EP4594129A1 - Elektrisches fahrrad mit notgangstrategie - Google Patents

Elektrisches fahrrad mit notgangstrategie

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Publication number
EP4594129A1
EP4594129A1 EP22797362.5A EP22797362A EP4594129A1 EP 4594129 A1 EP4594129 A1 EP 4594129A1 EP 22797362 A EP22797362 A EP 22797362A EP 4594129 A1 EP4594129 A1 EP 4594129A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating state
electrical circuit
drive motor
state
battery
Prior art date
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Pending
Application number
EP22797362.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Jungaberle
Uwe Schraff
Markus Wallner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4594129A1 publication Critical patent/EP4594129A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/10—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line with provision for using different supplies
    • B60L1/12—Methods and devices for control or regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an electric bicycle in which a drive motor and an electric circuit are supplied from a common energy source.
  • the present invention relates to an emergency gear strategy for such an electric bicycle.
  • gearshifts such as derailleur gearshifts that can be actuated both mechanically and electrically.
  • bicycles with electric motor support also referred to below as electric bicycles, such as pedelecs or e-bikes, with various types of gearshifts are known.
  • a method relates to a method for controlling an electric bicycle, wherein the electric bicycle has a battery and an electrical circuit and wherein the battery is set up to supply both the drive motor and the electrical circuit with energy.
  • An electric bicycle is understood to mean a bicycle with a pedal device, which is operated at least temporarily with muscle power, but also has a drive motor.
  • the drive motor is designed to support the propulsion of the electric bicycle and can also be referred to as a drive device or electric machine. This electric machine serves to support the operation of the pedal device operated by muscle power.
  • a battery is here understood to mean an energy storage device which can store electrical charge and which is preferably designed to be rechargeable via an external power source. The term battery also includes accumulators.
  • An electrical circuit is understood to mean a circuit in which the circuit is actuated by electrical pulses and, for example, a rear derailleur or derailleur is actuated by means of these electrical pulses.
  • the actuation can take place automatically, i.e. based on an automatic gear system, or based on a user request.
  • the first step in the process is to determine the state of charge of the battery. This state of charge indicates the remaining available capacity of the battery in relation to the nominal value. Those skilled in the art are familiar with various methods for determining the state of charge of a battery or energy storage device. The determination of a state of charge should also be understood here as the determination of a state of discharge.
  • an operating state is to be changed from a first operating state to a second operating state if the charge level falls below a first threshold value.
  • Such an operating state can, for example, be an operating state of the control of the electric bicycle, i.e. an internal operating state of the control device of the electric bicycle. Any value between a full charge and a full discharge of the battery can be defined as the threshold value.
  • the drive motor and the electrical circuit should be operated in a normal state.
  • the normal state is For example, operation without restrictions on the respective performance or functionality.
  • a predefined behavior of the components can also be provided as the normal state.
  • either the power consumption of the drive motor should be limited or the electrical circuit should be placed in a restricted operating mode.
  • the maximum power consumption of the drive motor can be limited to a predefined value. This means that the support and thus, for example, the torque of the electric motor, which is applied to the pedal unit or a wheel of the bicycle, is limited.
  • the output torque of the drive motor can also be limited because the power consumption is related to the drive torque. Furthermore, a limit to zero can occur in such a way that the electric motor is switched off.
  • the functionalities and properties of the electrical circuit can be limited in such a way that an actuation occurs differently from the actuation in the normal state. Examples of this include changing the switching behavior, suppressing the actuation, switching to a predetermined emergency gear or similar.
  • switching to the second operating state can ensure that the influence of a lower charge state of the battery on the functionality of the electrical circuit in particular is reduced, since on the one hand the functionality of the electrical circuit is reduced by reducing the power consumption of the drive motor or reducing it to zero is ensured. On the other hand, the functionality of the electrical circuit can be ensured by changing the switching behavior of the circuit.
  • the power consumption can be limited in the second operating state by derating the drive motor.
  • the engine power is reduced accordingly, which in turn reduces the engine's power consumption. This means that the functionality, particularly of the electrical circuit, can be ensured for longer.
  • the power consumption can be limited in the second operating state by switching off the drive motor. Since the power consumption of the motor is thus reduced to zero, it is ensured that the electrical circuit is kept operational over a significantly longer period of time.
  • the electrical circuit in the second operating state, can be placed in a restricted operating mode in such a way that the circuit switches to a predefined emergency gear and preferably further switching operations are suppressed.
  • a predefined emergency gear can, for example, be predefined by a user using an application. If the threshold value is reached, the circuit switches to this predefined emergency gear. This allows the gearshift to be shifted into a gear in which progress is possible using pure muscle power even if the electrical support from the drive motor has failed. If further switching processes are then suppressed, the user can no longer switch out of this emergency gear and progress in the emergency gear is therefore ensured.
  • the electrical circuit in the second operating state, can be set to such a restricted operating mode that manual gear changes by the user are prevented and gear shifts are controlled depending on an automatic gear system. Accordingly, gear change requests, which are received from the user via an input device, for example, can be suppressed.
  • gear change requests which are received from the user via an input device, for example.
  • a control behavior suitable for the still possible level of support and the still possible number of gear changes can then be developed. For example, a gear change can only take place significantly less frequently than in an otherwise usual automatic mode in order to reduce the power consumption by the electrical circuit.
  • a gear selection can only be made in such a way that even if the power required for a gear change is not reached, Due to the battery charge level, progress in the currently selected gear is only possible using muscle power.
  • a third operating state is also formed, which is switched to when the state of charge falls below a second threshold value.
  • This second threshold value can, for example, be lower than the first threshold value.
  • the above-mentioned possible controls for the electrical circuit or the power consumption of the drive motor can also be implemented in the third operating state. Accordingly, it is also possible to take appropriate measures in several stages if the charge levels fall below certain levels one after the other.
  • the power consumption of the electric motor can be reduced by means of derating.
  • it could then be switched to a predefined emergency gear in order to ensure progress.
  • a further operating state with a further threshold allows a suitable sequence of measures to be taken to ensure the functionality of the electric motor and/or the electrical circuit in a suitable manner for as long as possible, even if the state of charge of the battery decreases.
  • a further fourth operating state with a third threshold is provided. This can also be designed in accordance with the above explanations.
  • the electric motor can first be derated in the second operating state, then only automatic switching can be permitted in a third operating state, as described above, and then an emergency gear can be switched to in the fourth operating state, as already described above.
  • This allows a further improved adjustment of the performance of the electric motor and the electrical circuit depending on the state of charge.
  • the present invention further relates to an electric bicycle with a battery, a drive motor and an electrical circuit, wherein the battery is set up to supply both the drive motor and the electrical circuit with energy, and wherein the electric bicycle further comprises a control device which is for Execution of a method is designed according to one of the above-mentioned embodiments.
  • a control device can be, for example, a microprocessor that is implemented externally or in one of the other components listed here.
  • the control device can also be implemented as a software component in an existing software that is executed on an existing microprocessor or calculation unit.
  • a distribution of the functions of the control device across several microprocessors can also be provided.
  • Figure 1 shows a diagram showing the change in operating states according to an embodiment.
  • Figure 2 shows a sequence of the method according to one embodiment.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the device according to one embodiment. Detailed description of the embodiments
  • Figure 1 shows the change in operating states depending on the charge state of a battery. This will be described below with reference to the method shown in Figure 2 and the schematic representation of the device shown in Figure 3.
  • a possible course of a charge state over time is plotted in Figure 1.
  • the control device 302 of the bicycle 301 in Figure 3 determines the charge state of the battery 304, step S1 in Figure 2. If it is determined that the charge state of the battery falls below a first threshold value, as is the case at time P1 in Figure 1, a change is made from a first operating state to the second operating state, step S2 in Figure 2.
  • the drive motor 303 in Figure 3 is first derated, that is, the power consumption of the drive motor 303 is limited in order to maintain the functionality of the drive motor 303 and the electrical circuit 305 for as long as possible.
  • step S3 in Figure 2 the power consumption of the Drive motor 303 is reduced to zero by switching off the drive motor 303. Switching with the electrical circuit 305 is therefore possible for a significantly longer period of time, since no electrical power is consumed by the drive motor 303.
  • the control system switches to operating state 4, step S4 in Figure 2.
  • the electrical circuit 305 is activated to switch to an emergency gear, which can be set in advance by the user using an application, for example. This emergency gear enables the rider to cover the remaining distance required on his bike without changing gear.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads sowie ein zugehöriges Fahrrad offenbart. Das elektrische Fahrrad (301) umfasst eine Batterie (304), einen Antriebsmotor (303) und eine elektrische Schaltung (305), wobei die Batterie (304) eingerichtet ist, sowohl den Antriebsmotor (303) als auch die elektrische Schaltung (305) mit Energie zu versorgen. Das Verfahren umfasst hierbei die Schritte des Bestimmens (S1) eines Ladezustands der Batterie und des Wechselns (S2) eines Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand, wenn der Ladezustand einen ersten Schwellwert unterschreitet, wobei in dem ersten Betriebszustand der Antriebsmotor (303) und die elektrische Schaltung (305) in einem Normalzustand betrieben werden; und in dem zweiten Betriebszustand die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (303) begrenzt wird oder die elektrische Schaltung (305) in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt wird.

Description

Elektrisches Fahrrad mit Notgangstrategie
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads, bei welchem ein Antriebsmotor und eine elektrische Schaltung aus einer gemeinsamen Energiequelle versorgt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Notgangstrategie für ein derartiges elektrisches Fahrrad.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Schaltungen, wie bspw. Kettenschaltungen, bekannt, die sowohl mechanisch als auch elektrisch aktuiert werden können. Ferner sind Fahrräder mit Elektromotorunterstützung, im Folgenden auch als elektrische Fahrräder bezeichnet, wie bspw. Pedelecs oder E-Bikes, mit verschiedenen Arten von Schaltungen bekannt.
Bei derartigen elektrischen Fahrrädern können Probleme auftreten, wenn sowohl die elektrische Schaltung als auch der Elektromotor zur Unterstützung des Vortriebs aus demselben Energiespeicher bzw. derselben Batterie versorgt werden. Insbesondere in einer derartigen Situation ist mit Einschränkungen der elektrischen Schaltung und auch der Motorunterstützung zu rechnen, wenn der Ladezustand der Batterie einen bestimmten Wert unterscheidet.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Fahrrad sowie ein Steuerverfahren für selbiges bereitzustellen, welches ein verbessertes Verhalten bei einem geringen Ladezustand der Batterie aufweist.
Ein Verfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads, wobei das elektrische Fahrrad eine Batterie und eine elektrische Schaltung aufweist und wobei die Batterie eingerichtet ist, sowohl den Antriebsmotor als auch die elektrische Schaltung mit Energie zu versorgen. Unter einem elektrischen Fahrrad ist hierbei ein Fahrrad mit einer Pedaleinrichtung zu verstehen, welches zumindest zeitweise mit Muskelkraft betrieben wird, jedoch auch über einen Antriebsmotor verfügt. Der Antriebsmotor ist zur Unterstützung des Vortriebs des elektrischen Fahrrads ausgebildet und kann auch als Antriebsvorrichtung bzw. elektrische Maschine bezeichnet werden. Diese elektrische Maschine dient hierbei der Unterstützung eines Betriebs der durch Muskelkraft betriebenen Pedaleinrichtung. Unter einer Batterie ist hierbei eine Energiespeichereinrichtung zu verstehen, welche elektrische Ladung speichern kann und welche bevorzugt wiederaufladbar über eine externe Stromquelle ausgebildet ist. Hierbei umfasst der Begriff Batterie auch Akkumulatoren.
Unter einer elektrischen Schaltung ist hierbei eine Schaltung zu verstehen, bei welcher die Aktuierung der Schaltung durch elektrische Impulse erfolgt und beispielsweise mittels diesen elektrischen Impulsen ein Schaltwerk oder Umwerfer betätigt werden. Die Aktuierung kann hierbei automatisch, d.h. basierend auf einer Gangautomatik, oder basierend auf einer Benutzeranforderung erfolgen.
Als erster Schritt des Verfahrens erfolgt die Bestimmung eines Ladezustands der Batterie. Ein derartiger Ladezustand, im Englischen auch als state of charge bezeichnet, kennzeichnet die noch verfügbare Kapazität der Batterie im Verhältnis zum Nominalwert. Dem Fachmann sind diverse Methoden zur Bestimmung des Ladezustands einer Batterie bzw. eines Energiespeichers bekannt. Unter der Bestimmung eines Ladezustands soll hier auch die Bestimmung eines Entladezustands verstanden werden.
Im nachfolgenden Schritt soll ein Betriebszustand von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand gewechselt werden, wenn der Ladezustand einen ersten Schwellwert unterschreitet. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise ein Betriebszustand der Steuerung des elektrischen Fahrrads, d. h. ein interner Betriebszustand der Steuereinrichtung des elektrischen Fahrrads sein. Als Schwellwert kann hierbei ein beliebiger Wert zwischen einer vollständigen Ladung und einer vollständigen Entladung der Batterie definiert werden.
In dem ersten Betriebszustand soll hierbei der Antriebsmotor und die elektrische Schaltung in einem Normalzustand betrieben werden. Als Normalzustand ist hierbei beispielsweise der Betrieb ohne Einschränkung der jeweiligen Leistungsfähigkeit oder Funktionalität zu verstehen. Auch ein vordefiniertes Verhalten der Komponenten kann hierbei als Normalzustand vorgesehen sein.
In dem zweiten Betriebszustand soll entweder die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors begrenzt oder die elektrische Schaltung in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt werden.
Zur Reduzierung der Leistungsaufnahme kann hierbei beispielsweise die maximale Leistungsaufnahme des Antriebsmotors auf einen vordefinierten Wert begrenzt werden. Das heißt, die Unterstützung und damit beispielsweise das Drehmoment des Elektromotors, welches auf die Pedaleinheit oder ein Rad des Fahrrads aufgebracht wird, wird begrenzt. Auch kann das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors begrenzt werden, da die Leistungsaufnahme in Relation zum Antriebsdrehmoment steht. Ferner kann eine Begrenzung auf null derart erfolgen, dass eine Abschaltung des Elektromotors erfolgt.
Bei dem Betrieb einer elektrischen Schaltung in einem eingeschränkten Betriebsmodus können wiederum beispielsweise Funktionalitäten und Eigenschaften der elektrischen Schaltung derart begrenzt werden, dass eine Aktuierung abweichend von der Aktuie- rung im Normalzustand erfolgt. Als Beispiel seien hierbei die Änderung des Schaltverhaltens, Unterdrückung der Aktuierung, das Schalten in einen vorbestimmten Notgang oder ähnliches genannt.
Entsprechend kann durch die Umschaltung in den zweiten Betriebszustand sichergestellt werden, dass die Einflüsse eines geringeren Ladezustands der Batterie auf die Funktionalität insbesondere der elektrischen Schaltung reduziert wird, da einerseits durch die Reduzierung der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors oder eine Herabsetzung auf null, die Funktionalität der elektrischen Schaltung sichergestellt wird. Andererseits kann die Funktionalität der elektrischen Schaltung durch eine Änderung des Schaltverhaltens der Schaltung sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform kann hierbei im zweiten Betriebszustand die Beschränkung der Leistungsaufnahme durch ein Derating des Antriebsmotors vorgenommen werden. Entsprechend wird die Motorleistung herabgesetzt, was wiederum die Leistungsaufnahme des Motors reduziert. Somit kann die Funktionalität, insbesondere der elektrischen Schaltung länger sichergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann in dem zweiten Betriebszustand eine Beschränkung der Leistungsaufnahme durch eine Abschaltung des Antriebsmotors vorgenommen werden. Da somit die Leistungsaufnahme des Motors auf null herabgesetzt wird, ist sichergestellt, dass die elektrische Schaltung über einen deutlich verlängerten Zeitraum betriebsbereit gehalten wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann in dem zweiten Betriebszustand die elektrische Schaltung derart in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt werden, das mittels der Schaltung in einen vordefinierten Notgang geschalten wird und bevorzugt weitere Schaltvorgänge unterdrückt werden. Ein vordefinierter Notgang kann hierbei beispielsweise durch einen Benutzer mittels einer Applikation vordefiniert werden. Wird der Schwellwert erreicht, so schaltet die Schaltung somit in diesen vordefinierten Notgang. Dies erlaubt es, die Schaltung in einen Gang zu schalten, bei welchem ein Fortkommen durch reine Muskelkraft auch möglich ist, wenn die elektrische Unterstützung durch den Antriebsmotor ausgefallen ist. Werden sodann weitere Schaltvorgänge unterdrückt, kann der Benutzer nicht mehr aus diesem Notgang heraus wechseln und das Vorankommen im Notgang ist somit sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform kann in dem zweiten Betriebszustand die elektrische Schaltung in einen derart eingeschränkten Betriebsmodus versetzt werden, dass manuelle Gangwechsel durch den Benutzer unterbunden werden und Schaltvorgänge in Abhängigkeit einer Gangautomatik gesteuert werden. Entsprechend können Gangwechselanfragen, welche beispielsweise über eine Eingabeeinrichtung vom Benutzer empfangen werden, unterdrückt werden. Durch eine Wahl der Gänge mittels einer Gangautomatik, kann sodann eine für den noch möglichen Grad der Unterstützung und die noch mögliche Anzahl der Gangwechsel geeignetes Ansteuerverhalten ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein Gangwechsel nur deutlich seltener als in einem sonst üblichen Automatikmodus erfolgen, um die Leistungsaufnahme durch die elektrische Schaltung zu reduzieren. Ferner kann beispielsweise eine Gangwahl nur derart erfolgen, dass auch im Falle eines Unterschreitens des für einen Gangwechsel notwendigen Ladezustands der Batterie in dem derzeit gewählten Gang ein Fortkommen nur noch mit Muskelkraft ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ferner ein dritter Betriebszustand ausgebildet, in welchen gewechselt wird, wenn der Ladezustand einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Dieser zweite Schwellwert kann beispielsweise niedriger sein als der erste Schwellwert.
Auch in dem dritten Betriebszustand können die bereits oben genannten möglichen Steuerungen der elektrischen Schaltung oder der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors ausgebildet sein. Entsprechend ist es auch möglich, mehrstufig geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wenn nacheinander bestimmte Ladezustände unterschritten werden.
Beispielsweise kann zunächst in einer ersten Stufe, und damit im zweiten Betreibsmo- dus, die Leistungsaufnahme des Elektromotors mittels eines Deratings reduziert werden. In einer weiteren Stufe, und damit im dritten Betriebszustand, könnte sodann in einen vordefinierten Notgang geschalten werden, um ein Fortkommen zu sichern.
Demzufolge erlaubt es die Hinzufügung eines weiteren Betriebszustands mit einer weiteren Schwelle eine geeignete Abfolge von Maßnahmen zu ergreifen, um die Funktionalität des Elektromotors und/oder der elektrischen Schaltung möglichst lange in geeigneter Weise sicherzustellen, auch wenn der Ladezustand der Batterie abnimmt.
Entsprechend ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, einen weiteren vierten Betriebszustand mit einer dritten Schwelle vorzusehen. Auch dieser kann entsprechend den obigen Ausführungen ausgebildet werden.
So erlaubt es die Hinzufügung eines vierten Betriebszustands die Steuerung in Abhängigkeit des Ladezustands noch genauer auszubilden.
So kann beispielsweise zunächst ein Derating des Elektromotors im zweiten Betriebszustand erfolgen, sodann kann in einem dritten Betriebszustand nur ein automatisches Schalten erlaubt werden, wie oben ausgeführt, und anschließend kann im vierten Betriebszustand in einen Notgang geschaltet, wie oben bereits ausgeführt. Dies erlaubt somit eine weiter verbesserte Anpassung der Leistung des Elektromotors und der elektrischen Schaltung in Abhängigkeit des Ladezustands.
Die oben genannten Verfahrensschritte sind nicht auf die dargestellte Reihenfolge beschränkt zu verstehen, sondern können auch, falls technisch möglich, in anderer Reihenfolge ausgeführt werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Fahrrad mit einer Batterie, einem Antriebsmotor und einer elektrischen Schaltung, wobei die Batterie eingerichtet ist, sowohl den Antriebsmotor als auch die elektrische Schaltung mit Energie zu versorgen, und wobei das elektrische Fahrrad ferner eine Steuereinrichtung umfasst, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der oben genannten Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bezüglich der Definition der Begriffe wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Eine Steuereinrichtung kann hierbei beispielsweise ein Mikroprozessor sein, welcher extern oder in einem der anderen hier aufgeführten Komponenten ausgebildet ist. Auch kann die Steuereinrichtung als Softwarekomponente in einer bereits vorhandenen Software ausgebildet sein, welche auf einem bereits vorhandenen Mikroprozessor oder Berechnungseinheit ausgeführt wird. Auch eine Verteilung der Funktionalitäten der Steuereinrichtung auf mehrere Mikroprozessoren kann hierbei vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt ein Diagramm mit einer Darstellung des Wechsels des Betriebszustände nach einer Ausführungsform.
Figur 2 zeigt einen Ablauf des Verfahrens nach einer Ausführungsform.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach einer Ausführungsform. Detaillierte Beschreibung der Ausführunqsformen
Figur 1 zeigt die Wechsel der Betriebszustände in Abhängigkeit des Ladezustands einer Batterie. Dieser soll nachfolgend mit Bezugnahme auf das in Figur 2 gezeigte Verfahren sowie die in Figure 3 gezeigte schematische Darstellung der Vorrichtung beschrieben werden.
Wie zu erkennen, ist ein möglicher Verlauf eines Ladezustands über die Zeit in Figure 1 aufgetragen. Zunächst bestimmt die Steuereinrichtung 302 des Fahrrads 301 in Figur 3 den Ladezustand der Batterie 304, Schritt S1 in Figur 2. Wird hierbei festgestellt, dass der Ladezustand der Batterie einen ersten Schwellwert unterschreitet, wie dies zum Zeitpunkt P1 in Figur 1 der Fall ist, wird von einem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand gewechselt, Schritt S2 in Figur 2.
In diesem wird im vorliegenden Beispiel zunächst ein Derating des Antriebsmotors 303 in Figur 3 vorgenommen, das heißt die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 303 wird begrenzt, um die Funktionalität des Antriebsmotors 303 und der elektrischen Schaltung 305 möglichst lang zu erhalten.
Wird sodann im weiteren Verlauf zum Zeitpunkt P2 festgestellt, dass der Ladezustand der Batterie 304 den zweiten Schwellwert unterschreitet, so wird zum Zeitpunkt P2 in Figur 1 in den dritten Betriebszustand gewechselt, Schritt S3 in Figur 2. In diesem wird im vorliegenden Beispiel die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 303 dadurch auf null reduziert, dass der Antriebsmotors 303 abgeschaltet wird. Somit ist ein Schalten mit der elektrischen Schaltung 305 noch deutlich länger möglich, da keinerlei elektrische Leistungsaufnahme durch den Antriebsmotors 303 erfolgt.
Wird dennoch zum Zeitpunkt P3 in Figur 1 festgestellt, dass auch der dritte Schwellwert unterschritten wird, so wechselt die Steuerung in den Betriebszustand 4, Schritt S4 in Figur 2. In diesem wird im vorliegenden Beispiel durch eine Ansteuerung der elektrischen Schaltung 305 in einen Notgang geschaltet, welcher beispielsweise vorab mittels einer Applikation durch den Benutzer festgelegt werden kann. Dieser Notgang ermöglicht es dem Fahrer mit seinem Fahrrad auch ohne einen Gangwechsel die restliche noch notwendige Strecke zurückzulegen. Bezuqszeichen
P1 Zeitpunkt des Wechsels von Betriebszustand 1 zu Betriebszustand 2
P2 Zeitpunkt des Wechsels von Betriebszustand 2 zu Betriebszustand 3
P3 Zeitpunkt des Wechsels von Betriebszustand 3 zu Betriebszustand 4
S1 Bestimmen des Ladezustands
S2 Wechsel in Betriebszustand 2
S3 Wechsel in Betriebszustand 3
S4 Wechsel in Betriebszustand 4
301 Fahrrad
302 Steuereinrichtung
303 Antriebsmotor
304 Batterie
305 elektrische Schaltung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Fahrrads (301 ), wobei das elektrische Fahrrad (301 ) eine Batterie (304), einen Antriebsmotor (303) und eine elektrische Schaltung (305) aufweist und wobei die Batterie (304) eingerichtet ist, sowohl den Antriebsmotor (303) als auch die elektrische Schaltung (305) mit Energie zu versorgen, das Verfahren die Schritte umfassend:
- Bestimmen (S1 ) eines Ladezustands der Batterie;
- Wechseln (S2) eines Betriebszustands von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand, wenn der Ladezustand einen ersten Schwellwert unterschreitet, wobei
- in dem ersten Betriebszustand der Antriebsmotor (303) und die elektrische Schaltung (305) in einem Normalzustand betrieben werden; und
- in dem zweiten Betriebszustand die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (303) begrenzt wird oder die elektrische Schaltung (305) in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in dem zweiten Betriebszustand eine Beschränkung der Leistungsaufnahme durch ein Derating des Antriebsmotos (303) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in dem zweiten Betriebszustand eine Beschränkung der Leistungsaufnahme durch eine Abschaltung des Antriebsmotos (303) vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in dem zweiten Betriebszustand die elektrische Schaltung (305) derart in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt wird, dass mittels der elektrischen Schaltung (305) in einen vordefinierten Notgang geschaltet wird und bevorzugt weitere Schaltvorgänge unterdrückt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in dem zweiten Betriebszustand die elektrische Schaltung (305) derart in einen eingeschränkten Betriebsmodus versetzt wird, das manuelle Gangwechsel durch den Benutzer unterbunden werden und Schaltvorgänge in Abhängigkeit einer Gangautomatik gesteuert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner den Schritt umfassend:
- Wechseln (S3) eines Betriebszustands in einen dritten Betriebszustand, wenn der Ladezustand einen zweiten Schwellwert unterschreitet, wobei
- in dem dritten Betriebszustand eines erfolgt von
- einer Begrenzung einer Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (303);
- eines Versetzens der elektrischen Schaltung (305) in einen eingeschränkten Betriebsmodus, wobei entweder mittels der elektrischen Schaltung (305) in einen vordefinierten Notgang geschaltet wird oder manuelle Gangwechsel durch den Benutzer unterbunden werden und Schaltvorgänge in Abhängigkeit einer Gangautomatik gesteuert werde.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Schwellwert niedriger ist als der erste Schwellwert.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner den Schritt umfassend:
- Wechseln (S4) eines Betriebszustands in einen vierten Betriebszustand, wenn der Ladezustand einen dritten Schwellwert unterschreitet, wobei
- in dem vierten Betriebszustand eines erfolgt von
- einer Begrenzung einer Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (303);
- eines Versetzens der elektrischen Schaltung (305) in einen eingeschränkten Betriebsmodus, wobei entweder mittels der elektrischen Schaltung (305) in einen vordefinierten Notgang geschaltet wird oder manuelle Gangwechsel durch den Benutzer unterbunden werden und Schaltvorgänge in Abhängigkeit einer Gangautomatik gesteuert werde, wobei
- der dritte Schwellwert niedriger ist als der zweite Schwellwert.
9. Elektrisches Fahrrad (301 ) mit einer Batterie (304), einem Antriebsmotor (303) und einer elektrischen Schaltung (305), wobei die Batterie (304) eingerichtet ist, sowohl den Antriebsmotor (303) als auch die elektrische Schaltung (305) mit Energie zu versorgen, und wobei das elektrische Fahrrad (301 ) ferner eine Steuereinrichtung (302) umfasst, welche zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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