DE102023204656A1 - Reducing the operating noise of an electrically powered bicycle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (14) zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads (12), mit einer Eingangsschnittstelle (24) zum Empfangen eines Sensorsignals mit Informationen zu einer aktuellen Geräuschemission; einer Auswerteeinheit (26) zum Ermitteln eines Kompensationssignals, um der aktuellen Geräuschemission entgegenzuwirken basierend auf dem Sensorsignal; und einer Ausgabeeinheit (28) zum Ausgeben des Kompensationssignals. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads (12), ein Verfahren zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads (12) sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode.The present invention relates to a device (14) for reducing operating noise of an electrically driven bicycle (12), having an input interface (24) for receiving a sensor signal with information about a current noise emission; an evaluation unit (26) for determining a compensation signal to counteract the current noise emission based on the sensor signal; and an output unit (28) for outputting the compensation signal. The invention further relates to a system for reducing operating noise of an electrically driven bicycle (12), a method for reducing operating noise of an electrically driven bicycle (12) and a computer program product with program code.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System sowie ein Verfahren zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads und ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a device for reducing operating noise of an electrically powered bicycle. The present invention further relates to a system and a method for reducing operating noise of an electrically powered bicycle and a computer program product.
Elektrisch angetriebene Fahrräder, insbesondere Elektrofahrräder, Pedelecs, Speed-Pedelecs, Lastenräder etc., finden immer weitere Verbreitung und erfreuen sich wachsender Beliebtheit bei Pendlern und anderen Anwendern. Eine Herausforderung bei derartigen Fahrzeugen liegt in den durch den Elektroantrieb verursachten Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsemissionen (Noise, Vibration, Harshness, NVH). Sowohl der Elektroantrieb als auch andere Komponenten verursachen gegenüber herkömmlichen Fahrrädern erhöhte Schwingungen im hör- oder spürbaren Bereich. In diesem Zusammenhang wurde beispielsweise in Becker et al., „Akustik von E-Bikes“, Akustik Journal 02/20, gezeigt, dass sich ein Schallleistungspegel eines E-Bikes mit Elektroantrieb im Vergleich zu einem Betrieb ohne Elektroantrieb um ca. 5 dB erhöht. Insbesondere gibt es deutliche Zunahmen in höheren Leistungsklassen, beispielsweise von Mountainbikes, wo es zu Erhöhungen von ca. 15 dB kommen kann. Die Gesamtschallleistungspegel liegen dabei im Bereich von 60 bis 75 dB(A).Electrically powered bicycles, especially electric bicycles, pedelecs, speed pedelecs, cargo bikes, etc., are becoming increasingly widespread and are enjoying growing popularity among commuters and other users. A challenge with such vehicles lies in the noise, vibration and harshness (NVH) emissions caused by the electric drive. Both the electric drive and other components cause increased vibrations in the audible or noticeable range compared to conventional bicycles. In this context, it was shown, for example, in Becker et al., “Acoustics of E-Bikes”, Akustik Journal 02/20, that the sound power level of an e-bike with an electric drive increases by approximately 5 dB compared to operation without an electric drive . In particular, there are significant increases in higher performance classes, for example mountain bikes, where increases of around 15 dB can occur. The total sound power levels are in the range of 60 to 75 dB(A).
Die Kundenakzeptanz gegenüber den teils gravierenden Fahrgeräuschen von elektrisch angetriebenen Fahrrädern war dabei in den letzten Jahren noch erstaunlich hoch, was unter anderem auch daran liegen könnte, dass die Kunden mangels Alternative elektrisch angetriebene Fahrräder kaufen. Oft verwendete Antriebskonzepte im Bereich von elektrisch angetriebenen Fahrrädern haben aber die Schwierigkeit, dass es technisch kaum möglich ist, sie geräuschneutral zu bauen. Unter anderem trägt insbesondere der Fahrradrahmen, welcher als großer verstärkender Klangkörper wirken kann, hierzu bei. Die Antriebseinheit muss üblicherweise vergleichsweise steif mit diesem Fahrradrahmen verbunden sein. Dies gilt insbesondere für Antriebssysteme, die im Tretlagebereich verbaut werden. Eine akustische Entkopplung ist üblicherweise schwierig bis unmöglich. Die Antriebseinheit verursacht oft sowohl Körperschall durch den Rahmen als auch Luftschall, beispielsweise durch Verzahnungs- und Motorengeräusche.Customer acceptance of the sometimes serious driving noises of electrically powered bicycles has been surprisingly high in recent years, which could be due, among other things, to the fact that customers are buying electrically powered bicycles due to a lack of alternatives. However, drive concepts that are often used in the area of electrically powered bicycles have the difficulty that it is hardly technically possible to build them in a noise-neutral manner. Among other things, the bicycle frame, which can act as a large amplifying sound body, contributes to this. The drive unit usually has to be comparatively rigidly connected to this bicycle frame. This applies in particular to drive systems that are installed in the bottom position area. Acoustic decoupling is usually difficult or impossible. The drive unit often causes both structure-borne noise through the frame and airborne noise, for example from gear and engine noise.
Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Ansatz zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads bereitzustellen. Durch eine Verminderung von Betriebsgeräuschen soll der Fahrkomfort für den Fahrradfahrer verbessert werden. Zudem soll auch die Umgebung bzw. das Umfeld des elektrisch angetriebenen Fahrrads vor Geräuschemissionen geschützt werden.Based on this, the present invention has the task of providing an approach to reducing operating noise of an electrically powered bicycle. By reducing operating noise, the ride comfort for cyclists should be improved. In addition, the environment or surroundings of the electrically powered bicycle should also be protected from noise emissions.
Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt eine Vorrichtung zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads, mit:
- einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Sensorsignals mit Informationen zu einer aktuellen Geräuschemission;
- einer Auswerteeinheit zum Ermitteln eines Kompensationssignals, um der aktuellen Geräuschemission entgegenzuwirken basierend auf dem Sensorsignal; und
- einer Ausgabeeinheit zum Ausgeben des Kompensationssignals.
- an input interface for receiving a sensor signal with information about a current noise emission;
- an evaluation unit for determining a compensation signal to counteract the current noise emission based on the sensor signal; and
- an output unit for outputting the compensation signal.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads, mit:
- einer Vorrichtung wie zuvor definiert;
- einem elektrisch angetriebenen Fahrrad;
- einem Elektroantrieb an dem Fahrrad zum Antreiben des Fahrrads; und
- einem Sensor an dem Fahrrad zum Aufnehmen des Sensorsignals.
- a device as previously defined;
- an electrically powered bicycle;
- an electric drive on the bicycle for powering the bicycle; and
- a sensor on the bicycle to record the sensor signal.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein entsprechend der Vorrichtung ausgebildetes Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. Zudem betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt. Further aspects of the invention relate to a method designed in accordance with the device and a computer program product with program code for carrying out the steps of the method when the program code is executed on a computer. In addition, one aspect of the invention relates to a storage medium on which is stored a computer program which, when executed on a computer, causes execution of the method described herein.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. 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. Insbesondere können die Vorrichtung, das Verfahren, das System sowie das Computerprogrammprodukt entsprechend den für die Vorrichtung und das System in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention. In particular, the device, the method, the system and the computer program product can be designed in accordance with the configurations described for the device and the system in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Sensorsignal empfangen wird. Dieses Sensorsignal umfasst Informationen zu einer aktuellen Geräuschemission. Insbesondere kann das Sensorsignal von einem an dem Fahrrad angeordneten Sensor empfangen werden, der die Geräuschemissionen des elektrisch angetriebenen Fahrrads erfasst. Erfasst werden dabei insbesondere Geräuschemissionen des Elektroantriebs. Ausgehend vom empfangenen Sensorsignal wird ein Kompensationssignal ermittelt, um der aktuellen Geräuschemission entgegenzuwirken. Das Kompensationssignal ist dabei insbesondere ein Signal, das einem Antischallsignal entspricht. Im Sinne eines aktiven Noise-Cancellings wird also ein Signal ermittelt, das der aktuellen Geräuschemission entgegengesetzt ist. Grundsätzlich ist es möglich, dass sich zwei Töne bzw. Schallwellen mit gleicher Frequenz und Auslenkung weitgehend aufheben, wenn sie aufeinandertreffen. Voraussetzung hierfür ist, dass die beiden Töne bzw. Schallwellen polarisiert sind, also beim Zusammentreffen um genau 180° in der Phase verschoben sind. Das Kompensationssignal entspricht insbesondere einem in dieser Weise erzeugten Antischallsignal zum Sensorsignal bzw. zu der aktuellen Geräuschemission.According to the invention it is provided that a sensor signal is received. This sensor signal nal includes information about a current noise emission. In particular, the sensor signal can be received by a sensor arranged on the bicycle, which detects the noise emissions of the electrically driven bicycle. In particular, noise emissions from the electric drive are recorded. Based on the received sensor signal, a compensation signal is determined to counteract the current noise emission. The compensation signal is in particular a signal that corresponds to an anti-noise signal. In the sense of active noise canceling, a signal is determined that is opposite to the current noise emission. In principle, it is possible for two tones or sound waves with the same frequency and deflection to largely cancel each other out when they meet. The prerequisite for this is that the two tones or sound waves are polarized, i.e. their phase is shifted by exactly 180° when they meet. The compensation signal corresponds in particular to an anti-noise signal generated in this way to the sensor signal or to the current noise emission.
Das Kompensationssignal wird dann über eine entsprechende Ausgabeeinheit ausgegeben. Durch die Ausgabe werden die Betriebsgeräusche vermindert bzw. kompensiert. Es wird insoweit eine Art Noise-Cancelling Funktion bereitgestellt und durch Ausgabe eines Antischallsignals einer aktuellen Geräuschemission eines elektrisch angetriebenen Fahrrads entgegengewirkt. Die Betriebsgeräusche werden sowohl für den Fahrer des elektrisch angetriebenen Fahrrads als auch für die Umwelt reduziert. The compensation signal is then output via a corresponding output unit. The output reduces or compensates for operating noise. In this respect, a type of noise-cancelling function is provided and counteracts current noise emissions from an electrically powered bicycle by issuing an anti-noise signal. Operating noise is reduced both for the driver of the electric bicycle and for the environment.
Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen des Reduzierens von Betriebsgeräuschen ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine Kostenreduktion. Gerade bei Mittelmotoren aber auch bei anderen Antriebskonzepten ist eine akustische Entkopplung oft mechanisch aufwendig und führt zu erhöhten Herstellungskosten. Durch den erfindungsgemäßen Ansatz kann an dieser Stelle auf eine weitgehende Optimierung verzichtet werden, da den Betriebsgeräuschen anderweitig entgegengewirkt werden kann. In anderen Worten können also die entstehenden Betriebsgeräusche akzeptiert werden, ohne dass eine mechanische Optimierung bzw. eine akustische Überarbeitung des Antriebskonzepts erfolgen muss. Insoweit ergibt sich eine effiziente Implementierbarkeit. Der erfindungsgemäße Ansatz ermöglicht bei elektrisch angetriebenen Fahrrädern eine Steigerung des Komforts sowohl für den Fahrer als auch für die Umgebung. Kostenvorteile können realisiert werden.Compared to previous approaches to reducing operating noise, the approach according to the invention enables a cost reduction. Especially with mid-engines but also with other drive concepts, acoustic decoupling is often mechanically complex and leads to increased manufacturing costs. The approach according to the invention means that extensive optimization can be dispensed with at this point, since the operating noise can be counteracted in other ways. In other words, the resulting operating noises can be accepted without the need for mechanical optimization or acoustic revision of the drive concept. This results in efficient implementation. The approach according to the invention enables an increase in comfort for both the driver and the environment in electrically powered bicycles. Cost advantages can be realized.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen des Sensorsignals von einem an einem Fahrradrahmen angeordneten Körperschallmikrofon zum Aufnehmen von Körperschall ausgebildet. Es besteht auch die Möglichkeit den Sensor oder das Mikrofon zum Aufnehmen von Körperschall an einem andern Ort anzubringen, nämlich dort wo das Störgeräusch entsteht. Dies kann beispielsweise direkt am Antrieb oder an der Schnittstelle vom Antrieb zum Rahmen sein. Zusätzlich oder alternativ ist die Ausgabeeinheit zum Ausgeben des Kompensationssignals an einen Körperschall-Aktor zum Ausgeben von Körperschallwellen auf den Fahrradrahmen ausgebildet. Der Körperschall-Aktor ist dabei vorzugsweise an dem Fahrradrahmen angeordnet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn Körperschall im Fahrradrahmen kompensiert wird. Hierzu kann ein Körperschallmikrofon am Fahrradrahmen angeordnet sein, um in dieser Weise eine Erfassung des aktuell vorliegenden Körperschalls zu ermöglichen. Das Kompensationssignal kann dann an einen entsprechenden Körperschall-Aktor (Lautsprecher) übermittelt werden, der ebenfalls an dem Fahrradrahmen angeordnet sein kann. Es ist dabei möglich, dass das Körperschallmikrofon und der Körperschall-Aktor integriert ausgebildet sind und zumindest teilweise auf dieselben Komponenten zurückgreifen. Durch die Erfassung und Kompensation von Körperschall ergibt sich eine effizient implementierbare Steigerung des Fahrerkomforts. Gerade Körperschall im Fahrradrahmen wird oft als störend empfunden. Zudem erfordern Antriebskonzepte für elektrisch angetriebene Fahrräder in den allermeisten Fällen eine steife Anbindung an einen Fahrradrahmen des Fahrrads, sodass Körperschallemissionen verursacht werden. Es ergibt sich eine hochwirksame Verminderung von Betriebsgeräuschen bei vergleichsweise einfacher Implementierbarkeit.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive the sensor signal from a structure-borne noise microphone arranged on a bicycle frame for recording structure-borne noise. It is also possible to install the sensor or microphone to record structure-borne noise in a different location, namely where the disturbing noise occurs. This can be, for example, directly on the drive or at the interface from the drive to the frame. Additionally or alternatively, the output unit is designed to output the compensation signal to a structure-borne sound actuator for outputting structure-borne sound waves to the bicycle frame. The structure-borne noise actuator is preferably arranged on the bicycle frame. It is particularly advantageous if structure-borne noise is compensated for in the bicycle frame. For this purpose, a structure-borne noise microphone can be arranged on the bicycle frame in order to enable the current structure-borne noise to be recorded. The compensation signal can then be transmitted to a corresponding structure-borne sound actuator (loudspeaker), which can also be arranged on the bicycle frame. It is possible that the structure-borne sound microphone and the structure-borne sound actuator are designed to be integrated and at least partially use the same components. The detection and compensation of structure-borne noise results in an efficiently implemented increase in driver comfort. Structure-borne noise in the bicycle frame is often perceived as disturbing. In addition, drive concepts for electrically powered bicycles in most cases require a rigid connection to a bicycle frame, which causes structure-borne noise emissions. The result is a highly effective reduction in operating noise with comparatively simple implementation.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen des Sensorsignals von einem Luftschallmikrofon zum Aufnehmen von Luftschall ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Ausgabeeinheit zum Ausgeben des Kompensationssignals an einen Lautsprecher zum Ausgeben von Luftschall ausgebildet. Ebenfalls ist es möglich und vorteilhaft, dass Luftschall, also insbesondere Geräuschemissionen in die Umwelt im hörbaren Spektrum, detektiert werden und dann mittels eines entsprechenden Kompensationssignals kompensiert werden. Zur Detektion kann ein Luftschallmikrofon vorgesehen sein. Zur Ausgabe des Kompensationssignals kann ein Lautsprecher vorgesehen sein. Beide Teile können beispielsweise am elektrisch angetriebenen Fahrrad angeordnet sein. Es ergibt sich eine effiziente Implementierbarkeit und eine weitere Steigerung des Komforts.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive the sensor signal from an airborne sound microphone for recording airborne sound. Additionally or alternatively, the output unit is designed to output the compensation signal to a loudspeaker for outputting airborne sound. It is also possible and advantageous for airborne noise, in particular noise emissions into the environment in the audible spectrum, to be detected and then compensated for by means of a corresponding compensation signal. An airborne sound microphone can be provided for detection. A loudspeaker can be provided to output the compensation signal. Both parts can be arranged, for example, on the electrically powered bicycle. This results in efficient implementation and a further increase in comfort.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit einen Filter zum Filtern des Sensorsignals. Der Filter umfasst dabei vorzugsweise einen auf vordefinierte störende Frequenzen eingestellten Bandpassfilter, sodass die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, das Kompensationssignal für die vordefinierten störenden Frequenzen zu ermitteln. Die vordefinierten störenden Frequenzen können beispielsweise in einer vorangegangenen Kalibrierungsphase ermittelt worden sein. Die Kompensation kann nur auf diese vordefinierten störenden Frequenzen beschränkt sein. Es kann also beispielsweise vorgegeben werden, dass nur solche als störend empfundene Frequenzen kompensiert werden, die von der Antriebseinheit verursacht werden. Weitere Umgebungsgeräusche können damit in voller Stärke erhalten bleiben, um so auch die Sicherheit aller Beteiligten zu gewährleisten. Es ergibt sich eine verbesserte Bedienbarkeit und eine vorteilhafte Anwendbarkeit. Zudem ergibt sich eine gezielte Entgegenwirkung zu störenden Geräuschen, durch die bei der Unterdrückung von störenden Geräuschen eine hohe Effizienz ermöglicht werden kann.In a preferred embodiment, the evaluation unit includes a filter for filtering the sensor signal. The filter preferably comprises a bandpass filter set to predefined interfering frequencies, so that the evaluation unit is designed to determine the compensation signal for the predefined interfering frequencies. The predefined interfering frequencies can, for example, have been determined in a previous calibration phase. The compensation can only be limited to these predefined interfering frequencies. For example, it can be specified that only those frequencies that are perceived as disturbing and are caused by the drive unit are compensated for. Other ambient noises can thus be maintained at full strength to ensure the safety of everyone involved. This results in improved usability and advantageous applicability. In addition, there is a targeted counteraction to disruptive noises, which enables high efficiency in suppressing disruptive noises.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Kompensationssignals basierend auf vordefinierten Störgeräuschen ausgebildet. Die Störgeräusche wurden vorzugsweise für einen Typ des Fahrrads und/oder einen Typ eines Elektroantriebs des Fahrrads typspezifisch ermittelt. Insbesondere ist es möglich, dass eine Kompensation von Frequenzen, Tönen oder auch Geräuschen, die durch den elektrischen Antrieb verursacht werden, bevorzugt durchgeführt wird. Hierzu kann in einer vor Verkauf des Fahrrads oder auch bei einer Nachrüstung durchgeführten Messung eine typspezifische Detektion von Störgeräuschen durchgeführt werden. Es ist dann möglich, dass genau für diesen Typ Fahrrad bzw. Typ Antrieb ermittelte Störgeräusche besonders effizient kompensierbar gemacht werden. Es ergibt sich ein weiter verbesserter Fahrkomfort durch eine effiziente Geräuschunterdrückung.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the compensation signal based on predefined noise. The noise was preferably determined type-specifically for a type of bicycle and/or a type of electric drive of the bicycle. In particular, it is possible for frequencies, tones or even noises caused by the electric drive to be preferably carried out. For this purpose, type-specific detection of disturbing noises can be carried out in a measurement carried out before the bicycle is sold or during retrofitting. It is then possible that disturbing noises determined for precisely this type of bicycle or type of drive can be compensated for particularly efficiently. This results in further improved driving comfort thanks to efficient noise suppression.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des oben beschriebenen Systems umfasst der Sensor ein an einem Fahrradrahmen des Fahrrads angeordnetes Körperschallmikrofon. Durch ein Körperschallmikrofon am Fahrradrahmen kann in effizienter Weise Körperschall im Fahrradrahmen erfassbar gemacht werden. Durch eine Kompensation dieses Körperschalls kann eine effiziente Unterdrückung von Betriebsgeräuschen erreicht werden.In a preferred embodiment of the system described above, the sensor comprises a structure-borne noise microphone arranged on a bicycle frame of the bicycle. A structure-borne noise microphone on the bicycle frame can be used to efficiently detect structure-borne noise in the bicycle frame. By compensating for this structure-borne noise, operational noise can be efficiently suppressed.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist der Elektroantrieb ein steif mit einem Fahrradrahmen des Fahrrads verbundener und/oder von einem Fahrradrahmen des Fahrrads akustisch nicht entkoppelter Elektromotor. Insbesondere kann der Elektroantrieb einen im Bereich eines Tretlagers des Fahrrads verbauten Elektromotor umfassen. Durch eine steife Anbindung an einen Fahrradrahmen bzw. eine nicht vorhandene akustische Entkopplung, wie sie oft bei im Tretlagerbereich angeordneten Elektromotoren vorkommt, kann es zu einer vergleichsweise hohen Geräuscheinkopplung in dem Fahrradrahmen kommen. Durch eine Kompensation dieser Geräuscheinkopplung kann effizienterweise eine Reduktion der Betriebsgeräusche eines elektrisch angetriebenen Fahrrads erreicht werden. Es ergibt sich eine hohe Wirksamkeit.In a preferred embodiment of the system according to the invention, the electric drive is an electric motor that is rigidly connected to a bicycle frame of the bicycle and/or is not acoustically decoupled from a bicycle frame of the bicycle. In particular, the electric drive can include an electric motor installed in the area of a bottom bracket of the bicycle. A rigid connection to a bicycle frame or a non-existent acoustic decoupling, as is often the case with electric motors arranged in the bottom bracket area, can lead to a comparatively high level of noise coupling in the bicycle frame. By compensating for this noise coupling, a reduction in the operating noise of an electrically powered bicycle can be achieved efficiently. This results in a high level of effectiveness.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die Vorrichtung in einen Prozessor des Fahrrads integriert, welche auch Human Machine Interface HMI genannt wird. Insbesondere gibt es zwischenzeitlich Fahrräder mit integrierter Prozessorleistung zum Ausführen verschiedener Funktionen. In einen derartigen Zentralrechner eines Fahrrads kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäße Ansatz integriert sein. Die Kommunikation kann dann beispielsweise mit Sensoren und Aktoren, die über entsprechende Kabelverbindungen angebunden sind, erfolgen.In a preferred embodiment of the system according to the invention, the device is integrated into a processor of the bicycle, which is also called Human Machine Interface HMI. In particular, there are now bicycles with integrated processor power to carry out various functions. The device according to the invention or the approach according to the invention can be integrated into such a central computer of a bicycle. Communication can then take place, for example, with sensors and actuators that are connected via appropriate cable connections.
Unter einem elektrisch angetriebenen Fahrrad wird hierin insbesondere ein E-Bike, ein Pedelec, ein elektrisches Lastenrad oder ein S-Pedelec verstanden. Ein Umfeld des Fahrrads umfasst insbesondere alle Menschen in unmittelbarer Umgebung des Fahrrads, die durch Betriebsgeräuschemissionen beeinträchtigt sein könnten. Betriebsgeräusche sind insbesondere Geräusche, die durch den Elektroantrieb verursacht werden. Ein Kompensationssignal ist insbesondere ein Gegenschallsignal oder ein Antischallsignal, das in seiner Frequenz, Amplitude und Phase eine Auslöschung oder Verminderung der aktuellen Geräuschemission bewirkt. Eine vordefinierte oder vorgegebene Größe kann beispielsweise in einer Kalibrierungsprozedur ermittelt werden.An electrically powered bicycle is understood here to mean, in particular, an e-bike, a Pedelec, an electric cargo bike or an S-Pedelec. The environment of the bicycle includes in particular all people in the immediate vicinity of the bicycle who could be affected by operating noise emissions. Operating noises are, in particular, noises caused by the electric drive. A compensation signal is in particular a counter-sound signal or an anti-noise signal, which, in terms of its frequency, amplitude and phase, causes an extinction or reduction of the current noise emission. A predefined or specified size can be determined, for example, in a calibration procedure.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Vermindern von Betriebsgeräuschen eines elektrisch angetriebenen Fahrrads; -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems; und -
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of a system according to the invention for reducing operating noise of an electrically powered bicycle; -
2 a schematic representation of a device according to the invention; -
3 a schematic representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention; and -
4 a schematic representation of a method according to the invention.
In
Mittels des Körperschallsensors 18 werden aktuelle Geräuschemissionen erfasst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise der in den Fahrradrahmen eingekoppelte Körperschall erfasst. Basierend auf dem Sensorsignal wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 14 dann ein Kompensationssignal ermittelt, durch das den aktuellen Geräuschemissionen entgegengewirkt werden kann. Dieses Kompensationssignal wird ausgegeben, beispielsweise mittels einer entsprechenden Ausgabeeinrichtung (z. B. Lautsprecher). Im Ausführungsbeispiel in
In
Über die Eingangsschnittstelle 24 wird das Sensorsignal empfangen. Hierzu kann die Eingangsschnittstelle 24 beispielsweise per drahtgebundener oder drahtloser Verbindung an einen entsprechenden Sensor angebunden sein, der am Fahrrad angeordnet sein kann. Beispielsweise kann eine Anbindung per Bluetooth vorgesehen sein.The sensor signal is received via the
In der Auswerteeinheit 26 wird basierend auf dem Sensorsignal des Sensors ein Kompensationssignal ermittelt. Hierzu kann insbesondere eine Auswertung des Sensorsignals und der aktuellen Geräuschemission vorgesehen sein. Das Sensorsignal kann insoweit verwendet werden, um ein Kompensationssignal zu erzeugen. Das Kompensationssignal entspricht insbesondere einem Antischallsignal oder einem Gegenschallsignal. Das Kompensationssignall beschreibt insbesondere Gegenschallwellen, also Schallwellen mit entgegengesetzter Phase zur aktuellen Geräuschemission. In der Auswerteeinheit 26 können zum Ermitteln des Kompensationssignals beispielsweise Ansätze der künstlichen Intelligenz eingesetzt werden. Ebenfalls ist es aber auch möglich, dass deterministische Signalverarbeitungsansätze eingesetzt werden, um das Kompensationssignal zu erzeugen.A compensation signal is determined in the
Die Ausgabeeinheit 28 dient zum Ausgeben des Kompensationssignals. Hierzu kann die Ausgabeeinheit 28 entweder direkt zum Ausgeben des Kompensationssignals ausgebildet sein und insoweit einem Körperschall-Aktor oder auch einem Lautsprecher entsprechen. Es ist aber auch möglich, dass die Ausgabeeinheit 28 an eine entsprechende Einrichtung zum Ausgeben eines Körperschallsignals oder eines Luftschallsignals angeschlossen ist. Die Ausgabeeinheit 28 kann also beispielsweise mit einem Lautsprecher oder einem entsprechenden Körperschall-Aktor in drahtgebundener oder drahtloser Verbindung stehen. Das Kompensationssignal wird mittels der Ausgabeeinheit ausgegeben, um die Betriebsgeräusche des elektrisch angetriebenen Fahrrads zu vermindern. insbesondere ist es möglich, die Betriebsgeräusche vollständig oder teilweise zu eliminieren.The
In Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Auswerteeinheit 26 dabei so eingerichtet, dass nur störende Frequenzen/Geräusche vermindert werden. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass in der Auswerteeinheit ein Filter angewendet wird, um das Sensorsignal zunächst zu filtern. Beispielsweise kann der Filter dabei vordefinierte störende Frequenzen herausfiltern, um das Kompensationssignal gezielt für diese störenden Frequenzen zu ermitteln. Die störenden Frequenzen können dabei beispielsweise vordefiniert sein und in einer entsprechenden Kalibrierungsprozedur bereits im Voraus ermittelt worden sein. Ebenfalls ist es aber auch möglich, dass die Vorgabe der störenden Frequenzen oder Geräusche durch eine theoretische Abschätzung erfolgt. Beispielsweise können für einen bestimmten Typ eines Fahrrads oder für einen bestimmten Typ eines Motors entsprechende störende Geräusche oder Frequenzen vorgegeben sein, die dann mittels der Auswerteeinheit gezielt kompensiert werden können. Die Fokussierung auf bestimmte Geräusche ermöglicht dabei eine verstärkte Kompensation dieser störenden Geräusche. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 26 dazu ausgebildet sein, die Antriebsgeräusche des Elektromotors zu kompensieren.In embodiments of the device according to the invention, the
In
Es versteht sich dabei, dass auch eine kombinierte Aufnahme und Kompensation von Luft- und Körperschall möglich und vorteilhaft ist. Insoweit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 14 auch mit verschiedenen Sensoren in Verbindung stehen, um sowohl Körperschall als auch Luftschall an einer oder mehreren Stellen aufzunehmen. Ebenso ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 14 über die Ausgabeeinheit mit verschiedenen Ausgabeeinrichtungen, beispielsweise Körperschall-Aktoren sowie Lautsprechern, in Verbindung steht, um zielgerichtet die Betriebsgeräusche zu minimieren. Beispielsweise kann eine Ausgabe in unterschiedliche Richtungen sowie an unterschiedlichen Stellen erfolgen, um für den Fahrer des Fahrrads aber auch die Umgebung eine möglichst effiziente Verminderung der Betriebsgeräusche zu erreichen.It goes without saying that a combined absorption and compensation of airborne and structure-borne noise is also possible and advantageous. In this respect, the
In
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.The invention has been comprehensively described and explained using the drawings and the description. The description and explanation are intended to be exemplary and not restrictive. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention and upon careful analysis of the drawings, disclosure and subsequent claims.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.In the claims, the words “comprise” and “including” do not exclude the presence of other elements or steps. The indefinite article “a” or “an” does not exclude the presence of a plural. A single element or unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims. An element, a unit, an interface, a device and a system can be implemented partially or completely in hardware and/or in software. The mere mention of some measures in several different dependent claims should not be taken to mean that a combination of these measures cannot also be used advantageously. Reference symbols in the patent claims are not to be understood as limiting.
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- Systemsystem
- 1212
- FahrradBicycle
- 1414
- Vorrichtungcontraption
- 1616
- ElektroantriebElectric drive
- 1818
- Sensorsensor
- 2020
- FahrradrahmenBicycle frame
- 2222
- Körperschall-AktorStructure-borne sound actuator
- 2424
- EingangsschnittstelleInput interface
- 2626
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 2828
- AusgabeeinheitOutput unit
- 3030
- Lautsprecherspeaker
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023204656.3A DE102023204656A1 (en) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | Reducing the operating noise of an electrically powered bicycle |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102023204656.3A DE102023204656A1 (en) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | Reducing the operating noise of an electrically powered bicycle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023204656A1 true DE102023204656A1 (en) | 2024-01-18 |
Family
ID=89387395
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102023204656.3A Pending DE102023204656A1 (en) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | Reducing the operating noise of an electrically powered bicycle |
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Country | Link |
---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018201595A1 (en) | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Subaru Corporation | Vehicle noise compensation device |
US20200043459A1 (en) | 2016-10-17 | 2020-02-06 | Sony Corporation | Signal processing apparatus, method, and program |
DE102018219644A1 (en) | 2018-11-16 | 2020-05-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Active reduction of noise emissions from a motor vehicle |
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2023
- 2023-05-17 DE DE102023204656.3A patent/DE102023204656A1/en active Pending
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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BECKER, Stefan [u.a.]: Akustik von E-Bikes. In: Akustik Journal, 2020, H. 2, - ISSN 2569-1600 (E); 2569-1597 (P). URL: https://www.dega-akustik.de/fileadmin/dega-akustik.de/publikationen/akustik-journal/20-02/akustik_journal_2020_02_online_artikel3.pdf [abgerufen am 2023-07-13]. |
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