetzt sein. Die elektrische Maschine kann mit einer nicht gezeigten Batterieeinrichtung elektrisch verbunden sein und von dieser mit elektrischer Energie versorgt werden.In addition, the drive device has a superposition gear designed as a planetary gear with an output. The planetary gear can be a minus planetary gear set. The planetary gear can have a sun gear, a ring gear and at least one planet gear held by a planet carrier, which meshes with both the ring gear and the sun gear. In addition, the drive device comprises a first and a second electrical machine, each of which can have a stator and a rotor. The respective stator can be fixed in a rotationally fixed manner to a housing of the drive device. The electrical machine can be electrically connected to a battery device (not shown) and can be supplied with electrical energy by this.

Die Pedalwelle ist mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden. In einer Ausführungsform wird die mechanische Wirkverbindung der Pedalwelle mit dem Überlagerungsgetriebe dahingehend bereitgestellt, dass ein Freilauf in dem Drehmomentübertragungspfad von der Pedalwelle zu dem Überlagerungsgetriebe angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist die Pedalwelle mit dem Überlagerungsgetriebe permanent drehfest verbunden. Der Abtrieb des Überlagerungsgetriebes ist ferner mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden. Beispielsweise ist das Hohlrad des Überlagerungsgetriebes mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden, beispielsweise permanent drehfest verbunden. Darüber hinaus ist die erste elektrische Maschine mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden, beispielsweise über ein Vorübersetzungsgetriebe. Das Vorübersetzungsgetriebe kann einen oder mehrere Planetenradsätze aufweisen. Der oder die Planetenradsätze des Vorübersetzungsgetriebes können jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein. Die erste elektrische Maschine kann dem Einstellen der Trittfrequenz der Pedalwelle dienen. Die zweite elektrische Maschine ist mit Abtrieb des Überlagerungsgetriebes zur Drehmomentunterstützung des Fahrers mechanisch wirkverbunden.The pedal shaft is mechanically connected to the superposition gear, for example to the planet carrier of the superposition gear. In one embodiment, the mechanical The pedal shaft is operatively connected to the superposition gear in such a way that a freewheel is arranged in the torque transmission path from the pedal shaft to the superposition gear. In an alternative embodiment, the pedal shaft is permanently connected to the superposition gear in a rotationally fixed manner. The output of the superposition gear is also mechanically operatively connected to the output gear. For example, the ring gear of the superposition gear is mechanically operatively connected to the output gear, for example permanently connected in a rotationally fixed manner. In addition, the first electric machine is mechanically operatively connected to the superposition gear, for example to the sun gear of the superposition gear, for example via a pre-transmission gear. The pre-transmission gear can have one or more planetary gear sets. The planetary gear set or sets of the pre-transmission gear can each be designed as a minus planetary gear set. The first electric machine can be used to adjust the cadence of the pedal shaft. The second electric machine is mechanically operatively connected to the output of the superposition gear to provide torque support to the driver.

Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements in zumindest einer Bewegungsrichtung eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die mechanische Wirkverbindung kann einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird hingegen eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen.If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element in at least one direction of movement causes a reaction in the other element. For example, a mechanical operative connection can be provided by a positive or frictional connection. The mechanical operative connection can correspond to a meshing of corresponding teeth of the two elements. Additional elements, such as one or more spur gear stages, can be provided between the elements. A permanently rotationally fixed connection between two elements, on the other hand, is understood to mean a connection in which the two elements are rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as individual components that are rotationally fixed to one another or as one piece.

Zwischen zwei mechanisch wirkverbundenen Komponenten kann ein Freilauf vorgesehen sein, der bewirkt, dass eine Bewegung des einen Elements lediglich in eine Drehrichtung eine Reaktion des anderen Elements hervorruft, während bei einer Bewegung in einer entgegengesetzten Drehrichtung keine Reaktion des anderen Elements auftritt. Der Freilauf kann ein erstes und ein weiteres Element aufweisen, und so gestaltet sein, dass eine relative Drehung zwischen den Elementen des Freilaufs nur in einer ersten Richtung gestattet ist, während die Relativdrehung zwischen den Elementen in der zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung unterbunden wird. Zu diesem Zweck können Klinkenelemente, Verzahnungen oder Ähnliches vorgesehen sein, die optional gegeneinander verspannt sein können, um ineinander einzurasten. Der Aufbau des Freilaufs ist frei wählbar, solange die beschriebene Funktion des Freilaufs erfüllt wird.A freewheel can be provided between two mechanically connected components, which means that a movement of one element only in one direction of rotation causes a reaction in the other element, while a movement in an opposite direction of rotation does not result in any reaction from the other element. The freewheel can have a first and a further element and can be designed in such a way that a relative rotation between the elements of the freewheel is only permitted in a first direction, while the relative rotation between the elements in the direction opposite to the first direction is prevented. For this purpose, ratchet elements, gears or similar can be provided, which can optionally be braced against one another in order to engage with one another. The structure of the freewheel can be freely selected as long as the described function of the freewheel is fulfilled.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Erfassen einer Differenzdrehzahl am Freilauf zwischen Abtriebsrad und angetriebenen Rad des muskelbetriebenen Fahrzeugs. Hierfür kann auf innerhalb des Freilaufs vorhandene Sensorik zurückgegriffen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Vorliegen einer Differenzdrehzahl dadurch festgestellt werden, dass sowohl die Drehzahl des Abtriebsrads als auch die Drehzahl des angetriebenen Rads, beispielsweise mittels einem oder mehreren Sensoren, erfasst werden. Dabei kann entweder lediglich das Vorliegen einer Differenzdrehzahl binär ermittelt werden oder aber auch darüber hinaus die Höhe einer vorhandenen Differenzdrehzahl bestimmt werden. Beim Fahrradfahren ist man eine mechanische Gangschaltung gewohnt (Kettenschaltung oder Nabenschaltung), bei der es einen passenden Gang für eine angenehme Tretfrequenz gibt. Hört man spontan auf zu treten, hebt der Freilauf in der Hinterradnabe ab, die Kette kommt zum Stillstand. Das Fahrrad kann mit etwa konstanter Geschwindigkeit rollen, wobei beim Wiederantreten sofort die richtige Getriebeübersetzung wirksam ist, wenn der geschaltete Gang nicht verändert wurde. In anderen Worten ist bei einer herkömmlichen mechanischen Gangschaltung auch beim Vorliegen einer Differenzdrehzahl am Freilauf beim Wiederantreten sofort die richtige Getriebeübersetzung wirksam.The method of the present invention includes detecting a differential speed on the freewheel between the driven wheel and the driven wheel of the human-powered vehicle. Sensors present within the freewheel can be used for this purpose. Alternatively or additionally, the presence of a differential speed can be determined by detecting both the speed of the driven wheel and the speed of the driven wheel, for example using one or more sensors. In this case, either only the presence of a differential speed can be determined in binary form or the level of an existing differential speed can also be determined. When cycling, one is used to a mechanical gear shift (derailleur gear or hub gear) with a suitable gear for a comfortable pedaling frequency. If one suddenly stops pedaling, the freewheel in the rear wheel hub lifts off and the chain comes to a standstill. The bicycle can roll at a roughly constant speed, and when starting again, the correct gear ratio is immediately effective if the gear selected has not been changed. In other words, with a conventional mechanical gear shift, even if there is a difference in speed on the freewheel, the correct gear ratio is immediately effective when you start again.

Bei einer Antriebseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es hingegen keine mechanischen Gänge, sondern die erste elektrische Maschine dient zur Einstellung der passenden Trittfrequenz. Typischerweise steigt dabei die Drehzahl der ersten elektrischen Maschine mit der Fahrgeschwindigkeit betragsmäßig an. Hört der Fahrer bei einer derartigen Antriebseinrichtung jedoch auf zu treten, kommen normalerweise auch in der Antriebseinrichtung vorhandene elektrische Maschinen sowie die Kette zum Stillstand. Der Freilauf zwischen Abtriebsrad und angetriebenen Rad hebt demnach ab und weist eine Differenzdrehzahl zwischen dem angetriebenen Rad und dem Abtriebsrad auf. Fängt der Fahrer nun wieder an zu treten, muss die passende Drehzahl der elektrischen Maschinen erst wieder aufgebaut werden, was eine bestimmte Zeit benötigt, bis der Freilauf wieder greift. Während dieser Verzögerungszeit, also während der Freilauf eine Differenzdrehzahl aufweist, fehlt der Fahrwiderstand und es fühlt sich für den Fahrer so an, als ob er „ins Leere“ tritt, ohne ausreichend Gegendruck am Pedal zu spüren. Dies kann vom Fahrer als störend empfunden werden, da es nicht dem gewohnten Verhalten einer mechanischen Gangschaltung entspricht.In a drive device according to the present invention, however, there are no mechanical gears, but the first electric machine is used to set the appropriate pedal frequency. The speed of the first electric machine typically increases in magnitude with the driving speed. However, if the driver stops pedaling with such a drive device, the electric machines and the chain in the drive device normally also come to a standstill. The freewheel between the output gear and the driven gear therefore stops and has a differential speed between the driven gear and the output gear. If the driver now starts pedaling again, the appropriate speed of the electric machines must first be built up again, which takes a certain amount of time until the freewheel engages again. During this delay time, i.e. while the freewheel has a differential speed, there is no driving resistance and the driver feels as if he is pedaling "into the void" without feeling sufficient counterpressure on the pedal. The driver may find this annoying. found because it does not correspond to the usual behavior of a mechanical gear shift.

Das vorliegende Verfahren weist daher ferner das Erkennen eines Drehzahlanstiegs an der Pedalwelle aufgrund eines durch den Fahrer aufgebrachten Pedalmoments auf. In anderen Worten wird im Rahmen dieses Schritts erkannt, dass der Fahrer beginnt zu treten, während am Freilauf eine Differenzdrehzahl vorliegt. In solch einer Situation kann genau das oben beschriebene Problem auftreten, dass der Fahrer das Gefühl hat, „ins Leere“ zu treten, da die elektrischen Maschinen der Antriebseinrichtung eine gewisse Zeit benötigen, um das Abtriebsrad der Antriebseinrichtung so zu beschleunigen, dass am Freilauf keine Differenzdrehzahl mehr vorliegt. Zur Verhinderung solch eines für den Fahrer nachteiligen Zustands wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die zweite elektrische Maschine generatorisch betrieben, um den Gradienten der Drehzahl des Abtriebsrads zu begrenzen. Hierdurch kann mit der zweiten elektrischen Maschine als Ersatz für den Fahrwiderstand ein Bremsmoment erzeugt werden, wodurch der Fahrer am Pedal nahezu verzögerungsfrei einen Gegendruck spürt, wie er es von einem konventionellen Fahrrad gewohnt ist. Im Ergebnis kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung demnach ein Fahrverhalten für den Fahrer nachgebildet werden, das dem Fahrverhalten einer mechanischen Gangschaltung entspricht.The present method therefore further comprises detecting an increase in the speed of the pedal shaft due to a pedal torque applied by the driver. In other words, this step detects that the driver begins to pedal while there is a difference in speed on the freewheel. In such a situation, the problem described above can occur, namely that the driver has the feeling of pedaling "into the void" because the electric machines of the drive device require a certain amount of time to accelerate the output gear of the drive device so that there is no longer a difference in speed on the freewheel. To prevent such a situation, which is disadvantageous for the driver, the second electric machine is operated as a generator in the present invention in order to limit the gradient of the speed of the output gear. As a result, the second electric machine can be used to generate a braking torque as a substitute for the driving resistance, whereby the driver feels a counterpressure on the pedal almost without delay, as he is used to on a conventional bicycle. As a result, the present invention can simulate a driving behavior for the driver that corresponds to the driving behavior of a mechanical gear shift.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Erfassen einer Differenzdrehzahl am Freilauf dabei das Erfassen eines Zustands, bei dem sich das mit dem Freilauf mechanisch wirkverbundene Rad dreht, während das mit dem Freilauf mechanisch wirkverbundene Abtriebsrad stillsteht. In anderen Worten wird das vorliegende Verfahren im Rahmen dieser Ausführungsform dann ausgeführt, wenn der Fahrer aufgehört hat zu pedalieren und demnach die Drehzahlen innerhalb der Antriebseinrichtung 0 betragen. Das Fahrrad rollt dennoch weiter, beispielsweise mit konstanter Geschwindigkeit. Gerade in solch einer Situation ist das vorliegende Verfahren vorteilhaft für den Fahrer, da die Höhe der Differenzdrehzahl am Freilauf besonders hoch sein kann, beispielsweise wenn das Fahrrad mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, beispielsweise größer 15 km/h, vor allem größer 20 km/h, und im Rahmen einer Ausführungsform größer 25 km/h, rollt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Erfassen einer Differenzdrehzahl am Freilauf jedoch auch das Erfassen eines Zustands umfassen, bei dem sich das mit dem Freilauf mechanisch wirkverbundene Abtriebsrad dreht, dessen Drehgeschwindigkeit jedoch geringer als die Drehgeschwindigkeit des mit dem Freilauf mechanisch wirkverbundenen Rades ist. Auch in einer derartigen Situation kann das vorliegende Verfahren zu einem für den Fahrer vorteilhaften Fahrgefühl führen.Within the scope of one embodiment, detecting a differential speed at the freewheel includes detecting a state in which the wheel mechanically connected to the freewheel is rotating while the output wheel mechanically connected to the freewheel is stationary. In other words, within the scope of this embodiment, the present method is carried out when the rider has stopped pedaling and the speeds within the drive device are therefore 0. The bicycle continues to roll, for example at a constant speed. It is precisely in such a situation that the present method is advantageous for the rider, since the level of the differential speed at the freewheel can be particularly high, for example when the bicycle is rolling at a relatively high speed, for example greater than 15 km/h, in particular greater than 20 km/h, and within the scope of one embodiment greater than 25 km/h. In an alternative embodiment, however, the detection of a differential speed on the freewheel can also include the detection of a state in which the output wheel mechanically connected to the freewheel rotates, but whose rotational speed is lower than the rotational speed of the wheel mechanically connected to the freewheel. Even in such a situation, the present method can lead to a driving experience that is advantageous for the driver.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Betreiben der ersten elektrischen Maschine zum Abstützen des Pedalmoments des Fahrers. Dabei kann die erste elektrische Maschine derart betrieben werden, dass sie bis zum Erreichen einer Soll-Trittfrequenz, also einer Soll-Drehzahl der Pedalwelle, das Pedalmoment des Fahrers lediglich abstützt und kein motorisches Moment derart aufbringt, dass die Drehzahl der ersten elektrischen Maschine erhöht wird. Die Drehzahl der ersten elektrischen Maschine kann demnach beispielsweise bis zum Erreichen der Soll-Trittfrequenz der Pedalwelle die Geschwindigkeit von 0 aufweisen.In one embodiment, the method includes operating the first electric machine to support the driver's pedal torque. The first electric machine can be operated in such a way that it only supports the driver's pedal torque until a target cadence, i.e. a target speed of the pedal shaft, is reached and does not apply a motor torque such that the speed of the first electric machine is increased. The speed of the first electric machine can therefore have a speed of 0, for example, until the target cadence of the pedal shaft is reached.

Weist die Pedalwelle hingegen die Soll-Drehzahl auf und wurde somit auf die Soll-Trittfrequenz beschleunigt, kann die erste elektrische Maschine anschließend derart betrieben werden, dass sie über das Aufbringen des Stützmoments zum Abstützen des Pedalmoments des Fahrers hinaus selbst auch ein motorisches Moment aufbringt, mit welchem sie auf eine Drehzahl betragsmäßig größer 0 beschleunigt wird. In anderen Worten kann im Rahmen dieser Ausführungsform die erste elektrische Maschine motorisch betrieben werden, um deren Drehzahl und damit auch die Drehzahl einer Komponente des Überlagerungsgetriebes, beispielsweise des Sonnenrads des Überlagerungsgetriebes, mit der die erste elektrische Maschine mechanisch wirkverbunden ist, zu erhöhen, um so eine Trittfrequenz der Pedalwelle konstant zu halten. Ein derartiges Verfahren kann auf Basis der Annahme erfolgen, dass das durch den Fahrer auf die Pedale aufgeprägte Pedalmoment konstant ist.If, however, the pedal shaft has the target speed and has thus been accelerated to the target cadence, the first electric machine can then be operated in such a way that, in addition to applying the support torque to support the driver's pedal torque, it also applies a motor torque itself, with which it is accelerated to a speed greater than 0. In other words, within the scope of this embodiment, the first electric machine can be operated as a motor in order to increase its speed and thus also the speed of a component of the superposition gear, for example the sun gear of the superposition gear, with which the first electric machine is mechanically operatively connected, in order to keep a cadence of the pedal shaft constant. Such a method can be carried out on the basis of the assumption that the pedal torque impressed on the pedals by the driver is constant.

Dabei kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung das generatorische Betreiben der zweiten elektrischen Maschine dann erfolgen, beispielsweise nur dann erfolgen, wenn die Pedalwelle eine konstante Soll-Trittfrequenz aufweist. In anderen Worten kann das generatorische Betreiben der zweiten elektrischen Maschine im Rahmen einer Ausführungsform nur dann erfolgen, wenn auch die erste elektrische Maschine nicht nur ein Pedalmoment abstützt, sondern selbst auch motorisch betrieben wird, um deren Drehzahl zu erhöhen. Die zweite elektrische Maschine kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei derart generatorisch betrieben werden, dass die für das Betreiben der Pedalwelle bei der Soll-Trittfrequenz erforderliche Erhöhung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine einen vorbestimmten Gradienten nicht überschreitet.In the context of the present invention, the generator operation of the second electrical machine can take place, for example, only when the pedal shaft has a constant target cadence. In other words, in one embodiment, the generator operation of the second electrical machine can only take place when the first electrical machine not only supports a pedal torque, but is also itself operated as a motor in order to increase its speed. In the context of the present invention, the second electrical machine can be operated as a generator in such a way that the increase in the speed of the first electrical machine required to operate the pedal shaft at the target cadence does not exceed a predetermined gradient.

Beispielsweise wird die zweite elektrische Maschine derart generatorisch betrieben, dass der Drehzahlgradient des Abtriebsrads einen vorbestimmten Gradienten nicht überschreitet. Dies hat zur Folge, dass der Drehzahlgradient der ersten elektrischen Maschine einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Der vorbestimmte Wert des Gradienten der Abtriebsdrehzahl kann dabei derart ausgewählt werden, dass der sich hieraus ergebende vorbestimmte Wert des Gradienten der ersten elektrischen Maschine einem Wert entspricht, für welchen die erste elektrische Maschine ausgelegt ist. In anderen Worten kann im Rahmen einer Ausführungsform die zweite elektrische Maschine derart generatorisch betrieben werden, dass sich ein Gradient bei der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine einstellt, welcher durch die erste elektrische Maschine derart bereitgestellt werden kann, dass diese dabei noch ausreichend das Pedalmoment des Fahrers abstützt, ohne dass dieser das Gefühl hat, „ins Leere“ zu treten. So kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass das Fahrgefühl eines Fahrers jenem einer herkömmlichen mechanischen Schaltung entspricht.For example, the second electric machine is operated as a generator in such a way that the speed gradient of the output gear reaches a predetermined does not exceed a certain gradient. This means that the speed gradient of the first electrical machine does not exceed a predetermined value. The predetermined value of the gradient of the output speed can be selected such that the resulting predetermined value of the gradient of the first electrical machine corresponds to a value for which the first electrical machine is designed. In other words, within the scope of one embodiment, the second electrical machine can be operated as a generator in such a way that a gradient is established in the speed of the first electrical machine, which gradient can be provided by the first electrical machine in such a way that it still sufficiently supports the driver's pedal torque without the driver having the feeling of "pedaling into the void". In this way, it can be easily ensured that the driver's driving experience corresponds to that of a conventional mechanical gearshift.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Erfassen einer Differenzdrehzahl am Freilauf das Ermitteln einer Differenzdrehzahlhöhe. Wird im Rahmen dieses Schritts erfasst, dass eine Synchrondrehzahl vorliegt, kann das Verfahren beendet werden. Wird hingegen erfasst, dass sich die Differenzdrehzahl am Freilauf kurz vor der Synchrondrehzahl befindet, kann im Rahmen dieser Ausführungsform das durch das generatorische Betreiben der zweiten elektrischen Maschine erzeugte Bremsmoment erhöht werden. So kann im Rahmen dieser Ausführungsform sichergestellt werden, dass der Synchronpunkt des Freilaufs sanfter und akustisch weniger auffällig erreicht wird.In one embodiment, detecting a differential speed on the freewheel includes determining a differential speed level. If it is detected in this step that a synchronous speed is present, the method can be ended. If, however, it is detected that the differential speed on the freewheel is just before the synchronous speed, the braking torque generated by the generator operation of the second electric machine can be increased in this embodiment. In this embodiment, it can thus be ensured that the synchronous point of the freewheel is reached more gently and with less acoustical noise.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug. Die Antriebseinrichtung weist eine Pedalwelle zur Aufnahme einer Muskelkraft, ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe mit einem Abtrieb, ein Abtriebsrad, eine erste und eine zweite elektrische Maschine sowie eine Steuereinrichtung auf. Die Pedalwelle ist mit dem Überlagerungsgetriebe mechanisch wirkverbunden. Der Abtrieb des Überlagerungsgetriebes ist mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden. Die erste elektrische Maschine ist mit dem Überlagerungsgetriebe zum Einstellen einer Trittfrequenz mechanisch wirkverbunden. Die zweite elektrische Maschine ist mit dem Abtrieb des Überlagerungsgetriebes zur Drehmomentunterstützung des Fahrers mechanisch wirkverbunden. Die Steuereinrichtung ist mit der ersten und zweiten elektrischen Maschine verbunden und eingerichtet, um das Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.The present invention further relates to a drive device for a human-powered vehicle. The drive device has a pedal shaft for absorbing muscle power, a superposition gear designed as a planetary gear with an output, an output gear, a first and a second electric machine and a control device. The pedal shaft is mechanically operatively connected to the superposition gear. The output of the superposition gear is mechanically operatively connected to the output gear. The first electric machine is mechanically operatively connected to the superposition gear for setting a cadence. The second electric machine is mechanically operatively connected to the output of the superposition gear for torque support of the driver. The control device is connected to the first and second electric machine and set up to carry out the method according to one of the previously described embodiments.

Hierfür kann die Steuereinrichtung ein oder mehrere Schnittstellen aufweisen, über welche sie mit den elektrischen Maschinen verbunden ist. Die eine oder mehreren Schnittstellen können als Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle ausgebildet sein, um die elektrische Maschine zu steuern. Die Steuereinrichtung kann in einem Gehäuse der Antriebseinrichtung und/oder außerhalb eines Gehäuses der Antriebseinrichtung vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann einen oder mehrere Mikroprozessoren aufweisen, die eingerichtet, also spezifisch programmiert, sein können, um das Verfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Hinsichtlich der Ausgestaltung und Vorteile der einzelnen Merkmale der Antriebseinrichtung wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung verwiesen.For this purpose, the control device can have one or more interfaces via which it is connected to the electrical machines. The one or more interfaces can be designed as input and/or output interfaces in order to control the electrical machine. The control device can be provided in a housing of the drive device and/or outside a housing of the drive device. The control device can have one or more microprocessors that can be set up, i.e. specifically programmed, to carry out the method according to one of the previously described embodiments. With regard to the design and advantages of the individual features of the drive device, reference is made to the above statements in connection with the method for operating the drive device.

Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Pedalwelle mit einem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes mechanisch wirkverbunden, beispielsweise über einen Freilauf. Die erste elektrische Maschine kann mit einem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Vorübersetzungsgetriebe. Die zweite elektrische Maschine kann mit dem Abtriebsrad und mit einem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise über ein Stirnradgetriebe. Die erste elektrische Maschine kann koaxial zur Pedalwelle und die zweite elektrische Maschine kann achsparallel beabstandet zur Pedalwelle angeordnet sein.In one embodiment, the pedal shaft is mechanically operatively connected to a planet carrier of the superposition gear, for example via a freewheel. The first electric machine can be mechanically operatively connected to a sun gear of the superposition gear, for example via a pre-transmission gear designed as a planetary gear. The second electric machine can be mechanically operatively connected to the output gear and to a ring gear of the superposition gear, for example via a spur gear. The first electric machine can be arranged coaxially to the pedal shaft and the second electric machine can be arranged axially parallel and spaced apart from the pedal shaft.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug mit mindestens zwei Rädern und einer Antriebseinrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Abtriebsrad der Antriebseinrichtung ist über ein Kraftübertragungselement und einen Freilauf, beispielsweise einen Nabenfreilauf, mit einem der Räder zum Antrieb des Fahrzeugs gekoppelt. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Zweirad, beispielsweise ein Pedelec oder E-Bike, handeln, wie oben ausgeführt. Hinsichtlich des Verständnisses und der Vorteile der einzelnen Merkmale wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Ausführungsformen des Verfahrens zum Betreiben der Antriebseinrichtung verwiesen.

1 zeigt eine Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Antriebseinrichtung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt Drehzahlverläufe von unterschiedlichen Komponenten der Antriebseinrichtung aus 1 beim Ausführen des Verfahrens aus 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt Drehzahlverläufe von unterschiedlichen Komponenten der Antriebseinrichtung aus 1 beim Ausführen des Verfahrens aus 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

The present invention further relates to a vehicle with at least two wheels and a drive device according to one of the previously described embodiments. The output wheel of the drive device is coupled to one of the wheels for driving the vehicle via a power transmission element and a freewheel, for example a hub freewheel. The vehicle can be a two-wheeler, for example a pedelec or e-bike, as explained above. With regard to the understanding and advantages of the individual features, reference is made to the above statements in connection with the embodiments of the method for operating the drive device.

1 shows a drive device for a human-powered vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 shows a schematic flow chart of a method for operating the drive device from 1 according to an embodiment of the present invention.
3 shows speed curves of different components of the drive system 1 when executing the procedure 2 according to an embodiment of the present invention.
4 shows speed curves of different components of the drive system 1 when executing the procedure 2 according to another embodiment of the present invention.

1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 für ein muskelbetriebenes Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst eine Pedalwelle 2 sowie ein Gehäuse 3. An der Pedalwelle 2 sind Pedale 4 permanent drehfest montiert, über welche ein Fahrer des muskelbetriebenen Fahrzeugs ein Drehmoment in die Antriebseinrichtung 1 einleiten kann. Das Gehäuse 3 der Antriebseinrichtung 1 kann an einem Rahmen des muskelbetriebenen Fahrzeugs befestigt werden. Bei dem muskelbetriebenen Fahrzeug handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform um ein Fahrrad, beispielsweise um ein Pedelec. Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung 1 ein Abtriebsrad 5, welches als Kettenblatt ausgebildet sein kann, um die Antriebseinrichtung 1 mit einem lediglich schematisch dargestellten Hinterrad 42 des Fahrrads mechanisch wirkzuverbinden, beispielsweise über eine Kette oder einen Riemen. In dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Abtriebsrad 5 und dem Hinterrad 42 ist in dabei ein Freilauf 41 vorgesehen, in der vorliegenden Ausführungsform ein Nabenfreilauf. 1 shows a drive device 1 for a human-powered vehicle according to an embodiment of the present invention. The drive device 1 comprises a pedal shaft 2 and a housing 3. Pedals 4 are permanently mounted on the pedal shaft 2 in a rotationally fixed manner, via which a driver of the human-powered vehicle can introduce a torque into the drive device 1. The housing 3 of the drive device 1 can be attached to a frame of the human-powered vehicle. In the present embodiment, the human-powered vehicle is a bicycle, for example a pedelec. In addition, the drive device 1 comprises an output gear 5, which can be designed as a chainring in order to mechanically connect the drive device 1 to a rear wheel 42 of the bicycle (shown only schematically), for example via a chain or a belt. In the torque transmission path between the output gear 5 and the rear wheel 42, a freewheel 41 is provided, in the present embodiment a hub freewheel.

Die Antriebseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe 6 auf, das koaxial zur Pedalwelle 2 angeordnet ist. Das Überlagerungsgetriebe 6 umfasst ein Sonnenrad 7, einen Planetenträger 8, auf dem Planetenräder 9 drehbar gelagert sind, und ein Hohlrad 10. Das Hohlrad 10 bildet in der vorliegenden Ausführungsform einen Abtrieb des Überlagerungsgetriebes 6 aus. Die Pedalwelle 2 ist mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 mechanisch wirkverbunden. In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die mechanische Wirkverbindung über einen Freilauf 11. Das Abtriebsrad 5 ist mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 permanent drehfest verbunden. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 1 eine erste elektrische Maschine 12 und eine zweite elektrische Maschine 13. Die erste elektrische Maschine 12 umfasst einen Stator 14 sowie einen Rotor 15. Die zweite elektrische Maschine 13 umfasst ebenfalls einen Stator 16 sowie einen Rotor 17. Die erste elektrische Maschine 12 ist koaxial zur Pedalwelle 2 angeordnet, während die zweite elektrische Maschine 13 achsparallel beabstandet zur Pedalwelle 2 angeordnet ist. Dabei sind die Statoren 14 und 16 der ersten 12 beziehungsweise zweiten elektrischen Maschine 13 jeweils am Gehäuse 3 permanent drehfest festgesetzt. Die Rotoren 15 beziehungsweise 17 der ersten 12 beziehungsweise zweiten elektrischen Maschine 13 sind jeweils koaxial zu den Statoren 14 beziehungsweise 16 und drehbar innerhalb derselben vorgesehen.The drive device 1 according to the present embodiment has a superposition gear 6 designed as a planetary gear, which is arranged coaxially to the pedal shaft 2. The superposition gear 6 comprises a sun gear 7, a planet carrier 8, on which planet gears 9 are rotatably mounted, and a ring gear 10. In the present embodiment, the ring gear 10 forms an output of the superposition gear 6. The pedal shaft 2 is mechanically operatively connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6. In the present embodiment, the mechanical operative connection is made via a freewheel 11. The output gear 5 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the ring gear 10 of the superposition gear 6. The drive device 1 further comprises a first electric machine 12 and a second electric machine 13. The first electric machine 12 comprises a stator 14 and a rotor 15. The second electric machine 13 also comprises a stator 16 and a rotor 17. The first electric machine 12 is arranged coaxially to the pedal shaft 2, while the second electric machine 13 is arranged axially parallel and spaced from the pedal shaft 2. The stators 14 and 16 of the first 12 and second electric machines 13 are each permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. The rotors 15 and 17 of the first 12 and second electric machines 13 are each coaxial to the stators 14 and 16 and are rotatable within them.

Der Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12 ist mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 in der vorliegenden Ausführungsform über ein Vorübersetzungsgetriebe 18 mechanisch wirkverbunden. Das Vorübersetzungsgetriebe 18 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Planetenradsatz 19 und einen zweiten Planetenradsatz 20 auf. Die Planetenradsätze 19 und 20 weisen jeweils ein Sonnenrad 21 beziehungsweise 22, einen Planetenträger 23 beziehungsweise 24 mit einem darauf jeweils drehbar gelagerten Planetenrad 25 beziehungsweise 26 sowie ein Hohlrad 27 beziehungsweise 28 auf. Die Hohlräder 27 beziehungsweise 28 des ersten 19 beziehungsweise zweiten Planetenradsatzes 20 des Vorübersetzungsgetriebes 18 sind jeweils permanent drehfest am Gehäuse 3 festgesetzt. Der Planetenträger 23 des ersten Planetenradsatzes 19 des Vorübersetzungsgetriebes 18 ist permanent drehfest mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 verbunden. Das Sonnenrad 21 des ersten Planetenradsatzes 19 des Vorübersetzungsgetriebes 18 ist permanent drehfest mit dem Planetenträger 24 des zweiten Planetenradsatzes 20 des Vorübersetzungsgetriebes 18 verbunden. Das Sonnenrad 22 des zweiten Planetenradsatzes 20 des Vorübersetzungsgetriebes 18 ist permanent drehfest mit dem Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12 verbunden.The rotor 15 of the first electric machine 12 is mechanically operatively connected to the sun gear 7 of the superposition gear 6 in the present embodiment via a pre-transmission gear 18. The pre-transmission gear 18 in the present embodiment has a first planetary gear set 19 and a second planetary gear set 20. The planetary gear sets 19 and 20 each have a sun gear 21 or 22, a planet carrier 23 or 24 with a planet gear 25 or 26 rotatably mounted thereon, and a ring gear 27 or 28. The ring gears 27 or 28 of the first 19 or second planetary gear set 20 of the pre-transmission gear 18 are each permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. The planet carrier 23 of the first planetary gear set 19 of the pre-transmission gear 18 is permanently connected to the sun gear 7 of the superposition gear 6 in a rotationally fixed manner. The sun gear 21 of the first planetary gear set 19 of the pre-reduction gear 18 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier 24 of the second planetary gear set 20 of the pre-reduction gear 18. The sun gear 22 of the second planetary gear set 20 of the pre-reduction gear 18 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor 15 of the first electric machine 12.

Der Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 13 ist über eine Vorübersetzung 29 und ein Stirnradgetriebe 30 mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 mechanisch wirkverbunden. Die Vorübersetzung 29 ist dabei in der vorliegenden Ausführungsform als Planetenradsatz ausgebildet, der ein Sonnenrad 31, einen Planetenträger 32 mit einem darauf drehbar gelagerten Planetenrad 33 sowie ein Hohlrad 34 aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Hohlrad 34 permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt und das Sonnenrad 31 permanent drehfest mit dem Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 13 verbunden. Der Planetenträger 32 der Vorübersetzung 29 ist über das Stirnradgetriebe 30 mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 beziehungsweise dem Antriebsrad 5 mechanisch wirkverbunden.The rotor 17 of the second electrical machine 13 is mechanically operatively connected to the ring gear 10 of the superposition gear 6 via a pre-transmission 29 and a spur gear 30. In the present embodiment, the pre-transmission 29 is designed as a planetary gear set which has a sun gear 31, a planet carrier 32 with a planet gear 33 rotatably mounted thereon, and a ring gear 34. In the present embodiment, the ring gear 34 is permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner and the sun gear 31 is permanently connected to the rotor 17 of the second electrical machine 13 in a rotationally fixed manner. The planet carrier 32 of the pre-transmission 29 is mechanically operatively connected to the ring gear 10 of the superposition gear 6 or the drive wheel 5 via the spur gear 30.

Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung 1 eine Steuereinrichtung 40 zum Steuern der ersten 12 beziehungsweise zweiten elektrischen Maschine 13. Hierfür sind die elektrischen Maschinen 12 beziehungsweise 13 mit der Steuereinrichtung 40 jeweils über eine geeignete Schnittstelle verbunden. Die Steuereinrichtung 40 umfasst einen Mikroprozessor, der eingerichtet ist, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren zum Betreiben der in 1 gezeigten Antriebseinrichtung 1 auszuführen.In addition, the drive device 1 comprises a control device 40 for controlling the first 12 or second electrical machine 13. For this purpose, the electrical machines 12 or 13 are each connected to the control device 40 via a suitable interface. The control device 40 comprises a microprocessor which is designed to control the control system described below with reference to 2 described procedures for operating the 1 shown drive device 1.

Ausgangspunkt für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Zustand, bei dem das Fahrrad mit der Antriebseinrichtung 1 mit konstanter Geschwindigkeit, beispielsweise mit 25 km/h, rollt, beispielsweise leicht bergab rollt. Alle Drehzahlen in der Antriebseinrichtung 1 sind 0, da der Fahrer aufgehört hat zu treten und demnach kein Pedalmoment über die Pedale 4 auf die Pedalwelle 2 aufbringt. Ein derartiger Zustand ist in 3 für Zeitpunkte t < t1 gezeigt. Die Drehzahl nR des Hinterrads 42 ist konstant und ≥ 0, während die Drehzahl nA des Abtriebsrads 5, die Drehzahl nK der Pedalwelle 2 und die Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 gleich 0 sind. Aufgrund der Drehzahl nR des Hinterrads 42, die größer 0 ist, und der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5, die gleich 0 ist, liegt am Freilauf 41 eine Differenzdrehzahl vor.The starting point for the method of the present invention is a state in which the bicycle with the drive device 1 rolls at a constant speed, for example at 25 km/h, for example rolling slightly downhill. All speeds in the drive device 1 are 0, since the rider has stopped pedaling and therefore does not apply any pedal torque to the pedal shaft 2 via the pedals 4. Such a state is in 3 for times t < t1. The speed nR of the rear wheel 42 is constant and ≥ 0, while the speed nA of the output gear 5, the speed nK of the pedal shaft 2 and the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 are equal to 0. Due to the speed nR of the rear wheel 42, which is greater than 0, and the speed nA of the output gear 5, which is equal to 0, there is a difference in speed at the freewheel 41.

In einem ersten Schritt I des in 2 gezeigten Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird genau solch ein Zustand erfasst, bei dem eine Differenzdrehzahl am Freilauf 41 vorliegt. Hierfür ist mit der Steuereinrichtung 40 ein Sensor 43 verbunden, der die Drehzahl nR des Hinterrads 42 misst. Ebenfalls ist mit der Steuereinrichtung 40 ein Sensor 43 verbunden, welcher die Drehzahl des Abtriebsrads 5 misst. Auf Basis der Messgrößen dieser Sensoren kann die Steuereinrichtung 40 ermitteln, ob am Freilauf 41 eine Differenzdrehzahl vorliegt. Im Rahmen der in 2 gezeigten Ausführungsform wird in dem Schritt I ermittelt, ob ein Zustand vorliegt, bei dem sich das Hinterrad 42 dreht, also dessen Drehzahl nR größer 0 ist, während das Abtriebsrad 5 stillsteht, also dessen Drehzahl nA gleich 0 ist.In a first step I of the 2 In the method of the present invention shown, exactly such a state is detected in which a differential speed is present at the freewheel 41. For this purpose, a sensor 43 is connected to the control device 40, which measures the speed nR of the rear wheel 42. A sensor 43 is also connected to the control device 40, which measures the speed of the output gear 5. Based on the measured values of these sensors, the control device 40 can determine whether a differential speed is present at the freewheel 41. As part of the 2 In the embodiment shown, it is determined in step I whether a state exists in which the rear wheel 42 rotates, i.e. its speed nR is greater than 0, while the output wheel 5 is stationary, i.e. its speed nA is equal to 0.

Bei Vorliegen einer Differenzdrehzahl am Freilauf 41 wird daraufhin die Drehzahl nK der Pedalwelle 2 überwacht. In einem Schritt II wird erkannt, wenn ein Fahrer zu treten beginnt und damit ein Pedalmoment über die Pedale 4 auf die Pedalwelle 2 aufprägt. Dies führt zu einem Anstieg der Drehzahl nK der Pedalwelle 2, wie in 3 für einen Zeitpunkt zu einer Zeit t > t1 gezeigt.If there is a difference in speed at the freewheel 41, the speed nK of the pedal shaft 2 is then monitored. In a step II, it is detected when a driver begins to pedal and thus imposes a pedal torque on the pedal shaft 2 via the pedals 4. This leads to an increase in the speed nK of the pedal shaft 2, as in 3 for a point in time at a time t > t1.

Bei Erkennen eines Drehzahlanstiegs an der Pedalwelle 2 im Schritt II wird anschließend die erste elektrische Maschine 12 über die Steuereinrichtung 40 in einem Schritt III derart betrieben, dass die erste elektrische Maschine 12 das Pedalmoment des Fahrers, welches über die Pedale 4 auf die Pedalwelle 2 aufgeprägt wird, abstützt. Durch ein derartiges Ansteuern der ersten elektrischen Maschine 12 über die Steuereinrichtung 40 wird verhindert, dass sich die erste elektrische Maschine 12 auf Grund des durch den Fahrer aufgebrachten Moments zu drehen beginnt. Vor allem wird derart verhindert, dass die erste elektrische Maschine 12 beginnt, sich in Vorwärtsrichtung zu drehen, was zur Folge hätte, dass sich die Drehgeschwindigkeit nA des Abtriebsrads 5 nicht erhöhen würde. Solch ein unerwünschtes Vorwärtsdrehen der ersten elektrischen Maschine 12 kann alternativ auch verhindert werden, indem ein in 1 nicht gezeigter Freilauf in den Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 und dem Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12 integriert wird, welcher mechanisch solch eine unerwünschte Vorwärtsdrehung unterbindet. Wie in 3 gezeigt, kann durch das Ansteuern der ersten elektrischen Maschine 12 zum Abstützen des Pedalmoments des Fahrers verhindert werden, dass sich das Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 anfängt zu drehen. Die Drehzahl nS des Sonnenrads 7 bleibt damit zunächst auch für Zeitpunkte t > t1 bei 0.When an increase in speed is detected on the pedal shaft 2 in step II, the first electric machine 12 is then operated via the control device 40 in a step III in such a way that the first electric machine 12 supports the pedal torque of the driver, which is impressed onto the pedal shaft 2 via the pedals 4. By controlling the first electric machine 12 in this way via the control device 40, the first electric machine 12 is prevented from starting to rotate due to the torque applied by the driver. In particular, this prevents the first electric machine 12 from starting to rotate in the forward direction, which would result in the rotational speed nA of the output gear 5 not increasing. Such an undesirable forward rotation of the first electric machine 12 can alternatively also be prevented by a 1 not shown freewheel is integrated into the torque transmission path between the sun gear 7 of the superposition gear 6 and the rotor 15 of the first electric machine 12, which mechanically prevents such an undesirable forward rotation. As in 3 As shown, by controlling the first electric machine 12 to support the driver's pedal torque, the sun gear 7 of the superposition gear 6 can be prevented from starting to rotate. The speed nS of the sun gear 7 therefore initially remains at 0 for times t > t1.

Durch das Abstützen des Drehmoments des Fahrers, welches auf die Pedalwelle 2 aufgeprägt wird, durch die erste elektrische Maschine 12 entsteht am Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 jedoch ein Drehmoment, welches das Abtriebsrad 5 beziehungsweise die zweite elektrische Maschine 13 beschleunigt. Daher nimmt die Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 zu. Die Massenträgheit der zweiten elektrischen Maschine 13 stützt das auf die Pedalwelle 2 aufgebrachte Pedalmoment dabei automatisch ab. Die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 nimmt in diesem Zusammenhang entsprechend der sogenannten „Willis-Gleichung“ am Planetensatz 6 derart zu, dass die Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 stärker als die Drehzahl nK der Pedalwelle 2 ansteigt. Dies ist in 3 daran zu sehen, dass der Gradient der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 in dem Zeitraum zwischen t1 und t2 größer als der Gradient der Drehzahl nK der Pedalwelle 2 ist.However, by supporting the driver's torque, which is applied to the pedal shaft 2, by the first electric machine 12, a torque is generated on the ring gear 10 of the superposition gear 6, which accelerates the output gear 5 or the second electric machine 13. Therefore, the speed nA of the output gear 5 increases. The mass inertia of the second electric machine 13 automatically supports the pedal torque applied to the pedal shaft 2. In this context, the speed of the second electric machine 13 increases in accordance with the so-called "Willis equation" on the planetary gear set 6 in such a way that the speed nA of the output gear 5 increases more than the speed nK of the pedal shaft 2. This is in 3 This can be seen from the fact that the gradient of the rotational speed nA of the output gear 5 in the period between t1 and t2 is greater than the gradient of the rotational speed nK of the pedal shaft 2.

Beim Zeitpunkt t2 hat der Fahrer eine vordefinierte Soll-Trittfrequenz erreicht, die sodann als konstant angenommen wird. Der Gradient der Drehzahl nK der Pedalwelle 2 ist zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 recht hoch, wobei die Soll-Trittfrequenz dabei beispielsweise bereits in etwa nur einer viertel Pedalumdrehung erreicht werden kann. Noch höher als der Gradient der Drehzahl nK der Pedalwelle 2 ist hingegen der Gradient der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 aufgrund der sogenannten Willis-Gleichung, welche den kinematischen Zusammenhang an dem als Planetenradsatz ausgebildeten Überlagerungsgetriebe 6 beschreibt.At time t2, the rider has reached a predefined target cadence, which is then assumed to be constant. The gradient of the speed nK of the pedal shaft 2 is quite high between times t1 and t2, whereby the target cadence can be reached in just about a quarter of a pedal revolution, for example. The gradient of the speed nA of the output gear 5, however, is even higher than the gradient of the speed nK of the pedal shaft 2 due to the so-called Willis equation, which describes the kinematic relationship in the superposition gear 6 designed as a planetary gear set.

Ab dem Zeitpunkt t2 würde die Drehzahl nK der Pedalwelle 2 weiter zunehmen, was aber nicht gewünscht ist. Um die Kurbeldrehzahl nK konstant zu halten, wird daher in Schritt III die erste elektrische Maschine 12 durch die Steuereinrichtung 40 derart angesteuert, dass diese zusätzlich zum Abstützmoment noch ein motorisches Moment aufbringt, um die eigene Trägheitsmasse zu beschleunigen. Wie in 3 gezeigt, führt dies ab dem Zeitpunkt t2 zu einer betragsmäßigen Erhöhung der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6. Der maximal mögliche Drehzahlgradient der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 ist jedoch begrenzt, da das maximal mögliche motorische Moment der ersten elektrischen Maschine 12 begrenzt ist. In anderen Worten ist die maximale Verstellgeschwindigkeit der Übersetzung der Antriebseinrichtung 1 begrenzt. Vom Stillstand zu Zeitpunkten kleiner t1 bis zu einer Rollgeschwindigkeit nR von beispielsweise 25 km/h ist ein großer Verstellbereich der Übersetzung zu durchfahren, was Zeit benötigt. Diese Verstellung der Übersetzung der Antriebseinrichtung 1 erfolgt durch betragsmäßige Erhöhung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 12.From time t2, the speed nK of the pedal shaft 2 would continue to increase, which is not desired. In order to keep the crank speed nK constant, the first electric machine 12 is controlled by the control device 40 in step III in such a way that controlled in such a way that, in addition to the support torque, it also applies a motor torque in order to accelerate its own inertial mass. As in 3 As shown, this leads to an increase in the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 from time t2. However, the maximum possible speed gradient of the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 is limited because the maximum possible motor torque of the first electric machine 12 is limited. In other words, the maximum adjustment speed of the gear ratio of the drive device 1 is limited. From standstill at times less than t1 up to a rolling speed nR of, for example, 25 km/h, a large adjustment range of the gear ratio must be traversed, which takes time. This adjustment of the gear ratio of the drive device 1 takes place by increasing the speed of the first electric machine 12.

Wie in 3 gezeigt, nimmt ab dem Zeitpunkt t2 die Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 betragsmäßig weiter zu, weil auch die Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 zunimmt. Die Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 nimmt zu, weil das Pedalmoment des Fahrers den Abtrieb 5 mit angebundener zweiter elektrischer Maschine 13 beschleunigt. Soll die Drehzahl nK der Pedalwelle 2 konstant gehalten werden, ist der Gradient der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 höher als der Gradient der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5. Sollte der Gradient der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 jedoch so hoch werden, dass der zum Konstanthalten der Drehzahl nK der Pedalwelle 2 erforderliche Gradient der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 durch die erste elektrische Maschine 12 nicht mehr bereitgestellt werden kann, da die erste elektrische Maschine 12 nicht für ein derartiges motorisches Moment ausgelegt ist, kann die erste elektrische Maschine 12 das Pedalmoment des Fahrers, welches auf die Pedalwelle 2 aufgeprägt wird, nicht mehr ausreichend abstützen. Im Ergebnis hätte der Fahrer in solch einer Situation das Gefühl, „ins Leere“ zu treten.As in 3 As shown, from time t2, the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 increases in magnitude because the speed nA of the output gear 5 also increases. The speed nA of the output gear 5 increases because the driver's pedal torque accelerates the output 5 with the connected second electric machine 13. If the speed nK of the pedal shaft 2 is to be kept constant, the gradient of the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 is higher than the gradient of the speed nA of the output gear 5. However, if the gradient of the speed nA of the output gear 5 becomes so high that the gradient of the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 required to keep the speed nK of the pedal shaft 2 constant can no longer be provided by the first electric machine 12, since the first electric machine 12 is not designed for such a motor torque, the first electric machine 12 can no longer adequately support the driver's pedal torque, which is impressed on the pedal shaft 2. As a result, the driver would have the feeling of "pedaling into the void" in such a situation.

Um dem entgegenzuwirken, wird in einem Schritt IV die zweite elektrische Maschine 13 über die Steuereinrichtung 40 generatorisch betrieben, also in einen bremsenden Zustand versetzt. Hierdurch wird der Gradient der Drehzahl nA des Abtriebsrads 5 und dadurch auch der Gradient der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 des Überlagerungsgetriebes 6 auf einen vorbestimmten Grenzwert bestimmt. So kann sichergestellt werden, dass der Gradient der Drehzahl nS des Sonnenrads 7 und damit auch der Gradient der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 12 einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet und die erste elektrische Maschine 12 demnach zu allen Zeitpunkten in der Lage ist, ein Pedalmoment des Fahrers abzustützen. So kann für den Fahrer zu allen Zeitpunkten ein gutes Fahrgefühl sichergestellt werden.To counteract this, in a step IV the second electric machine 13 is operated as a generator via the control device 40, i.e. it is put into a braking state. As a result, the gradient of the speed nA of the output gear 5 and thus also the gradient of the speed nS of the sun gear 7 of the superposition gear 6 are set to a predetermined limit value. This ensures that the gradient of the speed nS of the sun gear 7 and thus also the gradient of the speed of the first electric machine 12 does not exceed a predetermined limit value and the first electric machine 12 is therefore able to support the driver's pedal torque at all times. This ensures that the driver has a good driving experience at all times.

Die zweite elektrische Maschine 13 bildet auf diese Weise den Fahrwiderstand des Fahrers nach, solange der Freilauf 41 am Hinterrad noch offen ist. Zu wenig Massenträgheitsmoment von der zweiten elektrischen Maschine 13 würde ein simuliertes Fahren mit zu geringem Gewicht bedeuten, das mit wenig Pedalkraft sehr schnell beschleunigt würde. Durch ein zusätzliches generatorisches Bremsmoment von der zweiten elektrischen Maschine 13 kann hingegen ein realistischerer Fahrwiderstand nachgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer schon direkt nach Erreichen der Soll-Trittfrequenz, also einer avisierten Drehzahl nK der Pedalwelle 2, ein normales Fahrgefühl hat, obwohl der Freilauf 41 noch offen ist.In this way, the second electric machine 13 simulates the rider's driving resistance as long as the freewheel 41 on the rear wheel is still open. Too little mass moment of inertia from the second electric machine 13 would mean simulated driving with too little weight, which would accelerate very quickly with little pedal force. By means of an additional regenerative braking torque from the second electric machine 13, however, a more realistic driving resistance can be simulated. This has the advantage that the rider has a normal driving feeling immediately after reaching the target cadence, i.e. an intended speed nK of the pedal shaft 2, even though the freewheel 41 is still open.

In einem Folgeschritt V wird nun überprüft, ob der Freilauf 41 noch eine Differenzdrehzahl aufweist, und wenn ja, wie hoch diese ist. Sollte lediglich nur noch eine geringe Differenzdrehzahl vorliegen, sich der Freilauf 41 also beinahe in Synchrondrehzahl befinden, kann, wie in 4 gezeigt, im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform die zweite elektrische Maschine 13 über die Steuereinrichtung 40 in Schritt V derart angesteuert werden, dass deren generatorisches Bremsmoment erhöht und demnach der Gradient der Drehzahl nA verringert wird. Dies ist in 4 für Zeitpunkte t > t3a der Fall. Im Ergebnis kann so der Synchronpunkt des Freilaufs 41 sanfter und auch akustisch weniger auffällig erreicht werden. Wird in Schritt V hingegen festgestellt, dass keine Differenzdrehzahl am Freilauf 41 mehr vorliegt, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt I.In a subsequent step V, it is now checked whether the freewheel 41 still has a differential speed and, if so, how high this is. If there is only a small differential speed, i.e. the freewheel 41 is almost at synchronous speed, as in 4 shown, in the context of the present embodiment, the second electric machine 13 is controlled via the control device 40 in step V in such a way that its generator braking torque is increased and thus the gradient of the speed nA is reduced. This is shown in 4 This is the case for times t > t3a. As a result, the synchronization point of the freewheel 41 can be reached more gently and also less acoustically. If, however, it is determined in step V that there is no longer a difference in speed at the freewheel 41, the process returns to step I.

BezugszeichenReference symbols

11: AntriebseinrichtungDrive system
22: PedalwellePedal shaft
33: GehäuseHousing
44: PedalePedals
55: AbtriebsradOutput gear
66: ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
7, 21 ,22, 317, 21 ,22, 31: SonnenradSun gear
8, 23, 24, 328, 23, 24, 32: PlanetenträgerPlanet carrier
9, 25, 26, 339, 25, 26, 33: PlanetenradPlanetary gear
10, 27, 28, 3410, 27, 28, 34: HohlradRing gear
1111: FreilaufFreewheel
12, 1312, 13: elektrische Maschineelectric machine
14, 1614, 16: Statorstator
15, 1715, 17: Rotorrotor
1818: VorübersetzungsgetriebePre-transmission gearbox
19, 2019, 20: PlanetenradsatzPlanetary gear set
2929: VorübersetzungPre-translation
3030: StirnradgetriebeSpur gear
4040: SteuereinrichtungControl device
4141: NabenfreilaufHub freewheel
4242: HinterradRear wheel
4343: Sensorsensor
II: Erfassen Differenzdrehzahl FreilaufDetecting differential speed freewheel
IIII: Erkennen Drehzahlanstieg PedalwelleDetect speed increase pedal shaft
IIIIII: Betreiben erste elektrische MaschineOperate first electric machine
IVIV: Betreiben zweite elektrische MaschineOperating second electrical machine
VV: Erhöhen generatorisches Moment zweite MaschineIncrease regenerative torque of second machine
nRNo: Drehzahl HinterradRear wheel speed
nAn/a: Drehzahl AbtriebsradOutput gear speed
nKnK: Drehzahl PedalwellePedal shaft speed
nSnS: Drehzahl SonnenradSun gear speed

Claims

Method for operating a drive device (1) for a human-powered vehicle, wherein the drive device (1) has a pedal shaft (2) for absorbing a driver's muscle power, a superposition gear (6) designed as a planetary gear with an output, an output wheel (5) that can be mechanically connected to a wheel (42) of the human-powered vehicle via a freewheel (41), and a first (12) and a second electrical machine (13), wherein the pedal shaft (2) is mechanically connected to the superposition gear (6) and the output of the superposition gear (6) is mechanically connected to the output wheel (5), wherein the first electrical machine (12) is mechanically connected to the superposition gear (6) for adjusting the cadence of the pedal shaft (2) and the second electrical machine (13) is mechanically connected to the output of the superposition gear (6) for torque support of the driver, comprising detecting (I) a differential speed at the freewheel (41), Detecting (II) an increase in speed on the pedal shaft (2) due to a pedal torque applied by the driver, and then operating (IV) the second electric machine (13) as a generator to limit the speed gradient of the output gear (5).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the detection (I) of a differential speed at the freewheel (41) comprises the detection of a state in which the wheel (42) mechanically operatively connected to the freewheel (41) rotates, while the output wheel (5) mechanically operatively connected to the freewheel (41) is stationary.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the method comprises operating (III) the first electric machine (12) to support the driver's pedal torque.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the operation (III) of the first electrical machine (12) comprises operation such that the pedal shaft (2) is accelerated to a target cadence and is subsequently operated at this target cadence.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the operation (III) of the pedal shaft (2) at the desired cadence is carried out by a motor operation of the first electric machine (12) to increase a speed of the same.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the generator operation (IV) of the second electrical machine (13) is carried out in such a way that the increase in the speed of the first electrical machine (12) required for the operation (III) of the pedal shaft (2) at the desired pedal frequency does not exceed a predetermined gradient.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the generator operation (IV) of the second electrical machine (13) further comprises increasing the braking torque generated by the generator operation of the second electrical machine (13) before the synchronous speed of the freewheel (41) is reached.

Drive device (1) for a muscle-powered vehicle, wherein the drive device (1) has a pedal shaft (2) for receiving a driver's muscle power, a superposition gear (6) designed as a planetary gear with an output, an output wheel (5) that can be mechanically connected to a wheel (42) of the muscle-powered vehicle via a freewheel (41), a first (12) and a second electrical machine (13) and a control device (40), wherein the pedal shaft (2) is connected to the superposition gear (6) and the output of the superposition gear (6) is mechanically operatively connected to the output wheel (5), wherein the first electric machine (12) is mechanically operatively connected to the superposition gear (6) for adjusting the cadence of the pedal shaft (2) and the second electric machine (13) is mechanically operatively connected to the output of the superposition gear (6) for torque support of the driver, wherein the control device (40) is connected to the electric motors (12, 13) and is set up to carry out the method according to one of the preceding claims.

Drive device (1) according to Claim 8 , characterized in that the pedal shaft (2) is mechanically operatively connected to a planet carrier (8) of the superposition gear (6), the first electrical machine (12) is mechanically operatively connected to a sun gear (7) of the superposition gear (6), and the second electrical machine (13) and the output gear (5) are mechanically operatively connected to a ring gear (10) of the superposition gear (6).

Vehicle with at least two wheels and a drive device (1) according to Claim 8 or 9 , wherein the output gear (5) is coupled to one of the wheels (42) for driving the vehicle via a power transmission element and a freewheel (41).