DE19728253C2

DE19728253C2 - Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb

Info

Publication number: DE19728253C2
Application number: DE1997128253
Authority: DE
Inventors: Masami Wada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: CN1171353A; DE19728253A1; JP3493906B2; JPH1016868A; CN1079348C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb gemäß dem Patentanspruch 1.

In der DE 196 00 243 A1 ist ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb beschrieben, das mit einem Pedalantrieb zum Antreiben des Fahrrads mittels menschlicher Kraft und einem elektrischen Antrieb zum unterstützenden Antreiben des Pedalantriebs ausgestattet ist. Dieses Fahrrad weist außerdem einen Pedalkraftdetektor auf. Eine erste Steuerschaltung ist mit einem Mikrocomputer zum Steuern des elektrischen Antriebs verbunden, und eine zweite Steuerschaltung mit einem Mikrocomputer ist zur Überwachung der wiederaufladbaren Batterie verbunden, die den elektrischen Antrieb mit Energie versorgt und/oder für die Steuerung des elektrischen Fahrrads durch ein Schalten.

Ein aus der EP 0 697 330 A1 bekanntes Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb um faßt einen Pedalantrieb zum Antreiben des Fahrrads mittels menschlicher Kraft und einen elektrischen Antrieb zum unterstützenden Antreiben des Pedalantriebs. Das Fahrrad weist eine Steuerung mit einem Mikrocomputer zum Steuern des elektri schen Antriebs und einen Mikrocomputer für die Überwachung der wiederaufladba ren Batterie auf, die den elektrischen Antrieb mit Energie versorgt. Ein Pedalkraftde tektor ist mit der Steuerung verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb zu schaffen, das bei einfachem Aufbau und preiswerter Herstellbarkeit einen mög lichst weiten Aktionsradius des elektrischen Antriebs aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist die erste Steuerschaltung mit einem Pedalkraftdetektor und einem Fahrgeschwindigkeitsdetektor verbunden und die zweite Steuerschaltung zur Überwachung der wiederaufladbaren Batterie ausgebildet und mit einem Hilfepro zentsatzwahlschalter verbunden. Die erste Steuerschaltung und die zweite Steuer schaltung sind über eine Kommunikationsschaltung miteinander verbunden, so daß sie Signale untereinander senden und empfangen. Auf der Basis von Daten, die von dem Pedalkraftdetektor und dem Fahrgeschwindigkeitsdetektor ermittelt werden, wird ein Hilfeprozentsatz durch die erste Steuerschaltung berechnet. Dadurch, daß die erste Steuerschaltung und die zweite Steuerschaltung voneinander getrennt sind, ist zwischen den voneinander beabstandeten Schaltungen für die Batterie und für den Elektromotor nur die Verlegung von Signalleitungen erforderlich, so daß der Aufwand an Verkabelung von Leistungskabeln auf ein Minimum verringert wird. Da durch wird eine Einsparung an Kosten und eine Vereinfachung der Montage erzielt. Da die Daten des Pedalkraftdetektors des Fahrgeschwindigkeitsdetektors zur Be stimmung des Hilfeprozentsatzes einbezogen werden, wird nur soviel Leistung zu sätzlich durch den Elektromotor zugeführt, wie das der momentanen Situation ent sprechend erforderlich ist. Dadurch wird der Aktionsradius für den elektrischen An trieb vergrößert. Da mit dem Hilfeprozentsatzwahlschalter die Unterstützung durch den elektrischen Antrieb vorgegeben werden kann, ist die Steuerschaltung nicht auf ein vorbestimmtes Fahrradmodell beschränkt. Ferner besteht durch die Möglichkeit der Einstellung des Hilfeprozentsatzwahlschalters auch die Möglichkeit, daß sich der Fahrradfahrer in Abhängigkeit von seinem physischen Zustand durch den elektri schen Antrieb unterstützen läßt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrrads mit elektrischem Hilfsantrieb ent sprechend der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das die Steuerung des Fahrrads mit elektrischem Hilfsan trieb der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrrads mit elektrischem Hilfsan trieb gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Fahrrad weist einen elektrischen An trieb 1 auf, der unterhalb des Verbindungsbereichs von Unterrohr 3 und Sattelstütz rohr 4 eines Rahmens angeordnet ist, der das Vorderrad mit dem Hinterrad 6 ver bindet. Der elektrische Antrieb 1 umfaßt einen elektrischen Motor 10, einen Pedal kraftdetektor 8, einen Fahrgeschwindigkeitsdetektor 9 und eine erste Steuerschal tung oder elektrische Antriebssteuerschaltung 2, die den Hilfeprozentsatz, mit dem der elektrische Motor die menschliche Antriebskraft unterstützt, aufgrund der aus dem Pedalkraftdetektor 8 und dem Fahrgeschwindigkeitsdetektor 9 erhaltenen Da ten steuert, wobei alle diese Komponenten integriert sind. Da der elektrische Motor 10 und die Detektoren 8, 9 in dem elektrischen Antrieb 1 integriert sind, kann der elektrische Antrieb 1 leicht am Fahrrad installiert werden. Und da der elektrische Antrieb 1 an einem im wesentlichen zentralen und relativ niedrigen Bereich des Fahrrads angeordnet ist, liegt der Schwerpunkt des Fahrrads tief, was die Manö vrierfähigkeit des Fahrrads verbessert. Weiterhin ist eine wiederaufladbare Batterie 5 in einem Harzbehälter zusammen mit einer Hauptsteuerschaltung 7 untergebracht, die eine zweite Steuerschaltung bildet und zwischen dem Sattelstützrohr 4 und dem Hinterrad 6 angeordnet ist.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das zeigt, wie der elektrische Antrieb des Fahrrads der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Die Doppellinien in der Figur geben die Stromleitungen an, durch die starke Ströme fließen, während die einfachen Linien Signalleitungen angeben, durch die Signalströme fließen.

Eine elektrische Antriebssteuerschaltung 2 berechnet die Antriebsleistung in Ab hängigkeit eines Hilfeprozentsatzsignals, das von der Hauptsteuerschaltung 7 erhal ten wird, eines Drehmomentsignals aus dem Pedalkraftdetektor 8 und einem Fahr geschwindigkeitssignal aus dem Fahrgeschwindigkeitsdetektor 9 und betreibt den elektrischen Motor 10 dementsprechend.

Ein Hauptschalter 11 ist zwischen die wiederaufladbare Batterie 5 und die Haupt steuerschaltung 7 geschaltet, um den Strom ein- und auszuschalten. Dabei wird die Stromversorgung der elektrischen Antriebssteuerschaltung 2 in operativer Verbin dung mit dem An- und Abschalten der Hauptsteuerschaltung 7 geleistet.

Weiterhin ist ein Hilfeprozentsatzwahlschalter 12 mit der Hauptsteuerschaltung 7 verbunden, so daß ein Vollhilfemodus mit einer vorgeschriebenen Höhe oder ein niedrigerer Hilfemodus wahlweise durch Betätigen des Schalters gewählt werden kann. Die Daten bezüglich dieser Wahl werden über die Kommunikationsschaltung 15 an die elektrische Antriebsschaltung 2 geleitet, und die elektrische Antriebsschal tung 2 steuert den elektrischen Motor in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Modus. Was die Wahl des Hilfemodus anbelangt, wählt der Fahrer einen niedrigen Hilfeprozentsatz, wenn er viel Kraft hat, während er einen hohen Hilfeprozentsatz wählt, wenn er erschöpft ist, weshalb eine derartige Wahlmöglichkeit es ermöglicht, daß das Fahrrad für eine lange Fahrt oder für eine Förderung der Gesundheit ver wendet werden kann. Das Fahrrad kann also in verschiedener Weise, je nach der physischen Stärke des Benutzers und sonstigen Bedingungen verwendet werden.

Zwischen den Hauptschalter 11 und der Hauptsteuerschaltung 7 ist ein Batterieent ladungsmonitor 13 geschaltet, der den Entladungszustand der wiederaufladbaren Batterie 5 ständig überwacht und die diesbezügliche Information an die Hauptsteu erschaltung 7 weiterleitet. Sobald die verbleibende Batterieladung der wiederauflad baren Batterie 5 unter eine vorbestimmte Höhe fällt, aktiviert die Hauptsteuerschal tung 7 einen Warnungsindikator 14, um den Fahrer darüber zu informieren. Dies wird durch das Leuchten einer LED, das Klingeln einer Glocke oder auf andere Wei se vorgenommen. Weiterhin ist zwischen einem Ladegerät 17 und der wiederauf ladbaren Batterie 5 ein Batterielademonitor 16 geschaltet, der ein vollständiges La den und die zunehmende Gesamtanzahl der Ladevorgänge feststellt. Dadurch wird die Genauigkeit der Ermittlung der verbleibenden Batterieladung der wiederauflad baren Batterie 5 erhöht. Außerdem kann der Benutzer bezüglich des korrekten Wertes der verbleibenden Batterieladung informiert werden, wobei der über die ver bleibende Betriebsdauer der Batterie unterrichtete Benutzer das erforderliche Erset zen der wiederaufladbaren Batterie 5 vornehmen kann. Die auf diese Weise erhal tene korrekte Information bezüglich der verbleibenden Batterieladung wird über die Kommunikationsschaltung 15 an die elektrische Antriebssteuerschaltung 2 gesen det, um die notwendige Antriebssteuerung des elektrischen Motors 10 vorzunehmen. Dabei kann eine mangelnde Batterieladung korrekt festgestellt werden, worauf der elektrische Antrieb 1 gestoppt wird, was eine Beschädigung der Batterie vermeidet, die ansonsten durch eine nicht sinngemäße Verwendung der Batterie verursacht würde.

Bei dem oben beschriebenen Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb der vorliegenden Erfindung sind eine elektrische Antriebssteuerschaltung 2 und eine Hauptsteuer schaltung 7 in einem Parallelbetrieb installiert, wobei diese Schaltungen 2, 7 ihren entsprechenden Teil der Steuerung leisten und wobei sie über eine Kommunikati onsschaltung 15 miteinander verbunden sind, weshalb bei dem Fahrrad mit elektri schem Hilfsantrieb der vorliegenden Erfindung der Verdrahtungsaufwand verringert ist und das Fahrrad trotzdem multifunktionale Merkmale, wie eine korrekte Überwa chung der verbleibenden Batterieladung und die Wahl des Hilfeprozentsatzes, auf weist, die mit Hilfe einer einfachen Steuerschaltung nicht erzielt werden können. Deshalb gibt die vorliegenden Erfindung ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb mit einer verbessertes Manövrierfähigkeit und einem verbesserten Fahrkomfort an, das für eine Mehrzweckverwendung und für die Förderung der Gesundheit gedacht ist.

Claims

1. Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb mit:
einem Pedalantrieb zum Antreiben des Fahrrads mittels menschlicher Kraft,
einem elektrischen Antrieb (1) zum unterstützenden Antreiben des Pedalantriebs,
einem Pedalkraftdetektor (8),
einem Fahrgeschwindigkeitsdetektor (9),
einem Hilfeprozentsatzwahlschalter (12),
einer mit dem Pedalkraftdetektor (8) und dem Fahrgeschwindigkeitsdetektor (9) verbundenen ersten Steuerschaltung (2) mit einem Mikrocomputer zum Steuern des elektrischen Antriebs (1), und
einer zweiten Steuerschaltung (7) mit einem Mikrocomputer für eine Überwachung der wiederaufladbaren Batterie (5), die den elektrischen Antrieb (1) mit Energie versorgt, und/oder für die Steuerung des elektrischen Fahrrads durch ein Schalten,
wobei die erste Steuerschaltung (2) und die zweite Steuerschaltung (7) über eine Kommunikationsschaltung (15) miteinander verbunden sind, um Signale untereinander zu senden und zu empfangen, und
wobei ein Hilfeprozentsatz durch den Hilfeprozentsatzwahlschalter (12) angegeben wird und ein Signal bezüglich des Hilfeprozentsatzes über die zweite Steuerschaltung (7) in die erste Steuerschaltung (2) eingegeben wird, um den elektrischen Antrieb zu steuern, wobei der Hilfeprozentsatz auf der Basis der Daten, die von dem Pedalkraftdetektor (8) und dem Fahrgeschwindigkeitsdetektor (9) ermittelt werden, bestimmt wird.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (7) die Funktion hat, den Ladungszustand der wiederaufladbaren Batterie (5) zu überwachen.

3. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (7) die Funktion hat, den Entladungszustand der wiederaufladbaren Batterie (5) ständig zu überwachen.

4. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (7) die verbleibende Batterieladung aus der Information berechnet, die sie durch das Überwachen der Ladungs- und Entladungszustände der wiederaufladbaren Batterie (5) erhält, und einen Warnungsindikator (14) aktiviert, wenn die verbleibende Batterieladung unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt.

5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (7) die verbleibende Batterieladung aus der Information berechnet, die sie durch das Überwachen der Ladungs- und Entladungszustände der wiederaufladbaren Batterie (5) erhält, und ein Signal bezüglich der verbleibenden Batterieladung über die Kommunikationsschaltung (15) an die erste Steuerschaltung (2) ausgibt, um den elektrischen Antrieb (1) zu steuern.