DE202019101294U1 - BIKE RENTAL SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Fahrradverleihsystem, umfassend:
- mindestens eine elektronische Vorrichtung (500), die mit einem Nutzer assoziierbar ist;
- eine Vielzahl an Fahrrädern mit Trethilfe, ausgestattet mit einem Elektromotor (2), assoziiert mit einem Rad (102), mindestens mit einem mit diesem Motor (2) assoziierten Akkupack (3), um bidirektional Energie mit diesem auszutauschen, einer Pedaleinheit, einem Antrieb, der betriebswirksam zwischen der Pedaleinheit und mindestens einem Rad (102) und einem Mechanismus mit frei laufendem Rad eingesetzt ist, assoziiert mit dem mindestens einen Rad (102),
wobei die elektronische Vorrichtung (500) und die Fahrzeuge (100) mittels einer EDV-Wolke (1001) miteinander vernetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Fahrrad (100) mit einer Steuervorrichtung (1) versehen ist, umfassend
- erste Sensormittel (6), die ausgelegt sind, um Größen zu erfassen, die repräsentativ für einen Zustand des Fahrrads (100) sind, darunter mindestens eine Größe, die mit der Drehzahl eines Rads des Fahrrads (102) korreliert ist, und eine Größe, die mit der Winkelgeschwindigkeit des Mechanismus mit frei laufendem Rad (105) korreliert ist, und um ein oder mehrere Signale zu generieren, die für diese repräsentativ sind;
- zweite Sensormittel (7), die ausgelegt sind, um eine oder mehrere Größen zu erfassen, die für den Ladezustand (SOC) des Akkupacks repräsentativ sind, und um ein Signal zu generieren, das repräsentativ für den Energieverbrauch dieses Akkupacks ist;
- mindestens eine Steuereinheit (8), die mit den Sensormitteln (6, 7) und dem Motor (2) assoziiert und mit mindestens einem Steuergerät (9) in geschlossenem Regelkreis versehen ist, das mindestens in einem ersten eigenen Funktionsmodus ausgelegt ist, um
einen Zustand des Fahrrads (100) in Funktion der von den ersten Sensormitteln 6 generierten Signale zu bestimmen;
in Funktion dieses Zustands des Fahrrads (100) mindestens eine Kennlinie zur Steuerung des Motors (2) zu bestimmen, aufweisend einen voreingestellten Verlauf;
den Motor (2) in einem ersten Modus zu steuern, in dem dem Rad (102) ein Drehmoment bereitgestellt wird, oder in einem zweiten Modus, in dem dem Akkupack (3) Strom zugeführt wird, nach der mindestens einen Kennlinie und in Funktion des Energieverbrauchs des Akkupacks (3), wobei die Steuereinheit (8) programmiert ist, um den Motor (2) so zu steuern, dass ein vorgegebener Sollwert (R) verfolgt wird, der für ein bestimmtes Energierückgewinnungsniveau des Akkupacks (3) repräsentativ ist, wobei die Steuereinheit (3) ein prädiktives Modul (11) umfasst, das ausgelegt ist, um von einer elektronischen Vorrichtung (500) einen oder mehrere Datenwerte in Bezug auf ein Energieprofil eines Nutzers zu empfangen, der sich anschickt, das Fahrrad (100) zu nutzen, wobei dieser eine oder die mehreren Datenwerte in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers von der Steuereinheit (8) genutzt werden, um den voreingestellten Verlauf der Kennlinie zu bestimmen.
Bicycle rental system comprising:
- at least one electronic device (500) associable with a user;
a plurality of bicycles having pedaling assistance, equipped with an electric motor (2) associated with a wheel (102), at least one battery pack (3) associated with this motor (2) for bidirectionally exchanging energy therewith, a pedal unit; A drive operatively interposed between the pedal unit and at least one wheel (102) and a free-wheeling mechanism associated with the at least one wheel (102),
wherein the electronic device (500) and the vehicles (100) are networked together by means of a computer cloud (1001),
characterized in that each bicycle (100) is provided with a control device (1) comprising
first sensor means (6) adapted to detect quantities representative of a condition of the bicycle (100), including at least one magnitude correlated to the rotational speed of a wheel of the bicycle (102), and a size correlated with the angular velocity of the free-wheel mechanism (105) and to generate one or more signals representative thereof;
second sensor means (7) arranged to detect one or more quantities representative of the state of charge (SOC) of the battery pack and to generate a signal representative of the power consumption of that battery pack;
- At least one control unit (8) associated with the sensor means (6, 7) and the motor (2) and provided with at least one control unit (9) in a closed loop, which is designed at least in a first own functional mode to
determine a condition of the bicycle (100) as a function of the signals generated by the first sensor means 6;
in response to this condition of the bicycle (100), determining at least one characteristic for controlling the engine (2), having a preset course;
controlling the motor (2) in a first mode providing torque to the wheel (102), or in a second mode supplying power to the battery pack (3) according to the at least one characteristic and function of Energy consumption of the battery pack (3), wherein the control unit (8) is programmed to control the motor (2) to track a predetermined set point (R) representative of a particular energy recovery level of the battery pack (3) the control unit (3) comprises a predictive module (11) adapted to receive from an electronic device (500) one or more data values relating to an energy profile of a user preparing to use the bicycle (100) wherein said one or more data values relating to the user's energy profile are used by the control unit (8) to determine the preset characteristic of the characteristic.
Description
Diese Erfindung betrifft ein Fahrradverleihsystem, das eine Flotte an Fahrrädern mit Trethilfe nutzt, die vorzugsweise mit einer Nabensteuervorrichtung („Nabendynamo“) ausgestattet sind.This invention relates to a bicycle rental system utilizing a fleet of pedal-assisted bicycles, which are preferably equipped with a hub control device ("hub dynamo").
Parallel zur wachsenden Popularität der Konzepte betreffend die nachhaltige Mobilität und zur kontinuierlichen Weiterentwicklung zunehmend leistungsstärkerer elektrischer Kraftmaschinen war ein bedeutendes Wachstum der allgemein als E-Bikes bekannten Geräte zu verzeichnen. Dabei handelt es sich um Fahrräder mit einem elektrischen Antriebssystem, das in der Lage ist, den Radfahrer beim Treten zu unterstützen.Alongside the growing popularity of sustainable mobility concepts and the continued evolution of increasingly powerful electric power engines, there has been significant growth in the number of devices commonly known as e-bikes. These are bicycles with an electric drive system that is able to assist the cyclist while pedaling.
Diese Fahrräder fanden fruchtbaren Boden sowohl für Anwendungen in der Stadt, bei denen sie Kleinkrafträder teilweise ersetzen, als auch für extremere Anwendungen, indem sie gelegentlichen Radfans ermöglichen, Steigungen auf langen Strecken zu bewältigen, die ihnen ohne Zuhilfenahme des elektrischen Antriebs verwehrt gewesen wären.These bicycles have found fertile ground both for urban applications where they partially replace mopeds and for more extreme applications, allowing occasional cyclists to negotiate long-distance uphill gradients that would have been denied without the aid of electric propulsion.
Die Aspekte, mit denen sich die Unternehmen der Branche in diesen Jahren am meisten beschäftigten, waren daher die Größe des Antriebs, die es zu minimieren galt, um das System auch „herkömmlichen“ Rahmen anpassen zu können, sowie die Akkureichweite, die erhöht wurde, indem die elektrische Kraftmaschine sowohl als Motor als auch als Generator genutzt wird.The aspects that most of the companies in the industry dealt with during these years were therefore the size of the drive, which had to be minimized in order to be able to adapt the system to "conventional" frames, as well as the battery range, which was increased. by the electric engine is used both as a motor and as a generator.
Unter Bezugnahme auf den letztgenannten Aspekt ist es bei Anwendungen in der Stadt gegenüber den Mountainbike-Anwendungen, bei denen es das Problem in Verbindung mit der Akkudauer in einer gewissen Hinsicht als untergeordnet oder jedenfalls als mit der Notwendigkeit eines wichtigen Unterstützungsbeitrags seitens des Motors zu betrachten gilt, mehr als eine eigentliche Unterstützung eher notwendig, dem Radfahrer auf den anspruchsvollsten Strecken eine Hilfe zu bieten, was erlaubt hat, die Aufrechterhaltung des Akkuladezustands als vorrangig zu berücksichtigen.With respect to the latter aspect, in urban applications it is superior to mountain bike applications where the problem associated with battery life is in some respects considered to be ancillary or, at any rate, to the need for an important contribution from the engine Having more than one actual support rather necessary to provide assistance to the cyclist on the most demanding routes has allowed for the maintenance of the battery state of charge to be given priority.
Im Hinblick auf diese Entwicklungen entwickelte der Anmelder kürzlich ein System, das in der Lage ist, die elektrische Kraftmaschine zu steuern, sodass der Ladezustand des Akkus ungefähr auf einem vorgegebenen Wert beibehalten wird, ohne dass jemals die Notwendigkeit (und auch nicht die Möglichkeit) besteht, diesen über das Netz aufzuladen.In view of these developments, the Applicant has recently developed a system capable of controlling the electric power plant so that the state of charge of the battery is maintained at a predetermined level without ever needing (and not having possibility) to charge it via the network.
Dieses System wurde durch die Hinterlegung der internationalen Patentanmeldung Nr.
Dieses Steuerungssystem ist absolut optimal, da es in der Lage ist, sich dem historischen Nutzungsverlauf des Fahrrads anzupassen, weist jedoch eine Einschränkung bei nicht proprietären Anwendungen wie beispielsweise bei einem Fahrradverleihsystem auf.This control system is absolutely optimal as it is able to adapt to the historical usage history of the bicycle, but has a limitation on non-proprietary applications such as a bicycle rental system.
Dies ist vorwiegend darauf zurückzuführen, dass sich sowohl der Nutzer als auch die zurückgelegten Strecken wesentlich und kontinuierlich ändern, wodurch das System de facto den Fahrstil des Radfahrers nicht „erlernen“ kann und/oder sich diesem während der Fahrt nicht anpassen kann (aufgrund der für diese Anwendung typischen äußerst kurzen Nutzungsdauer).This is mainly due to the fact that both the user and the distances covered change significantly and continuously, which effectively prevents the system from "learning" the cyclist's driving style and / or from adapting to it during the journey (due to the This application typically has extremely short service life).
Ebenfalls unter Bezugnahme auf Bike-Sharing-Anwendungen sind die bis heute gewöhnlich genutzten Fahrräder (egal, ob es sich um E-Bikes oder herkömmliche Fahrräder handelt) alle mit leicht manipulierbaren Diebstahlsicherungen ausgestattet, was die Gewinne der Gesellschaften, die sich mit dieser Tätigkeit beschäftigen, erheblich reduziert und diese zu einer aufwendigen Wiederbeschaffung oder einem kostspieligen Ersatz der manipulierten Fahrräder zwingt.Also referring to bike-sharing applications, the bicycles that are still commonly used today (whether e-bikes or conventional bicycles) are all equipped with easily manipulated anti-theft devices, which are the profits of the companies involved in this activity , significantly reduced and this forces to a costly replacement or a costly replacement of manipulated bicycles.
In Anbetracht der Nutzervielfalt dieser Art von Dienstleistungen kann zudem nicht davon ausgegangen werden, dass der Radfahrer daran gewöhnt ist, sich in Stadtgebieten mit dem Fahrrad fortzubewegen, was manchmal dazu führt, dass das Fahrzeug unsachgemäß genutzt wird und die entsprechenden Problematiken wie Stürze, Unfälle oder Zusammenstöße auftreten.Moreover, given the diversity of users of this type of service, cyclists can not be expected to be able to travel by bicycle in urban areas, which sometimes results in improper use of the vehicle and the associated problems such as falls, accidents or accidents Clashes occur.
Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Steuervorrichtung für ein Fahrrad mit Trethilfe sowie ein Fahrrad mit Trethilfe als solches bereitzustellen, die in der Lage sind, die Nachteile des genannten Stands der Technik zu beseitigen.The object of this invention is therefore to provide a control device for a bicycle with Trethilfe and a bicycle with Tretriever as such, which are able to eliminate the disadvantages of said prior art.
Insbesondere ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrrad mit Trethilfe bereitzustellen, die ihre Anpassung an die Nutzungsweise des Nutzers beschleunigt, vor allem innerhalb eines Fahrradverleihsystems.In particular, it is an object of this invention to provide a control device for a pedal assisted bicycle that will speed up its adaptation to the user's usage, especially within a bicycle rental system.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein optimiertes Steuersystem für ein Fahrrad mit Trethilfe bereitzustellen, das dem Nutzer unterschiedliche Fahrerlebnisse ermöglicht.Another object of this invention is to provide an optimized control system for a pedal assisted bicycle that allows the user to experience different driving experiences.
Zu den Aufgaben dieser Erfindung gehört es darüber hinaus, eine Steuervorrichtung für ein Fahrrad mit Trethilfe sowie ein Fahrrad mit Trethilfe mit erhöhtem Sicherheitsniveau bereitzustellen.It also belongs to the objects of this invention to provide a control device for a bicycle with pedal assist and a bicycle with pedal assist with increased safety level.
Eine oder mehrere der oben genannten Aufgaben werden durch eine Steuervorrichtung eines Fahrrads mit Trethilfe sowie ein Fahrrad mit Trethilfe erfüllt, aufweisend die technischen Merkmale nach einem oder mehreren der nachfolgenden Patentansprüche, das in ein Fahrradverleihsystem eingefügt ist.One or more of the above objects are achieved by a control device of Bicycle with Trethilfe and a bicycle with Trethilfe met, having the technical features according to one or more of the following claims, which is incorporated in a bicycle sharing system.
Insbesondere werden diese Aufgaben von einer Steuervorrichtung eines Fahrrads mit Trethilfe erfüllt, das ausgestattet ist mit einem mit einem Rad assoziierten Elektromotor, mindestens mit einem mit diesem Motor assoziierten Akkupack, um bidirektional Energie mit diesem auszutauschen, einer Pedaleinheit, einem Antrieb, der betriebswirksam zwischen der Pedaleinheit und mindestens einem Rad und einem Mechanismus mit frei laufendem Rad eingesetzt ist, assoziiert mit dem mindestens einen Rad.In particular, these objects are met by a control device of a pedal assisted bicycle equipped with an electric motor associated with a wheel, at least one battery pack associated with that motor for bidirectionally exchanging energy therewith, a pedal unit, a drive operative between the two Pedal unit and at least one wheel and a mechanism with free-running wheel is used, associated with the at least one wheel.
Die Vorrichtung umfasst erste Sensormittel, die ausgelegt sind, um Größen zu erfassen, die repräsentativ für einen Zustand des Fahrrads sind, darunter mindestens eine Größe, die mit der Drehzahl eines Rads des Fahrrads korreliert ist, und eine Größe, die mit der Winkelgeschwindigkeit des Mechanismus mit frei laufendem Rad korreliert ist, und um ein oder mehrere Signale zu generieren, die für diese repräsentativ sind.The apparatus includes first sensing means configured to detect magnitudes representative of a condition of the bicycle, including at least one magnitude correlated to the rotational speed of a wheel of the bicycle, and a magnitude related to the angular velocity of the mechanism is correlated with free-wheeling and to generate one or more signals representative of them.
Bereitgestellt sind zudem zweite Sensormittel, die ausgelegt sind, um den Ladezustand des Akkupacks zu erfassen und um ein Signal zu generieren, das repräsentativ für den Energieverbrauch dieses Akkupacks ist.In addition, second sensor means are provided, which are designed to detect the state of charge of the battery pack and to generate a signal which is representative of the energy consumption of this battery pack.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Energieverbrauch dieses Akkupacks“ in diesem Text unterschiedslos oder jedenfalls ausnahmslos, sofern nicht ausdrücklich angegeben, sowohl auf die Leistung als Momentan- oder Durchschnittsleistung, die für das Akkupack notwendig ist/diesem bereitgestellt wird, als auch auf den Ladezustand (SOC) Bezug genommen wird (dabei handelt es sich um Parameter, die mittels entsprechender Kalkulationsalgorithmen miteinander verknüpft sind).It should be noted that the term "energy use of this battery pack" used in this text indiscriminately, or in any case without exception, unless otherwise stated, refers to both the power as instantaneous or average power required for the battery pack and is referred to the state of charge (SOC) (these are parameters that are linked together by means of appropriate calculation algorithms).
Alternativ dazu könnte der „Energieverbrauch dieses Akkupacks“ als Energie definiert oder zu verstehen sein, die in einem bestimmten Zeitraum genutzt wird, zu verstehen als Gleichgewicht zwischen den Momentanleistungen in einem bestimmten Zeithorizont.Alternatively, the "energy use of this battery pack" could be defined or understood as energy used in a given period of time, to be understood as a balance between the instantaneous performance in a given time horizon.
Die Steuervorrichtung umfasst zudem eine Steuereinheit, die mit den Sensormitteln und dem Motor assoziiert ist, und mindestens ein Steuergerät in geschlossenem Regelkreis, das mindestens in einer ersten Konfiguration eines ersten eigenen Betriebsmodus ausgelegt ist, um
einen Zustand des Fahrrads in Funktion der von den ersten Sensormitteln generierten Signale zu bestimmen;
in Funktion dieses Zustands des Fahrrads mindestens eine Kennlinie zur Steuerung des Motors zu ermitteln, aufweisend einen voreingestellten Verlauf;
den Elektromotor in einem ersten Modus zu steuern, in dem ein Drehmoment bereitgestellt wird, das mit einer Drehrichtung des Rads übereinstimmt, oder in einem zweiten Modus, in dem dem Akkupack Strom zugeführt wird, nach der mindestens einen Kennlinie und in Funktion des Energieverbrauchs des Akkupacks.The control device further comprises a control unit, which is associated with the sensor means and the motor, and at least one closed-loop control unit, which is designed at least in a first configuration of a first own operating mode
determine a condition of the bicycle as a function of the signals generated by the first sensor means;
in function of this condition of the bicycle to determine at least one characteristic for controlling the engine, having a preset course;
to control the electric motor in a first mode, in which a torque is provided, which coincides with a direction of rotation of the wheel, or in a second mode in which power is supplied to the battery pack, according to the at least one characteristic and in function of the energy consumption of the battery pack ,
Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinheit (insbesondere das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis) programmiert ist, um den Elektromotor so zu steuern, dass ein vorgegebener Sollwert verfolgt wird, der für ein bestimmtes Energierückgewinnungsniveau des Akkupacks repräsentativ ist.It is noted that the control unit (particularly the closed loop controller) is programmed to control the electric motor to track a predetermined setpoint representative of a particular energy recovery level of the battery pack.
Mit dem Begriff „bestimmtes Energierückgewinnungsniveau des Akkupacks“ soll in diesem Text das vom Steuergerät verfolgte Sollsignal definiert werden, das beispielsweise repräsentativ für die Differenz (den Fehler) zwischen einem vorgegebenen Sollsignal und der vom Akkupack während der Fahrt zurückgewonnenen Leistung oder einem Aufladeniveau des Packs ist.The term "specific energy recovery level of the battery pack" is intended to define in this text the desired signal tracked by the control unit, which is representative of, for example, the difference (the error) between a given desired signal and the power recovered by the battery pack during travel or a charge level of the pack ,
Gemäß einem Hauptaspekt dieser Erfindung umfasst die Steuereinheit ein prädiktives Modul, das ausgelegt ist, um von einer elektronischen Vorrichtung (vorzugsweise im Remotemodus) einen oder mehrere Datenwerte in Bezug auf ein Energieprofil eines Nutzers zu empfangen, der sich anschickt, das Fahrrad zu nutzen, wobei dieser eine oder die mehreren Datenwerte in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers von der Steuereinheit genutzt werden, um den vorgegebenen Sollwert und/oder den voreingestellten Verlauf der Kennlinie zu bestimmen.According to a main aspect of this invention, the control unit comprises a predictive module configured to receive from an electronic device (preferably in remote mode) one or more data values relating to an energy profile of a user preparing to use the bicycle this one or more data values relating to the user's energy profile are used by the control unit to determine the predetermined setpoint value and / or the preset characteristic of the characteristic curve.
Je nach den vom prädiktiven Modul empfangenen Daten werden somit die Kennlinien zur Motorsteuerung angepasst, und das Verhalten des Steuergeräts wird zumindest in einer anfänglichen Übergangsphase der Fahrt angepasst, in der wahrscheinlich keine ausreichenden Daten zur Verfügung stehen, um eine zuverlässige Rückkopplung hinsichtlich der Energierückgewinnungsdaten des Akkupacks zu haben.Thus, depending on the data received from the predictive module, the engine control characteristics are adjusted and the behavior of the controller is adjusted, at least in an initial transient phase of the journey, where sufficient data is likely to be unavailable, to provide reliable feedback regarding the energy recovery data of the battery pack to have.
Vorteilhafterweise weist die Steuervorrichtung auf diese Weise eine erhöhte Anpassungsgeschwindigkeit an das Verhalten des Nutzers auf, wobei es gelingt, den Ladezustand des Akkupacks ungefähr auf einem optimalen Wert (oder einem Sollwert) beizubehalten.Advantageously, the control device in this way has an increased adaptation speed to the behavior of the user, wherein it is possible to maintain the state of charge of the battery pack approximately at an optimum value (or a desired value).
Es wird darauf hingewiesen, dass dieser eine oder diese mehreren Datenwerte in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers ein historisches Aufladeniveau umfassen, definierend einen historisch vom Nutzer generierten Energieverbrauch im Akkupack des betreffenden Fahrrads oder anderer Fahrräder, die mit diesem korreliert sind, vorzugsweise mittels eines gleichen Fahrradverleihsystems, das ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist.It should be noted that this one or more data values in relation to the user's energy profile include a historical charging level, defining a historical charge level Users generated energy consumption in the battery pack of the particular bicycle or other bicycles correlated therewith, preferably by means of a same bicycle rental system, which is also an object of the invention.
Vorteilhafterweise ist die Steuervorrichtung in der Lage, das Verhalten des Nutzers vorauszusehen, auch wenn sie ihn nicht direkt kennt, und sich entsprechend anzupassen.Advantageously, the control device is able to predict the behavior of the user, even if they do not know him directly, and to adapt accordingly.
Insbesondere umfasst die Kennlinie zur Motorsteuerung (zumindest für einen Startzustand des Fahrrads aus der angehaltenen Position) ein Unterstützungsteilstück, auf dem ein Hilfsniveau ermittelt wird, das dem Radfahrer bereitzustellen ist, und mindestens ein Aufladeteilstück (zumindest für einen Zustand der Fahrradfahrt mit Dauergeschwindigkeit), auf dem ein vorgegebenes Energierückgewinnungsniveau ermittelt wird, das vom Radfahrer zu fordern ist.Specifically, the motor control characteristic (at least for a starting state of the bicycle from the stopped position) includes a support section on which an auxiliary level to be provided to the cyclist is determined and at least one charging section (at least for a state of constant speed cycling) a predetermined energy recovery level is determined, which is required by the cyclist.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgelegt, um das Hilfsniveau zu erhöhen und/oder das Rückgewinnungsniveau der Kennlinie zu reduzieren, wenn sich der historische Ladezustand erhöht und umgekehrt. Mit anderen Worten werden effiziente Nutzer, die auf vorherigen Fahrten stets dazu beigetragen haben, den Akku auch mehr als gefordert aufzuladen, mit einer höheren Unterstützung seitens des Motors belohnt. Nutzer, die dagegen früher den Akku mehr als üblich verbraucht haben, werden dagegen mit einem geringeren Beitrag des Motors und/oder einer höheren Anforderung nach Energiebeitrag (d. h. Aufladen) „bestraft“, sofern dies vorgesehen ist.Preferably, the control unit is configured to increase the auxiliary level and / or to reduce the recovery level of the characteristic as the historical state of charge increases and vice versa. In other words, efficient users who have always helped to recharge the battery on previous trips will be rewarded with more engine support. On the other hand, users who previously used the battery more than usual will be penalized with a lower contribution from the engine and / or a higher requirement for energy (ie recharge), if that's what it's intended to do.
Mit anderen Worten trägt die Profilerstellung des Nutzers dazu bei, den besten Kompromiss zwischen geringster Beeinträchtigung des Fahrerlebnisses und Aufrechterhaltung (Rückgewinnung) des notwendigen Ladezustands zu finden.In other words, profiling the user helps to find the best compromise between minimizing the impairment of the driving experience and maintaining (recovering) the necessary state of charge.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung, der den vorherigen ergänzt oder alternativ dazu ist, steht damit in Verbindung, dass in der Steuereinheit ein Voreinstellungsmodul enthalten ist (vorzugsweise assoziiert mit dem Steuergerät in geschlossenem Regelkreis).Another aspect of this invention that supplements or alternates with the previous one is related to the fact that the control unit includes a default module (preferably associated with the closed loop controller).
Dieses Voreinstellungsmodul ist ausgelegt, um
- - vom Nutzer eine Information zu erhalten, die für eine Betriebskonfiguration des Reglers repräsentativ ist, auswählbar zwischen einer Unterstützungskonfiguration, in der der Motor vorwiegend im ersten Modus gesteuert wird und dessen Unterstützungsniveau für ein vorgegebenes Zeitintervall oder eine vorgegebene zurückgelegte Strecke maximiert ist, und einer Aufladekonfiguration, in der das Unterstützungsniveau des Motors im Wesentlichen gleich null ist, und der Motor im zweiten Modus gesteuert wird;
- - den vorgegebenen Verlauf der mindestens einen Kennlinie auf der Grundlage der ausgewählten Konfiguration festzulegen.
- to obtain from the user information representative of an operating configuration of the controller selectable between a support configuration in which the engine is predominantly controlled in the first mode and its support level is maximized for a predetermined time interval or a predetermined distance covered, and a charging configuration in which the assist level of the engine is substantially zero, and the engine is controlled in the second mode;
- determine the predetermined course of the at least one characteristic based on the selected configuration.
Es ist darauf hinzuweisen, dass das Voreinstellungsmodul vorzugsweise ausgelegt ist, um vom Nutzer eine Information zu erhalten, die repräsentativ für mindestens eine erste, eine zweite oder eine dritte Betriebskonfiguration ist.It should be appreciated that the default module is preferably configured to obtain information from the user representative of at least a first, second, or third operational configuration.
Die erste Konfiguration ist gemischt. In dieser werden das Unterstützungs- und das Rückgewinnungsniveau auf die bisher beschriebene Weise ausgewogen.The first configuration is mixed. In this, the support and recovery levels are balanced in the manner described so far.
Die zweite Konfiguration entspricht der Unterstützungskonfiguration.The second configuration corresponds to the support configuration.
Die dritte Konfiguration entspricht der Aufladekonfiguration. Vorteilhafterweise weist die Steuereinheit in diesem Modus unterschiedliche Konfigurationen auf, die den Bedürfnissen des Nutzers angepasst werden können, der beispielsweise entscheiden könnte, das Fahrrad zu Trainingszwecken und somit ohne Hilfe durch den Motor zu nutzen, oder der einen erhöhten Beitrag des Motors wünscht oder benötigt.The third configuration corresponds to the charging configuration. Advantageously, in this mode, the control unit has different configurations that can be adapted to the needs of the user, who might decide, for example, to use the bicycle for training purposes and thus without assistance from the engine or who desires or needs an increased contribution from the engine.
Diesbezüglich wird darauf hingewiesen, dass die zweite Konfiguration (oder Unterstützungskonfiguration) vorzugsweise nur für Werte des Ladezustands des Akkupacks einstellbar ist, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.In this regard, it is noted that the second configuration (or support configuration) is preferably settable only for values of the state of charge of the battery pack that exceed a predetermined threshold.
Zudem ist die Steuereinheit vorzugsweise ausgelegt, um die der zweiten Konfiguration entsprechende Konfiguration für ein vorgegebenes maximales Zeitintervall aufrechtzuerhalten, nach dessen Ablauf der Nutzer abwägen kann, ob er die erste oder die dritte Konfiguration anwenden möchte.In addition, the control unit is preferably designed to maintain the configuration corresponding to the second configuration for a predetermined maximum time interval, after which the user can weigh whether he wishes to use the first or the third configuration.
Vorteilhafterweise wird auf diese Weise garantiert, dass der Ladezustand des Akkupacks nicht unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, wodurch gewährleistet wird, dass der nächste Nutzer ein Fahrrad vorfindet, das zumindest in der ersten und in der dritten Konfiguration nutzbar ist.Advantageously, in this way it is guaranteed that the state of charge of the battery pack does not fall below a predetermined limit value, thereby ensuring that the next user finds a bicycle that can be used at least in the first and in the third configuration.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Steuervorrichtung vorzugsweise in einen Systemkontext (Fahrradverleih) einreiht, in dem ein Anzeigemodul, das programmiert ist, um dem Nutzer die Betriebskonfigurationen anzuzeigen, die mit dem Ladezustand des Akkupacks vereinbar sind, sowie um dem Nutzer zu ermöglichen, eine dieser Konfigurationen auszuwählen, sowie ein Sendemodul vorgesehen sind, das ausgelegt ist, um diese zweite Information zu übermitteln. Vorzugsweise ist das Anzeigemodul ausgelegt, um dem Nutzer die Betriebskonfigurationen auf der Grundlage eines Energieprofils des Nutzers anzuzeigen.It should be noted that the control device preferably fits into a system context (bicycle rental) in which a display module programmed to indicate to the user the operating configurations consistent with the state of charge of the battery pack as well as to enable the user to to select one of these configurations as well as a transmit module which is designed to transmit this second information. Preferably, the display module is configured to display to the user the operating configurations based on an energy profile of the user.
Mit anderen Worten ist das System ausgelegt, um die zweite Konfiguration nur den „effizienten“ Energieprofilen (d. h. solchen mit einem hohen historischen Aufladeniveau) anzuzeigen, sodass diese auswählbar und aktivierbar ist.In other words, the system is designed to display the second configuration only to the "efficient" energy profiles (i.e., those with a high historical charge level) so that it is selectable and activatable.
Dieses technische Merkmal, das zwar als „Anreiz/Prämie“ fungiert, um das Fahrrad nach Regeln zu fahren, die das Aufladen des Akkus auch auf Unterstützungsteilstrecken ermöglichen, ist als rein technisch anzusehen, da es unmittelbar mit einem reduzierten Wartungsaufwand des Fahrzeugs und einer erhöhten Lebensdauer des Akkupacks korreliert ist.This technical feature, while functioning as an "incentive / incentive" to ride the bike according to rules that allow the battery to be charged even on support legs, is considered purely technical, as it immediately results in reduced vehicle maintenance and increased vehicle uptime Life of the battery pack is correlated.
Ein weiterer besonderer Aspekt der Erfindung, der ebenfalls die vorhergehenden ergänzt oder alternativ zu diesen ist, betrifft die Steuereinheit, die zudem ausgelegt ist, um den Motor mit einem Diebstahlsicherungsmodus zu steuern, wenn das Fahrrad steht (nicht mit einem Nutzer gekoppelt ist).Another particular aspect of the invention, which is also complementary to or alternative to the previous ones, relates to the control unit, which is further configured to control the engine with an anti-theft mode when the bicycle is stationary (not coupled to a user).
In diesem Diebstahlsicherungsmodus ist die Steuereinheit ausgelegt, um den Motor so zu steuern, dass ein Drehmoment entgegengesetzt zu einer Drehrichtung des Rads, erfasst von den (ersten) Sensormitteln, bereitgestellt wird.In this antitheft mode, the control unit is configured to control the motor to provide torque opposite to a direction of rotation of the wheel detected by the (first) sensor means.
Mit anderen Worten wird der Elektromotor im Diebstahlsicherungsmodus zumindest teilweise als aktive Bremse gesteuert, sodass die Fortbewegung des Fahrrads de facto verhindert wird, auch wenn kein Schloss vorhanden ist oder dieses manipuliert wurde.In other words, in the anti-theft mode, the electric motor is at least partially controlled as an active brake, so that the movement of the bicycle is de facto prevented, even if no lock is present or has been manipulated.
Vorzugsweise kann die Steuereinheit den Motor im Diebstahlsicherungsmodus in einer passiven Konfiguration oder einer aktiven Konfiguration steuern.Preferably, the controller may control the motor in the anti-theft mode in a passive configuration or an active configuration.
In dieser passiven Konfiguration fordert der Motor keine Energie vom Akkupack und bewirkt einen Widerstand gegen die Fortbewegung zumindest teilweise proportional zur Radgeschwindigkeit.In this passive configuration, the engine does not require energy from the battery pack and provides resistance to locomotion at least partially proportional to the wheel speed.
In der aktiven Konfiguration wird der Motor dagegen so gesteuert, dass ein Drehmoment bereitgestellt wird, das einer Drehrichtung des Rads entgegengesetzt ist, die von den (ersten) Sensormitteln erfasst wird, und somit wird Leistung/Energie vom Akkupack gefordert.In the active configuration, on the other hand, the motor is controlled so as to provide a torque opposite to a rotational direction of the wheel detected by the (first) sensor means, and thus power / energy from the battery pack is required.
Im Diebstahlsicherungsmodus ist die Steuereinheit vorzugsweise ausgelegt, um den Motor in der passiven Konfiguration und unter einer vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenze zu steuern, wobei oberhalb dieses Grenzwerts der Wechsel zur aktiven Konfiguration erfolgt.In the anti-theft mode, the controller is preferably configured to control the motor in the passive configuration and below a predetermined speed limit, above which limit the change to the active configuration occurs.
Im Diebstahlsicherungsmodus wird der Elektromotor somit vorzugsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten als passive Bremse gesteuert und als aktive Bremse nur bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit (oder Drehzahl des Rads) des Fahrrads.In the anti-theft mode, the electric motor is thus preferably controlled as a passive brake at low speeds and as an active brake only as the driving speed (or speed of the wheel) of the bicycle increases.
Vorteilhafterweise wird der Energieverbrauch des Akkupacks auf diese Weise reduziert.Advantageously, the energy consumption of the battery pack is reduced in this way.
Dieser Aspekt der Erfindung eignet sich gut für ein Fahrradverleihsystem, das mindestens eine elektronische Vorrichtung umfasst, die mit einem Nutzer assoziierbar ist, sowie eine Vielzahl an Fahrrädern, die mittels einer EDV-Wolke untereinander vernetzt sind, wobei ein jedes Fahrrad mit einer Steuervorrichtung ausgestattet ist, die mittels der elektronischen Vorrichtung mit einem Nutzer assoziierbar ist.This aspect of the invention is well suited for a bicycle rental system comprising at least one electronic device associable with a user and a plurality of bicycles networked together by means of a computerized cloud, each bicycle being equipped with a control device which is associable with a user by means of the electronic device.
In diesem Kontext ist die Steuereinheit einer jeden Steuervorrichtung ausgelegt, um den Diebstahlsicherungsmodus zu aktivieren, wenn die Steuervorrichtung nicht mit dem Profil eines Nutzers gekoppelt ist. Vorteilhafterweise sind der Diebstahl oder die unbefugte Fortbewegung des Fahrzeugs viel komplizierter als heute, was kriminelle Versuche nicht nur aufgrund der Schwierigkeiten bei der Manipulierung, sondern vor allem deswegen abwehrt, weil das Fahrzeug im Wesentlichen nicht nutzbar ist. Ein weiterer interessanter Aspekt, auf den sich diese Erfindung bezieht, betrifft die Sicherheit der Radfahrer während der Fahrt. Dieses Thema ist besonders relevant bei Bike-Sharing-Anwendungen, die meistens unerfahrene Radfahrer im Stadtgebiet betreffen.In this context, the control unit of each control device is configured to activate the theft-proof mode when the control device is not coupled to the profile of a user. Advantageously, the theft or unauthorized locomotion of the vehicle is much more complicated than it is today, which hinders criminal attempts not only because of the difficulties of manipulation, but above all because the vehicle is essentially unusable. Another interesting aspect to which this invention relates concerns the safety of cyclists while driving. This topic is especially relevant for bike-sharing applications that mostly affect inexperienced cyclists in the urban area.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung eine Trägheitsmessungseinheit, die ausgelegt ist, um eine oder mehrere Beschleunigungen längs, seitlich und vertikal oder alternativ oder gemeinsam eine oder mehrere der Winkelgeschwindigkeiten betreffend die Rollgeschwindigkeit, Nickgeschwindigkeit und Gierrate des Fahrrads zu messen, und um zweite Signale zu generieren, die repräsentativ für diese sind.In accordance with this aspect of the invention, the control device includes an inertial measurement unit configured to measure one or more accelerations longitudinally, laterally and vertically, or alternatively or collectively one or more of the angular velocities relating to the roll speed, pitching speed and yaw rate of the bicycle, and second signals generate that are representative of this.
Alternativ könnten andere Messsysteme eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Beschleunigungsmesssystem oder ein einachsiges Kreiselmesssystem oder Ähnliches.Alternatively, other measuring systems could be used, such as an accelerometer or a single-axis gyroscope or the like.
Die Steuereinheit ist außer mit dem Motor, um diesen zu steuern, auch mit einem Geschwindigkeitssensor und einer Trägheitsmessungseinheit assoziiert.The control unit is also associated with a speed sensor and an inertial measurement unit in addition to the motor to control it.
Vorgesehen sind zudem mindestens eine Anzeigevorrichtung für ein Abbiegen und/oder eine Meldevorrichtung für ein Bremsen seitens des Radfahrers, die mit dem Fahrrad verbunden sind. Provided are also at least one display device for a turn and / or a reporting device for braking on the part of the cyclist, which are connected to the bike.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit somit ausgelegt, um vom Geschwindigkeitssensor und von der Trägheitsmessungseinheit jeweilige Signale zu empfangen, um diese Signale zu verarbeiten und mindestens eine Information in Bezug auf ein Bremsen oder ein Abbiegen des Fahrrads zu erhalten und der Anzeigevorrichtung oder Meldevorrichtung ein erstes Signal zu übermitteln, das repräsentativ für diese Abbiegeinformation ist, oder ein zweites Signal, das repräsentativ für diese Bremsinformation ist.Preferably, the control unit is thus adapted to receive respective signals from the speed sensor and the inertial measurement unit for processing these signals and obtaining at least information relating to braking or turning of the bicycle and transmitting a first signal to the display device or message device which is representative of this turn information or a second signal representative of this brake information.
Beim Empfang jeweils des ersten und des zweiten Signals sind die Anzeigevorrichtung und die Meldevorrichtung ausgelegt, um eine Lichtstrahlung als Antwort abzugeben.Upon receipt of each of the first and second signals, the display device and the reporting device are configured to emit light radiation in response.
Vorteilhafterweise ermöglicht so die Trägheitsmessungseinheit, wenn sie angemessen genutzt wird, die autonome Steuerung der Anzeigen, was die Sicherheit des Radfahrers und der Pkw-Fahrer oder anderer Radfahrer in dessen Umkreis erhöht.Advantageously, the inertial measurement unit, when used appropriately, allows the autonomous control of the displays, which increases the safety of the cyclist and the car driver or other cyclists in the vicinity thereof.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung ist mit dem kompakten Aufbau der Steuervorrichtung verknüpft, die nicht nur äußerst leistungsstark ist (wie bisher ausführlich beschrieben), sondern kompakt ausgestaltet ist und leicht an Rahmen von Fahrrädern montiert werden kann, auch wenn diese nicht eigens dafür vorgerüstet sind.Another aspect of this invention is linked to the compact structure of the control device, which is not only extremely powerful (as previously described in detail), but is compact in design and can be easily mounted on bicycles frames, even if not specially prepared for them.
Bei der Steuervorrichtung handelt es sich nämlich um einen Dynamo, dessen Komponenten komplett in einem Gehäusekorpus untergebracht sind, der fest mit einem Rad des Fahrrads verbunden werden kann.Namely, the control device is a dynamo whose components are completely housed in a housing body which can be fixedly connected to a wheel of the bicycle.
Insbesondere umfasst der Dynamo vorzugsweise einen Gehäusekorpus, aufweisend eine eigene mittlere Achse und verbindbar fest mit einem Rad eines Fahrrads, sodass die mittlere Achse mit der Rotationsachse des Rads übereinstimmt.In particular, the dynamo preferably comprises a housing body having a central axis of its own and connectable to a wheel of a bicycle such that the central axis coincides with the axis of rotation of the wheel.
Im Gehäusekorpus ist vorzugsweise untergebracht:
- - der Elektromotor, der alternativ als Generator und als Motor funktionieren kann und einen Stator und einen Rotor umfasst, drehbar um eine Rotationsachse, entsprechend der mittleren Achse des Gehäusekorpus;
- - das Akkupack, das sich rund um die mittlere Achse entwickelt und mit dem Elektromotor verbunden ist, sodass es mit diesem Energie austauschen kann. Vorzugsweise ist das Akkupack ringförmig ausgebildet und rund um den Elektromotor angeordnet;
- - (erste und zweite) Sensormittel, die mit der mittleren Achse des Gehäusekorpus assoziiert und ausgelegt sind, um Größen zu erfassen, die zumindest für die Winkelgeschwindigkeit des Rads und für die Winkelgeschwindigkeit des Mechanismus mit frei laufendem Rad repräsentativ sind;
- - die Steuereinheit, die ausgelegt ist, um die elektrische Kraftmaschine mindestens nach einem Betriebsmodus zu steuern, in dem diese je nach der Winkelgeschwindigkeit des Rads als Motor oder als Generator wirkt, wobei die Steuereinheit zumindest eine Leiterplatte umfasst, zumindest teilweise ringförmig koaxial zur mittleren Achse des Gehäusekorpus.
- - The electric motor, which may alternatively function as a generator and as a motor and comprises a stator and a rotor, rotatable about an axis of rotation, corresponding to the central axis of the housing body;
- - The battery pack, which develops around the middle axis and is connected to the electric motor so that it can exchange energy with it. Preferably, the battery pack is annular and arranged around the electric motor;
- - (first and second) sensor means associated with the central axis of the housing body and adapted to detect magnitudes representative of at least the angular velocity of the wheel and the angular velocity of the free wheel mechanism;
- - The control unit, which is designed to control the electric motor at least in an operating mode in which it acts as a motor or generator depending on the angular velocity of the wheel, wherein the control unit comprises at least one printed circuit board, at least partially annular coaxial with the central axis of the housing body.
Diese und andere Merkmale gehen zusammen mit den entsprechenden technischen Vorteilen deutlicher aus der nachfolgenden als Beispiel dienenden und somit nicht einschränkenden Beschreibung einer bevorzugten und daher nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Fahrradverleihsystems hervor, bei dem ein jedes Fahrrad mit einer Steuervorrichtung für ein Fahrrad mit Trethilfe versehen ist, sowie eines Fahrrads mit Trethilfe gemäß den Darstellungen in den beigefügten Zeichnungsübersichten. Es zeigt:
- -
1 ein erfindungsgemäßes Fahrradverleihsystem; - -
2a und2b schematisch in einer Seiten- und Hinteransicht ein Fahrrad mit Trethilfe des Fahrradverleihsystems aus1 ; - -
3 eine perspektivische schematische Ansicht einer Steuervorrichtung für ein erfindungsgemäßes Fahrrad mit Trethilfe; - -
4 eine Explosionsdarstellungder Steuervorrichtung aus 3 , in der die Hauptkomponenten der Vorrichtung dargestellt sind; - -
5 einen logischen Schaltplan der Steuervorrichtung aus3 ; - -
6 eine Kennlinie zur Motorsteuerung der Steuervorrichtung aus
- -
1 an inventive bicycle rental system; - -
2a and2 B schematically in a side and rear view of a bike with Trethilfe thebike rental system 1 ; - -
3 a perspective schematic view of a control device for a bicycle according to the invention with Trethilfe; - -
4 an exploded view of thecontrol device 3 in which the main components of the device are shown; - -
5 a logical circuit diagram of thecontrol device 3 ; - -
6 a characteristic for motor control of the control device
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren bezeichnet das Bezugszeichen
Das Fahrrad
Darüber hinaus ist ein Mechanismus mit frei laufendem Rad
Wie weiter unten verdeutlicht, reiht sich das Fahrrad
Das Fahrrad
Mit anderen Worten ist ein jedes Fahrrad mit einem eigenen Identifikationscode
Insbesondere ist die elektronische Vorrichtung
Es wird darauf hingewiesen, dass das Fahrrad
Die Steuervorrichtung
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung
Dieser Gehäusekorpus
Mit anderen Worten ist der Gehäusekorpus
In struktureller Hinsicht umfasst der Gehäusekorpus
Der Gehäuseabschnitt
Wie bereits gesagt, sind im Inneren der Aufnahme (d. h. des Gehäusekorpus) der Elektromotor
Der Elektromotor
Mit anderen Worten liefert das Akkupack
In einem zweiten Steuerungsmodus (Generator) speist dagegen der Motor
Der Elektromotor
Der Stator ist dagegen mit mindestens einer Verbindungswelle
Um die Drehung des Gehäusekorpus
Zur Platzoptimierung weist das Akkupack
Es wird darauf hingewiesen, dass der Gehäusekorpus
Genauer gesagt umfasst der Gehäusekorpus
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung
In der dargestellten Ausführungsform ist die Leistungsschnittstelle
Die Vorrichtung
Vorzugsweise sind die ersten Sensormittel
Diese ersten Sensormittel
Vorzugsweise umfassen diese Sensormittel
Ebenfalls im Gehäusekorpus
Es wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Energieverbrauch dieses Akkupacks“ in diesem Text unterschiedslos oder jedenfalls ausnahmslos, sofern nicht ausdrücklich angegeben, sowohl auf die Leistung als Momentan- oder Durchschnittsleistung, die für das Akkupack
Alternativ dazu könnte der „Energieverbrauch dieses Akkupacks“ als Energie definiert oder zu verstehen sein, die in einem bestimmten Zeitraum genutzt wird, zu verstehen als Gleichgewicht zwischen den Momentanleistungen in einem bestimmten Zeithorizont.Alternatively, the "energy use of this battery pack" could be defined or understood as energy used in a given period of time, to be understood as a balance between the instantaneous performance in a given time horizon.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst dieser Sensor Mittel zur Erfassung der Akkuspannung und -stromstärke. In einer Steuereinheit des Akkupacks werden diese Signale zudem verarbeitet, um den Ladezustand (SOC) des Akkupacks und/oder das Niveau der erforderlichen/bereitgestellten Momentanleistung zu ermitteln.In the preferred embodiment, this sensor comprises means for detecting the battery voltage and current. In a control unit of the battery pack, these signals are also processed to determine the state of charge (SOC) of the battery pack and / or the level of the required / provided instantaneous power.
Um den Motor
In struktureller Hinsicht umfasst die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung
Damit die Vorrichtung
Im Detail ist dieses umhüllte Kabel als die einzige elektrische/elektronische Hardware-Schnittstelle zu betrachten, die außerhalb der Steuervorrichtung
Alternativ könnte die Vorrichtung
Vorzugsweise ist die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Unter Bezugnahme auf die Steuereinheit
Genauer gesagt umfasst die Steuereinheit
Genauer gesagt ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Vorzugsweise ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
einen Zustand des Fahrrads in Funktion der von den ersten Sensormitteln
in Funktion dieses Zustands des Fahrrads mindestens eine Kennlinie zur Steuerung des Motors
a condition of the bicycle in function of that of the first sensor means
in function of this condition of the bicycle at least one characteristic for controlling the
Diesbezüglich umfasst die Steuereinheit
In der bevorzugten Ausführungsform ist der endliche Automat
Genauer gesagt umfasst der endliche Automat
Der endliche Automat
Vom endlichen Automaten können zum Beispiel einer oder mehrere der folgenden Zustände erfasst werden:
- - Start (oder Boost): entsprechend dem Start aus dem Stillstand oder einer plötzlichen Beschleunigung in der Bewegungsphase des Fahrrads. Dieser Zustand hat vorzugsweise eine endliche Dauer und kann beispielsweise in Funktion der Zahl an Pedaldrehungen festgelegt werden, oder kann andauern, bis das Fahrrad eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht;
- - Antriebslos: entsprechend einem Zustand, in dem die Geschwindigkeit des Mechanismus mit frei laufendem Rad bei sich fortbewegendem Fahrrad geringer ist als die Drehzahl des Rads. Dieser Zustand tritt beispielsweise ein, wenn das Fahrrad sich bergab bewegt und kein Pedaltritt erfolgt;
- - Traktion (oder konstante Fahrt): entsprechend einem Zustand, in dem die Geschwindigkeit des Mechanismus mit frei laufendem Rad nach Abzug eines Toleranzwerts gleich der Drehzahl des Rads des Fahrrads ist. Dieser Zustand entspricht beispielsweise einer Dauerfahrt bei einer ungefähr konstanten Geschwindigkeit des Fahrrads mit Pedaltritt;
- - Bremsung: entsprechend einem Bremszustand des Fahrrads mit den genannten Methoden.
- - Start (or Boost): according to the start from standstill or a sudden acceleration in the movement phase of the bicycle. This condition preferably has a finite duration and may be determined, for example, as a function of the number of pedal turns, or may continue until the bicycle reaches a predetermined speed;
- - unpowered: according to a condition in which the speed of the free-wheel mechanism when the bicycle is moving is lower than the speed of the wheel. This condition occurs, for example, when the bicycle is moving downhill and no pedaling occurs;
- - Traction (or constant speed): corresponding to a condition in which the speed of the free-wheeling mechanism, after subtracting a tolerance, is equal to the speed of the wheel of the bicycle. This state corresponds, for example, to a long drive at one about constant speed of the bicycle with pedal kick;
- - braking: according to a braking condition of the bicycle with the mentioned methods.
Die Kennlinien sind vorzugsweise ausgebildet, um den Wert eines Steuersignals des Elektromotors
Ein jeder Zustand weist eine eigene „nominale“ Kennlinie auf.Each state has its own "nominal" characteristic.
Im Allgemeinen weisen die Kennlinien, obwohl sich deren Werte und Parameter ändern, eine Unterstützungsteilstrecke oder Mindestrückgewinnungsteilstrecke bei niedrigen Geschwindigkeiten und eine Höchstrückgewinnungsteilstrecke bei hohen Geschwindigkeiten auf. Es wird darauf hingewiesen, dass mit dem Begriff „niedrige Geschwindigkeiten“ oder „hohe Geschwindigkeiten“ im Text nicht auf absolute Werte Bezug genommen wird, sondern auf Werte, die unter oder über einer vorgegebenen „Umkehrgeschwindigkeit“ liegen, die je nach Zustand und Umgebungsbedingungen variabel ist.In general, although the characteristics and parameters change, the characteristics have a assisting section or minimum recovery section at low speeds and a maximum recovery section at high speeds. It should be noted that the term "low speeds" or "high speeds" does not refer to absolute values in the text, but values that are below or above a predetermined "reversal speed" that vary depending on the condition and environmental conditions is.
Nach dem Konzept dieser Erfindung entspricht die Umkehrgeschwindigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads, bei der die Kennlinie den Wechsel vom ersten Steuerungsmodus (Aktor) in den zweiten (Generator) vorsieht.According to the concept of this invention, the reversing speed corresponds to the traveling speed of the bicycle in which the characteristic curve provides for the change from the first control mode (actuator) to the second (generator).
Ein Beispiel für eine Traktionskennlinie ist in der beigefügten
- - imot = Motorsteuerungsstrom
- - Vinv = Umkehrgeschwindigkeit
- - irec, min = Mindestrückgewinnungsstrom (d. h. maximale Rückgewinnung)
- - i mot = motor control current
- - V inv = reversal speed
- - i rec, min = minimum recovery current (ie maximum recovery)
Alternativ könnten die Steuerungs- und Erzeugungszustände und -logiken der Steuerungskennlinien jedoch anders sein.Alternatively, however, the control and generation states and logics of the control characteristics could be different.
Unabhängig von der Form der Kennlinien ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Genauer gesagt ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Im ersten Steuerungsmodus (wenn der Elektromotor
Entsprechend ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Vorzugsweise ist das Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Je nach der angewandten Steuerungslogik werden die Kennlinien im Einklang mit dem Akkuladezustand „SOC“ und/oder dem für das Aufladen geforderten Leistungswert geändert/aktualisiert.Depending on the control logic applied, the characteristics are changed / updated in accordance with the battery charge state "SOC" and / or the power value required for charging.
Die Kennlinien werden somit auf der Grundlage der Aktion des Reglers diesen Eingangsinformationen angepasst.The characteristics are thus adapted to this input information based on the action of the controller.
Mit anderen Worten werden die Kennlinien bei Zunahme oder Abnahme des Ladezustands „SOC“ des Akkupacks geändert, wobei die Umkehrgeschwindigkeit erhöht oder reduziert wird oder alternativ oder gleichzeitig die Steuerstromwerte des Motors sowohl bei der Unterstützung als auch bei der Rückgewinnung modifiziert werden.In other words, the characteristics are changed as the state of charge "SOC" of the battery pack increases or decreases, increasing or decreasing the reverse speed, or alternatively or simultaneously modifying the control current values of the motor in both the assistance and the recovery.
Ein Beispiel für eine derartige Closed-Loop-Steuerungslogik ist von Seite
Wie bereits erwähnt, ist daher die Steuereinheit
Mit anderen Worten ist die Steuereinheit
Dieses Energierückgewinnungsniveau des Akkupacks
Bei Fahrradverleihanwendungen umfasst das Fahrrad unabhängig von seiner Nutzung eine Vielzahl an Sensoren/elektronischen Vorrichtungen, die gespeist werden müssen und die, noch bevor der Nutzer mit seiner Fahrt begonnen hat, einen Teil der im Akkupack
Angesichts dessen ist die Steuereinheit
Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung umfasst die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass das, was unabhängig von der Methode, mit der die Daten in Bezug auf das Energieprofil eines Nutzers festgelegt/berechnet werden, wichtig ist, die Tatsache betrifft, dass die verwendeten Parameter und die dem prädiktiven Modul
Vorzugsweise umfassen in jedem Fall dieser eine oder diese mehreren Datenwerte in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers ein historisches Aufladeniveau, definierend einen historisch vom Nutzer generierten Energiebeitrag im Akkupack des betreffenden Fahrrads
Mit anderen Worten umfassen die Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers ein historisches Aufladeniveau, definierend einen historisch vom Nutzer generierten Energiebeitrag im Akkupack der Fahrräder
Es wird darauf hingewiesen, dass mit „historisch generiertem Energiebeitrag“ nicht nur ausschließlich ein positiver Beitrag des Nutzers definiert werden soll, sondern ein Beitrag, der je nach der Effizienz des Nutzers positiv (Aufladung) oder negativ (Verbrauch) sein kann.It is pointed out that "historically generated energy contribution" should not only define only a positive contribution of the user, but a contribution that can be positive (charge) or negative (consumption) depending on the efficiency of the user.
Es wird darauf hingewiesen, dass das historische Aufladeniveau als ein Mittelwert der Rückgewinnungswerte dargestellt werden kann, die bei den verschiedenen, in einem vorgegebenen Zeitraum durchgeführten Fahrten erreicht wurden, oder als diskrete Punktzahl, berechnet auf der Grundlage dieses Energieparameters.It should be noted that the historic charge level may be represented as an average of the recovery values achieved at the various trips made in a given time period, or as a discrete score calculated on the basis of this energy parameter.
Vorzugsweise ist das historische Aufladeniveau zumindest teilweise durch einen variablen Parameter zwischen mindestens einem ersten Wert, repräsentativ für eine hohe Effizienz des Nutzers bei der Energierückgewinnung des Akkupacks
Betriebswirksam umfasst das prädiktive Modul
Genauer gesagt ist die elektronische Vorrichtung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit
Vorzugsweise ist die Steuereinheit
Mit anderen Worten kann die Steuereinheit
Vorteilhafterweise agiert das prädiktive Modul
Dies verschafft hauptsächlich einen Vorteil, der von der Vorrichtung
Das prädiktive Modul ermöglicht zudem die Begrenzung der Wirkung der Störungen (Straßenprofil anders als gewöhnlich und daher beispielsweise ein anderer Verbrauch), die den Rückkopplungskreislauf während dessen Betriebs beeinflussen können.The predictive module also makes it possible to limit the effect of the disturbances (road profile other than usual and therefore, for example, another consumption), which may affect the feedback loop during its operation.
Mit anderen Worten ist das prädiktive Modul
Dies ist vorteilhafterweise innerhalb des Fahrradverleihsystems
Dank der Wirkung des prädiktiven Moduls
Dank der von der elektronischen Vorrichtung
Sind diese Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers beispielsweise repräsentativ für einen „wenig effizienten“ Nutzer oder einen Nutzer mit mangelhaften Fähigkeiten, dem Akkupack die notwendige Rückgewinnungsleistung bereitzustellen, kann das prädiktive Modul
Vorzugsweise sorgt die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Mit anderen Worten kann die Information bezüglich des historischen Verhaltens des Nutzers verwendet werden, um den vom Steuergerät in geschlossenem Regelkreis
Sind diese Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers dagegen repräsentativ für einen „sehr effizienten“ Nutzer bzw. einen Nutzer mit Fähigkeiten, dem Akkupack ein auch über dem erforderlichen Wert liegendes Rückgewinnungsniveau bereitzustellen, kann das prädiktive Modul
Alternativ oder zusammen mit der Veränderung des Sollwerts R könnten die Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers, die vom prädiktiven Modul
In einer bevorzugten Ausführungsform könnte die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass die Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers in einer bevorzugten Ausführungsform zudem zumindest eine Information umfassen, die für die Strecken repräsentativ ist, die der Nutzer mit den Fahrrädern
- - Anteil (Mittelwert) der ansteigenden Teilstücke während der Fahrt;
- - Steigung (Mittelwert) der ansteigenden Teilstücke;
- - Leistung (Durchschnitt), die auf den ansteigenden
Teilstücken vom Akkupack 3 gefordert wird; - - Anteil (Mittelwert) der absteigenden Teilstücke während der Fahrt;
- - Gefälle (Mittelwert) der absteigenden Teilstücke;
- - Leistung (Durchschnitt), die auf den absteigenden
Teilstücken vom Akkupack 3 zurückgewonnen wird; - - Leistung (Durchschnitt), die
vom Akkupack 3 beim Bremsen zurückgewonnen wird; - - durchschnittlich beim Start oder bei Beschleunigungen/Tempoänderungen geforderte Leistung. Diesbezüglich, aber nicht unter ausschließlicher Bezugnahme auf diesen Aspekt ist die Steuervorrichtung vorzugsweise mit einem Geolokalisierungselement
18 ausgestattet, das inden Gehäusekorpus 4 integriert ist.
- - proportion (average) of the ascending sections during the journey;
- - slope (average) of the ascending sections;
- - Power (average) on the rising sections of the
battery pack 3 is required; - - proportion (average) of the descending sections during the journey;
- - slope (average) of the descending sections;
- - Power (average) on the descending sections of the
battery pack 3 is recovered; - - Power (average) from the
battery pack 3 is recovered during braking; - Average power required at take-off or accelerations / tempo changes. In this regard, but not exclusively with respect to this aspect, the controller is preferably with a geolocalization element
18 fitted in thehousing body 4 is integrated.
Vorzugsweise ist das prädiktive Modul
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung, alternativ oder ergänzend zu den bisherigen Beschreibungen, umfasst die Steuereinheit
Vorzugsweise ist dieses Voreinstellungsmodul
In der Unterstützungskonfiguration wird der Motor
In der Aufladekonfiguration dagegen ist das Unterstützungsniveau des Motors
In der bevorzugten Ausführungsform können jedoch vom Nutzer mindestens drei Steuerungskonfigurationen ausgewählt werden.However, in the preferred embodiment, at least three control configurations may be selected by the user.
Diesbezüglich ist das Voreinstellungsmodul
die erste Konfiguration dem bisher beschriebenen Betriebsmodus entspricht, das heißt einem gemischten Modus, in dem der Elektromotor
die zweite und die dritte Konfiguration dagegen den oben aufgeführten Unterstützungs- und Aufladekonfigurationen entsprechen.In this regard, the default module is
the first configuration corresponds to the operating mode described so far, that is, a mixed mode in which the
on the other hand, the second and third configurations correspond to the support and charge configurations listed above.
In der zweiten Konfiguration ist die Steuervorrichtung
Im Gegensatz zur zweiten Konfiguration sieht die dritte Konfiguration vor, dass das Unterstützungsniveau des Elektromotors
Genauer gesagt ist die Steuervorrichtung
Genauer gesagt ist die Steuereinheit
Wenn die Identifizierung eines Anstiegszustands beispielsweise in der ersten Konfiguration die Maximierung der Unterstützung seitens des Elektromotors beinhaltet hätte, beinhaltet dieser Zustand mit der Auswahl der dritten Konfiguration nur die Annullierung der Rückgewinnung, d. h. die Aufhebung des vom Rotor während der Drehung erzeugten Stroms (was auch ohne Unterstützung für eine Erleichterung des Nutzers sorgt). Infolge der Auswahl der Konfiguration seitens des Nutzers ist die Steuereinheit
Vorzugsweise unterscheiden sich somit die erste, zweite und dritte Konfiguration voneinander in der Form und im Ausgleich zwischen den Unterstützungsteilstücken und den Rückgewinnungsteilstücken der Motorsteuerungskennlinien.Preferably, therefore, the first, second and third configurations differ in shape and balance between the support sections and the recovery sections of the engine control characteristics.
Es wird darauf hingewiesen, dass die zweite Konfiguration vorzugsweise nur für Werte des Ladezustands „SOC“ des Akkupacks einstellbar ist, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.It should be noted that the second configuration is preferably adjustable only for values of the state of charge "SOC" of the battery pack, which exceed a predetermined threshold.
Mit anderen Worten ist die Steuereinheit
Genauer gesagt ist die Steuereinheit
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung
Die elektronische Vorrichtung
Im Detail ist das Anzeigemodul
Das Anzeigemodul
Zudem ist die Vorrichtung
Bei Ladezuständen „SOC“ des Akkupacks, die unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegen, stellt die elektronische Vorrichtung
Bei Ladezuständen „SOC“ des Akkupacks, die über dem vorgegebenen Schwellenwert liegen, stellt die elektronische Vorrichtung
Diesbezüglich wird darauf hingewiesen, dass die elektronische Vorrichtung
- - eine Identifizierungsinformation des Nutzers zu liefern;
- - den betreffenden Nutzer
mit der Steuervorrichtung 1 des Fahrrads zu assoziieren; - - eine Information zu übermitteln, die repräsentativ für diese Assoziation ist;
- - ein Signal zu empfangen, das repräsentativ für die
Betriebskonfigurationen der Steuervorrichtung 1 ist, die mit dem Ladezustand SOC des Akkupacks und/oder mit den Daten in Bezug auf das Energieprofil des Nutzers vereinbar sind; - - ein Signal zu generieren, das repräsentativ für die zweite Information ist.
Die elektronische Vorrichtung 500 ist daher vorzugsweise programmiert, um - - dem Nutzer mittels des
Anzeigemoduls 501 die erste und die dritte Betriebskonfiguration anzuzeigen, sodass diese alternativ vom betreffenden Nutzer ausgewählt werden können; - - den Ladezustand „SOC“ des Akkupacks des
Fahrrads 100 mit dem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen; - - das historische Aufladeniveau des Nutzers mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen;
- - dem Nutzer mittels des
Anzeigemoduls 501 nur dann die zweite Betriebskonfiguration zusätzlich zur ersten und zur dritten anzuzeigen, wenn diese Vergleiche positiv verlaufen (bzw. der Ladezustand „SOC“ des Akkupacks über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt und das historische Aufladeniveau des Nutzers über dem genannten Grenzwert liegt).
- to provide identification information of the user;
- - the user concerned with the
control device 1 to associate the bicycle; - - to convey information representative of this association;
- receive a signal representative of the operating configurations of the
control device 1 is compatible with the state of charge SOC of the battery pack and / or with the data relating to the energy profile of the user; - to generate a signal representative of the second information. The
electronic device 500 is therefore preferably programmed to - - the user by means of the
display module 501 display the first and third operating configurations so that they can alternatively be selected by the user in question; - - The state of charge "SOC" of the battery pack of the
bicycle 100 compare with the given threshold; - to compare the historical charging level of the user with a predetermined limit value;
- - the user by means of the
display module 501 only indicate the second operating configuration in addition to the first and the third, if these comparisons are positive (or the state of charge "SOC" of the battery pack is above the predetermined threshold and the historical charge level of the user is above the specified limit).
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung, alternativ oder ergänzend zu den bisher beschriebenen Aspekten, steht mit dem bereits erwähnten Diebstahlsicherungsmodus in Verbindung.Another aspect of this invention, alternatively or in addition to the aspects described so far, is related to the anti-theft mode already mentioned.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit
Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit
Vorzugsweise ist die Steuereinheit
In dieser passiven Konfiguration fordert der Motor
In der aktiven Konfiguration wird der Motor
Im Detail kann der Elektromotor
Im dritten Modus ist der Motor
Im vierten Modus wird der Elektromotor
In der passiven Konfiguration des Diebstahlsicherungsmodus ist die Steuereinheit
In der aktiven Konfiguration des Diebstahlsicherungsmodus ist die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinheit
Genauer gesagt ist die Steuereinheit
den Wert dieses Signals mit einem Grenzwert zu vergleichen;
die passive Konfiguration des Diebstahlsicherungsmodus festzulegen, wenn dieser Wert unter dem Grenzwert liegt;
die aktive Konfiguration des Diebstahlsicherungsmodus festzulegen, wenn dieser Wert über dem Grenzwert liegt.More specifically, the control unit
compare the value of this signal with a threshold;
set the passive configuration of the anti-theft mode if this value is below the threshold;
Set the active configuration of the anti-theft mode if this value is above the threshold.
Im Diebstahlsicherungsmodus wird der Elektromotor somit vorzugsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten als passive Bremse gesteuert und als aktive Bremse nur bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit (oder Drehzahl des Rads) des Fahrrads.In the anti-theft mode, the electric motor is thus preferably controlled as a passive brake at low speeds and as an active brake only as the driving speed (or speed of the wheel) of the bicycle increases.
Vorteilhafterweise wird der Energieverbrauch des Akkupacks auf diese Weise reduziert, und die manuelle Bewegung/Fortbewegung des Fahrrads auf kurzen Strecken wird erlaubt.Advantageously, the energy consumption of the battery pack is reduced in this way, and the manual movement / movement of the bicycle on short distances is allowed.
Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die Steuereinheit
Genauer gesagt ist die Steuereinheit
Mit anderen Worten ist die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinheit
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung, ergänzend oder alternativ zu den bisher beschriebenen Aspekten, umfasst die Steuervorrichtung
Vorzugsweise ist die Trägheitsmessungseinheit
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Trägheitsmessungseinheit
In der bevorzugten Ausführungsform ist diese Trägheitsmessungseinheit
Unter Bezugnahme auf den soeben beschriebenen Diebstahlsicherungsmodus ist die Steuereinheit
Vorteilhafterweise ermöglicht der Diebstahlsicherungsmodus auf diese Weise die Identifizierung sowohl von Diebstahlversuchen „im Sattel“ als auch von herkömmlicheren Diebstahlversuchen durch Heben oder von Vandalismus.Advantageously, the anti-theft mode in this way allows the identification of both "on-the-saddle" theft attempts and more conventional robbery theft attempts or vandalism.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit
Genauer gesagt ist die Steuereinheit
Analog ist die Steuereinheit
Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die Steuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinheit
Vorzugsweise ist zudem ein Modul für die Ermittlung von Korrekturparametern vorgesehen, um diese Verstärkung des Kalman-Filters auf der Grundlage von einem oder mehreren dieser Signale zu modifizieren, die repräsentativ für Größen des Fahrrads sind, die sich auf die Schätzung der Neigung seitens des erweiterten Kalman-Filters auswirken.Preferably, a correction parameter determination module is also provided to modify this gain of the Kalman filter based on one or more of these signals that are representative of sizes of the bicycle based on the estimate of the slope by the extended Kalman Impact filters.
Ein Beispiel für die Verwendung/Korrektur eines erweiterten Kalman-Filters gemäß der obigen Beschreibung ist von Seite 8 Zeile 15 bis Seite 17 Zeile 20 der italienischen Patentanmeldung Nr.
Vorteilhafterweise erlaubt die Möglichkeit, die Verstärkung des Filters in Funktion von aktuellen Parametern des Fahrrads
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist mit dem Fahrrad
Die Anzeigevorrichtung
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Anzeigevorrichtung
Alternativ könnte es sich jedoch bei der Anzeigevorrichtung
In dieser Ausführungsform werden diese Vorrichtungen
Es wird darauf hingewiesen, dass unter Bezugnahme auf diesen Aspekt der Erfindung (d. h. die Übertragung von Abbiege-/Bremssignalen) das Vorhandensein einer beliebigen elektrischen Kraftmaschine einschließlich eines Dynamos ausreichend sein könnte, ohne dass die Nutzung eines Elektromotors bereitgestellt werden muss, der in der Lage ist, ein Drehmoment für das Rad bereitzustellen.It should be noted that with reference to this aspect of the invention (ie the transmission of turn / brake signals), the presence of any electrical engine including a dynamo could be sufficient without the need to provide for the use of an electric motor capable of providing torque to the wheel.
Dank des bisher beschriebenen Aufbaus der Steuervorrichtung
Es wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf alle unten aufgeführten Schritte des Verfahrens, sofern sich die erläuterten Merkmale auf oben erwähnte strukturelle Eigenschaften des Fahrrads oder der Steuervorrichtung beziehen, alle zuvor aufgeführten Angaben mutatis mutantis als anwendbar zu berücksichtigen sind.It should be noted that in relation to all the steps of the procedure listed below, provided that the features explained relate to the above-mentioned structural characteristics of the bicycle or control device, all the above-mentioned information must be considered mutatis mutandis as applicable.
Gemäß dem Verfahren ist es vorgesehen, mindestens eine nominale Kennlinie zur Steuerung des Motors zu ermitteln.According to the method, it is provided to determine at least one nominal characteristic for controlling the motor.
Vorzugsweise wird eine Vielzahl an nominalen Kennlinien ermittelt, von denen eine jede mit einem jeweiligen Zustand und/oder einer jeweiligen Konfiguration des Fahrrads korreliert ist oder sich darauf bezieht.Preferably, a plurality of nominal characteristics are determined, each of which correlates to or relates to a respective condition and / or configuration of the bicycle.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nominale Kennlinie zur Steuerung des Motors (oder die nominalen Kennlinien) in Funktion eines nominalen Sollwerts ermittelt wird (oder werden), der mit einem bestimmten Energierückgewinnungsniveau des Akkus korreliert ist, das bei Beendigung der Fahrt des genannten Nutzers erzielt werden soll. Identifiziert wird ein Nutzer, der sich anschickt, das Fahrrad
Die Art dieser Daten wurde bereits zuvor ausführlich erörtert, jedoch wird in jedem Fall betont, dass diese ein historisches Aufladeniveau umfassen, definierend einen historisch vom Nutzer generierten Energiebeitrag im Akkupack der Fahrräder
Es wird erneut darauf hingewiesen, dass mit „historisch generiertem Energiebeitrag“ nicht nur ausschließlich ein positiver Beitrag des Nutzers definiert werden soll, sondern ein Beitrag, der je nach der Effizienz des Nutzers positiv (Aufladung) oder negativ (Verbrauch) sein kann.It is again pointed out that "historically generated energy contribution" should not only define only a positive contribution of the user, but a contribution that can be positive (charge) or negative (consumption) depending on the efficiency of the user.
Zudem werden die Stromstärke und die Spannung des Akkupacks
In Funktion der mit dem Energieprofil des betreffenden Nutzers korrelierten Daten (z. B. historisches Aufladeniveau) wird mindestens eine aktualisierte Kennlinie zur Motorsteuerung (Schritt e) ermittelt. Insbesondere wird die nominale Kennlinie aktualisiert (d. h., sie wird zur „aktualisierten Kennlinie“) mittels einer Variation der nominalen Kennlinie in Funktion des einen Datenwerts oder der mehreren Datenwerte, die mit einem Energieprofil des betreffenden Nutzers korreliert sind, oder des Energieverbrauchs des Akkupacks
Die nominale Kennlinie kann beispielsweise „aktualisiert“ werden, indem die Umkehrgeschwindigkeit geändert wird und aufgrund von Ladezuständen „SOC“ des Akkupacks oder niedrigen historischen Aufladeniveaus verringert wird oder aufgrund von Ladezuständen „SOC“ des Akkupacks oder hohen historischen Aufladeniveaus erhöht wird. Alternativ könnten in Funktion der genutzten Steuerungsstrategie die Stromstärkenwerte sowohl bei der Unterstützung als auch bei der Rückgewinnung angesichts des historischen Aufladeniveaus und/oder des Ladezustands „SOC“ des Akkupacks modifiziert werden, beispielsweise durch die Erhöhung des Motorsteuerungsstroms bei der Unterstützung (d. h. höherer Beitrag) und/oder durch die Verringerung (im Modul) der Rückgewinnungsstromstärke aufgrund hoher historischer Aufladeniveaus (effizienter Nutzer, Anm. d. V.) oder umgekehrt durch die Verringerung des Motorsteuerungsstroms bei der Unterstützung (d. h. geringerer Beitrag) und/oder die Erhöhung (im Modul) der Rückgewinnungsstromstärke aufgrund niedriger historischer Aufladeniveaus (wenig effizienter Nutzer, Anm. d. V.).For example, the nominal characteristic may be "updated" by changing the reverse speed and decreasing due to battery pack "SOC" or low historical charge level or increased due to battery "SOC" or high historical charge level. Alternatively, as a function of the control strategy used, the current values in both the backup and recovery could be modified in light of the historical charge level and / or state of charge "SOC" of the battery pack, for example, by increasing the motor control current in the support (ie, higher contribution) and / or by decreasing (in modulus) the regenerative current due to high historical charging levels (more efficient user, ann. dv) or vice versa by reducing the motor control current in assisting (ie lower contribution) and / or increasing (in module) the recovery current strength due to low historical charge levels (less efficient users, note of V.).
Es wird darauf hingewiesen, dass die aktualisierte Kennlinie in der bevorzugten Ausführungsform in aufeinanderfolgenden logischen Schritten ermittelt wird, d. h., dass die nominale Kennlinie (bzw. die nominalen Kennlinien) in einer ersten Phase „personalisiert“ wird (werden) in Funktion der mit einem Energieprofil des Nutzers korrelierten Daten und dann rekursiv in einer zweiten Phase in Funktion des Energieverbrauchs des Akkupacks
Genauer gesagt wird somit mindestens eine personalisierte Kennlinie zur Motorsteuerung mittels einer Variation von (einem oder mehreren Parametern) der nominalen Kennlinie in Funktion des einen Datenwerts oder der mehreren Datenwerte, die mit dem Energieprofil des Nutzers korreliert sind, ermittelt (Unterschritt e1).More specifically, at least one personalized characteristic for motor control is thus obtained by means of a variation of (one or more parameters) of the nominal characteristic in function of the one or more data values associated with are correlated with the user's energy profile (substep e1).
Vorzugsweise wird zudem mindestens ein weiterer Parameter aktualisiert, ausgewählt aus dem nominalen Sollwert und dem Wert der rückgekoppelten Größe (Steuervariable) in Funktion des einen Datenwerts oder der mehreren Datenwerte, die mit dem Energieprofil des Nutzers korreliert sind, sodass der Wert des Fehlersignals (d. h. die Abweichung zwischen dem Sollwert und der rückgekoppelten Größe), der zwischen dem Sollwert und dem rückgekoppelten Wert der Steuervariablen in Funktion des vorgesehenen Verhaltens des Nutzers berechnet wird, angepasst/personalisiert wird.Preferably, at least one further parameter is selected, selected from the nominal set value and the value of the feedback variable (control variable) as a function of the one or more data values correlated to the energy profile of the user such that the value of the error signal (ie Deviation between the target value and the feedback quantity) calculated between the target value and the feedback value of the control variable as a function of the intended behavior of the user is adapted / personalized.
In einer ersten Ausführungsform wird beispielsweise der nominale Sollwert des Energieverbrauchs aktualisiert, um einen personalisierten Sollwert betreffend die Energierückgewinnung des Akkupacks zu erhalten.For example, in a first embodiment, the nominal setpoint energy consumption is updated to obtain a personalized setpoint for energy recovery of the battery pack.
Alternativ wird ein Wert der rückgekoppelten Größe festgelegt, der zumindest in einer ersten Übergangsphase (zeit- oder kilometerbasiert) vorwiegend von den Daten abhängt, die mit den Energieprofil des Nutzers korreliert sind.Alternatively, a value of the feedback quantity is determined which, at least in a first transitional phase (time-based or kilometer-based), depends predominantly on the data which is correlated with the energy profile of the user.
Auf der personalisierten Kennlinie wird dann ein aktueller Steuerungswert des Motors in Funktion von mindestens einer Fahrgeschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des Fahrrads identifiziert (Unterschritt e2). Der Elektromotor
Auf der aktualisierten Kennlinie wird dann ein aktueller Steuerungswert des Motors in Funktion von mindestens einer Fahrgeschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des Fahrrads identifiziert (Schritt f).On the updated characteristic curve, a current control value of the engine is then identified as a function of at least one driving speed and / or one acceleration of the bicycle (step f).
Mit anderen Worten wird in Funktion der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des Fahrrads
Der Elektromotor
Gemäß dem Verfahren ist es dann vorgesehen, die Schritte zum Erfassen, Ermitteln, Identifizieren und Steuern (Schritte d, e, f, g) rekursiv zu wiederholen, um den Elektromotor
Es wird darauf hingewiesen, dass zwischen den Unterschritten e1 bis e4 des Schritts zum Ermitteln der aktualisierten Kennlinie vorzugsweise nur der Unterschritt e4) rekursiv mit den Schritten d), f), g) wiederholt wird. Vorteilhafterweise wird die prädiktive Phase in Verbindung mit dem historischen Aufladeniveau des Nutzers nur in der Startphase, d. h. bei der Personalisierung der Kennlinien, genutzt.It should be noted that between sub-steps e1 to e4 of the step for determining the updated characteristic, preferably only sub-step e4) is repeated recursively with steps d), f), g). Advantageously, the predictive phase in conjunction with the user's historical load level is only in the startup phase, i. H. used in the personalization of the characteristic curves.
Die Logik zur „Aktualisierung“ der Kennlinien in Funktion der mit dem Energieprofil des Nutzers und des Ladezustands des Akkus korrelierten Daten ist schematisch in
Analog ist darauf hinzuweisen, dass die Kurve bei der Aktualisierung progressiv „belohnender“ wird, was repräsentativ für eine Nutzung seitens des Nutzers ist, die besser als prognostiziert ist.Similarly, it should be noted that the curve progressively becomes "rewarding" during the update, which is representative of user usage that is better than predicted.
Diese Darstellung ist natürlich rein schematisch und erläutert eine mögliche Durchführung des bisher beschriebenen Verfahrens, ist jedoch keinesfalls als einschränkend oder als die einzige Möglichkeit zur Nutzung der Kenntnis der historischen Daten des Nutzers zu betrachten.Of course, this illustration is purely schematic and illustrates one possible implementation of the method described so far, but is in no way to be considered as limiting or as the sole means of utilizing the knowledge of the user's historical data.
Die Erfindung erfüllt die ihr zugrunde liegenden Aufgaben und erzielt bedeutende Vorteile.The invention fulfills its underlying tasks and achieves significant benefits.
Die Bereitstellung eines Steuerungssystems, das mit einem prädiktiven Modul versehen ist, ermöglicht die Erhöhung der Bereitschaft der Steuerung, indem erlaubt wird, den aktuellen Wert des Rückgewinnungsniveaus dem Sollwert in kurzer Zeit anzunähern und dabei in jedem Fall die Fahrt für den Radfahrer komfortabel beizubehalten. Dieser Aspekt spielt innerhalb eines Fahrradverleihsystems natürlich eine wichtige Rolle, in dem der Radfahrer ein gelegentlicher Nutzer und die Dauer der Fahrt begrenzt ist.The provision of a control system provided with a predictive module makes it possible to increase the readiness of the control by allowing the current value of the recovery level to approach the target value in a short time while still comfortably maintaining the ride for the cyclist. This aspect naturally plays an important role within a bicycle rental system in which the cyclist is an occasional user and the duration of the journey is limited.
Die Möglichkeit für den Nutzer, aus mehreren Betriebskonfigurationen auszuwählen, sorgt dafür, dass das Fahrrad besonders angenehm zu nutzen ist, da es de facto den Bedürfnissen des Nutzers angepasst werden kann. Die Möglichkeit, die belohnendere Konfiguration nur für die Nutzer mit einem „effizienten“ Profil zu aktivieren oder nicht, ist im Übrigen ein starker Anreiz zur korrekten Nutzung des Fahrzeugs, was einen bemerkenswerten technischen Vorteil in Bezug auf die Instandhaltung der Fahrräder und die Aufrechterhaltung des Ladezustands zur Folge hat.The ability for the user to select from multiple operating configurations ensures that the bike is particularly enjoyable to use, as it can de facto be adapted to the needs of the user. The ability to enable the more rewarding configuration only for users with an "efficient" profile is or is not moreover, a strong incentive to use the vehicle correctly, resulting in a remarkable technical advantage in terms of maintaining the bicycle and maintaining the state of charge.
In struktureller Hinsicht sorgt eine extrem kompakte Steuervorrichtung, die komplett in der Radnabe enthalten ist, eventuell abgesehen von einer Verkabelung zur Speisung der Lasten, für ein äußerst schlichtes und lineares Fahrrad und reduziert im Übrigen dessen Herstellungskosten (ein herkömmlicher Rahmen ist ausreichend).Structurally, an extremely compact control device, which is completely contained in the wheel hub, possibly provides a very simple and linear bicycle, apart from a wiring for feeding the loads, and also reduces its manufacturing cost (a conventional frame is sufficient).
Die Sicherheit des Radfahrers wird zudem stark erhöht, dank automatischer/autonomer Anzeigen, die direkt von der Steuereinheit der Steuervorrichtung gesteuert werden, dank entsprechender Sensoren, die in die Nabe integriert sind.The cyclist's safety is also greatly enhanced thanks to automatic / autonomous displays that are controlled directly by the control unit's control unit, thanks to appropriate sensors integrated into the hub.
Was die Sicherheit des Fahrzeugs betrifft, ist dagegen die Bereitstellung einer aktiven Bremse, vorzugsweise redundant im Vergleich zu einer herkömmlicheren Bremse mit Schloss, ziemlich vorteilhaft vor allem bei Fahrradverleihanwendungen, die Fahrräder mit Trethilfe beinhalten.On the other hand, as far as the safety of the vehicle is concerned, the provision of an active brake, preferably redundant as compared to a more conventional brake with lock, is quite advantageous, especially in bicycle rental applications involving bicycles with pedal assistance.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- IT 102017000017602 [0223]IT 102017000017602 [0223]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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