EP4655173A1 - Assistance au démarrage en côte d'un vélo à assistance électrique - Google Patents

Assistance au démarrage en côte d'un vélo à assistance électrique

Info

Publication number
EP4655173A1
EP4655173A1 EP24701297.4A EP24701297A EP4655173A1 EP 4655173 A1 EP4655173 A1 EP 4655173A1 EP 24701297 A EP24701297 A EP 24701297A EP 4655173 A1 EP4655173 A1 EP 4655173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
torque
crankset
threshold
rotation
assistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701297.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Maël BOSSON
Léonard JAILLET
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.)
eBikelabs SAS
Original Assignee
eBikelabs SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by eBikelabs SAS filed Critical eBikelabs SAS
Publication of EP4655173A1 publication Critical patent/EP4655173A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2072—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for drive off
    • B60L15/2081—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for drive off for drive off on a slope
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes

Definitions

  • the invention relates to electrically assisted bicycles and more particularly to the start of the assistance when getting on the bicycle.
  • a typical assistance law is to control the motor with current proportional to the torque measured at the crankset, representing the effort provided by the cyclist.
  • this assistance law is typically only implemented when a rotation of the crankset is detected. This can cause difficulties for the cyclist in certain situations
  • a control method when starting an electrically assisted bicycle comprising the following steps implemented in the absence of detection of rotation of a crankset: measuring the torque exerted on the crankset; when the torque exceeds a trigger threshold, triggering a time delay; and at the expiration of the time delay, if the torque is greater than a holding threshold at most equal to the triggering threshold, engage electrical assistance proportional to the torque despite the absence of detection of rotation of the crankset.
  • the method may include a step implemented in the absence of pedal rotation detection consisting of stopping the electrical assistance when the torque falls below the maintenance threshold.
  • the method may include the step of stopping the electrical assistance after a time interval during which no rotation of the crankset has been detected.
  • the method may include a step implemented in the absence of crank rotation detection consisting of stopping the electrical assistance when a rotation speed of a motor-driven wheel is measured at a value greater than a threshold.
  • the assistance laws of electric bicycles typically require rotation of the crankset to start. This can put the cyclist in difficulty in starting situations requiring significant torque, for example on a steep slope, or if the bicycle is loaded or equipped with a trailer. Indeed, in such a situation, it may be difficult for the cyclist to generate an initial rotation of the crankset when starting.
  • this application provides for an assistance law which triggers assistance, not by detecting actual pedaling, but by detecting a desire to pedal.
  • the desire to pedal is detected, in summary, when the cyclist presses fairly strongly and sustainably on a pedal of the stationary bicycle. The cyclist's pressure on the pedal is translated into a torque value returned by the crankset torque sensor.
  • the torque reaches a preconfigured starting threshold Sd. This event starts a timer of duration Tstart. From this moment, the torque value is monitored and compared to a holding threshold Sm which could be the same as the threshold Sd.
  • the threshold Sm is preferably lower than the threshold Sd to obtain a hysteresis effect which filters tolerated variations in torque.
  • the couple Cp oscillates above the first threshold Sd.
  • the Tstart timer expires. If the torque Cp is above the holding threshold Sm, as in the case shown where it is also above the threshold Sd, the assistance proportional to the torque is engaged despite an absence of detection of rotation of the crankset. At the same time, another timer of duration Tstop is started.
  • the engagement of the assistance is illustrated by the passage from 0 to 1 of the ASSIST instruction of the . This instruction could be that of the pedal rotation detection, modified to also be activated when the conditions for a desire to pedal are detected.
  • the system if the torque Cp falls below the maintenance threshold Sm before the expiration of the time delay Tstart (before time t2), the system returns to the initial state and waits for a new event (the crankset rotating or a new crossing of the threshold Sd by the torque Cp).
  • FIGS 1A and 1B illustrate two cases of cancellation of the startup procedure.
  • Other conditions for stopping the start-up assistance procedure can be implemented for safety reasons, reflecting an abnormal situation caused by power supply to the motor.
  • the procedure can be stopped when the drive wheel starts to turn but no pedaling is detected. In fact, this may reflect an obstruction of the crankset while the drive wheel is not in contact with the ground, or in contact with low grip.
  • Hold time before engaging Tstart assistance 0.3 s.
  • Time limit for starting the rotation of the Tstop pedal 5 s.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

L'invention est relative à un procédé de commande au démarrage d'un vélo à assistance électrique, comprenant les étapes suivantes mises en œuvre en l'absence d'une détection de rotation d'un pédalier : mesurer le couple (Cp) exercé sur le pédalier; lorsque le couple dépasse un seuil de déclenchement (Sd), déclencher une temporisation (Tstart); et à l'expiration de la temporisation, si le couple est supérieur à un seuil de maintien (Sm) au plus égal au seuil de déclenchement, engager une assistance électrique proportionnelle au couple malgré une absence de détection de rotation du pédalier.

Description

    Assistance au démarrage en côte d'un vélo à assistance électrique
  • L’invention est relative aux vélos à assistance électrique et plus particulièrement au démarrage de l'assistance au moment de monter sur le vélo.
    • Arrière-plan
  • Dans les vélos électriques équipés d'un capteur de couple, une loi d'assistance typique est de commander le moteur en courant proportionnellement au couple mesuré au niveau du pédalier, représentant l'effort fourni par le cycliste. Toutefois, cette loi d'assistance n'est typiquement mise en œuvre que lorsqu'une rotation du pédalier est détectée. Cela peut occasionner des difficultés au cycliste dans certaines situations
    • Résumé
  • On prévoit de façon générale un procédé de commande au démarrage d'un vélo à assistance électrique, comprenant les étapes suivantes mises en œuvre en l'absence d'une détection de rotation d'un pédalier : mesurer le couple exercé sur le pédalier ; lorsque le couple dépasse un seuil de déclenchement, déclencher une temporisation ; et à l'expiration de la temporisation, si le couple est supérieur à un seuil de maintien au plus égal au seuil de déclenchement, engager une assistance électrique proportionnelle au couple malgré une absence de détection de rotation du pédalier.
  • Le procédé peut comprendre une étape mise en œuvre en l'absence de détection de rotation du pédalier consistant à arrêter l'assistance électrique quand le couple passe sous le seuil de maintien.
  • Le procédé peut comprendre l'étape d'arrêter l'assistance électrique au bout d'un intervalle de temps au cours duquel aucune rotation du pédalier n'a été détectée.
  • Le procédé peut comprendre une étape mise en œuvre en l'absence de détection de rotation du pédalier consistant à arrêter l'assistance électrique quand une vitesse de rotation d'une roue entraînée par moteur est mesurée à une valeur supérieure à un seuil.
    • Description sommaire des dessins
  • Des modes de réalisation seront exposés dans la description suivante, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
  • La est un graphique illustrant un exemple d'évolution du couple exercé par un cycliste sur un pédalier d'un vélo à l'arrêt, et divers seuils utilisés pour mettre en œuvre un procédé de démarrage assisté ; et
  • La est un graphique illustrant l'évolution d'une consigne de commande d'assistance générée en réponse à l'évolution de couple de la .
    •  Description détaillée
  • Comme on l'a précédemment indiqué, les lois d'assistance des vélos électriques requièrent typiquement une mise en rotation du pédalier pour démarrer. Cela peut mettre en difficulté le cycliste dans des situations de démarrage nécessitant un couple important, par exemple en forte pente, ou si le vélo est chargé ou muni d'une remorque. En effet, dans une telle situation, il peut être difficile pour le cycliste de générer une première rotation de pédalier au démarrage.
  • Pour faciliter le démarrage dans de telles situations, on prévoit dans la présente demande une loi d'assistance qui enclenche une assistance, non en détectant un pédalage effectif, mais en détectant une volonté de pédalage. La volonté de pédalage est détectée, en résumé, lorsque le cycliste appuie de façon assez forte et durable sur une pédale du vélo à l'arrêt. L'appui du cycliste sur la pédale est traduit par une valeur de couple renvoyé par le capteur de couple du pédalier.
  • La est un graphique illustrant un exemple d'évolution du couple Cp exercé par un cycliste sur un pédalier d'un vélo à l'arrêt. Divers seuils et intervalles de temps illustrés sont des paramètres intervenant dans un procédé de démarrage du vélo
  • La est un graphique illustrant l'évolution d'une consigne de commande d'assistance ASSIST générée en fonction de l'évolution de couple de la et des paramètres illustrés.
  • A un instant t0, le vélo étant à l'arrêt dans des conditions de démarrage difficiles, par exemple sur une côte raide, le cycliste commence à appuyer sur une pédale. Le cycliste aura au préalable placé les manivelles du pédalier sensiblement à l'horizontale pour transmettre un couple maximal. L'effort est insuffisant pour démarrer le vélo, et la pédale ne bouge pas. Le couple Cp mesuré par le capteur du pédalier croît à mesure que le cycliste appuie plus fort.
  • A un instant t1, le couple atteint un seuil de démarrage Sd préconfiguré. Cet événement démarre une temporisation d'une durée Tstart. A partir de cet instant, la valeur du couple est surveillée et comparée à un seuil de maintien Sm qui pourrait être le même que le seuil Sd. Le seuil Sm est de préférence inférieur au seuil Sd pour obtenir un effet d'hystérésis qui filtre des variations tolérées du couple. Dans l'exemple représenté, le couple Cp oscille au-dessus du premier seuil Sd.
  • A un instant t2, la temporisation Tstart expire. Si le couple Cp est au-dessus du seuil de maintien Sm, comme dans le cas représenté où il est également au-dessus du seuil Sd, l'assistance proportionnelle au couple est engagée malgré une absence de détection de rotation du pédalier. En même temps, une autre temporisation de durée Tstop est démarrée. L'engagement de l'assistance est illustré par le passage de 0 à 1 de la consigne ASSIST de la . Cette consigne pourrait être celle de la détection de rotation de pédalier, modifiée pour être activée aussi lorsque les conditions d'une volonté de pédalage sont détectées.
  • Alternativement, ce qui n'est pas représenté, si le couple Cp descend sous le seuil de maintien Sm avant l'expiration de la temporisation Tstart (avant l'instant t2), le système revient à l'état initial et attend un nouvel événement (la mise en rotation du pédalier ou un nouveau dépassement du seuil Sd par le couple Cp).
  • A partir de l'instant t2, plus le cycliste appuie fort sur la pédale, plus le couple moteur augmente pour aider le vélo à partir. Quand le vélo est finalement mis en route (ce qui n'est pas illustré), le cycliste commence à faire tourner le pédalier, ce qui enclenche la procédure d'assistance normale. L'enclenchement de la procédure normale prend le relais sur la procédure d'assistance au démarrage.
  • Les figures 1A et 1B illustrent deux cas d'annulation de la procédure de démarrage.
  • A un instant t3, avant la fin de la temporisation Tstop, aucune rotation de pédalier n'est détectée et le couple Cp passe sous le seuil de maintien Sm. Le cycliste relâche la pression et on suppose qu'il ne souhaite plus démarrer. L'assistance est arrêtée en passant la consigne ASSIST à 0.
  • A un instant t3', correspondant à l'expiration de la temporisation Tstop, le couple Cp est toujours supérieur au seuil de maintien Sm, mais aucune rotation du pédalier n'a été détectée. Le cycliste n'appuie pas assez fort, et on suppose que l'appui ne traduit pas une volonté de pédalage. L'assistance est arrêtée en passant la consigne ASSIST à 0.
  • On peut mettre en œuvre d'autres conditions d'arrêt de la procédure d'assistance au démarrage pour des raisons de sécurité, traduisant une situation anormale provoquée par une alimentation du moteur. Par exemple, la procédure peut être arrêtée lorsque la roue motrice se met à tourner alors qu'aucun pédalage n'est détecté. En effet, cela peut traduire une obstruction du pédalier alors que la roue motrice n'est pas en contact avec le sol, ou en contact avec une faible adhérence. Pour cela, on compare la mesure de la vitesse de rotation de la roue à une valeur seuil, et on arrête l'assistance si le seuil est franchi en l'absence de détection de rotation du pédalier.
  • On fournit à titre d'exemple des valeurs des différents paramètres de la procédure d'assistance au démarrage :
  • Seuil de démarrage Sd : 30 N.m.
  • Seuil de maintien Sm : 25 N.m.
  • Durée de maintien avant engagement de l'assistance Tstart : 0,3 s.
  • Durée limite pour démarrer la rotation du pédalier Tstop : 5 s.
    •

Claims (4)

  1. Procédé de commande au démarrage d'un vélo à assistance électrique, comprenant les étapes suivantes mises en œuvre en l'absence d'une détection de rotation d'un pédalier :
    mesurer le couple (Cp) exercé sur le pédalier ;
    lorsque le couple dépasse un seuil de déclenchement (Sd), déclencher une temporisation (Tstart) ; et
    à l'expiration de la temporisation, si le couple est supérieur à un seuil de maintien (Sm) au plus égal au seuil de déclenchement, engager une assistance électrique proportionnelle au couple malgré une absence de détection de rotation du pédalier.
  2. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape suivante mise en œuvre en l'absence de détection de rotation du pédalier :
    arrêter l'assistance électrique quand le couple passe sous le seuil de maintien (Sm).
  3. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape suivante :
    arrêter l'assistance électrique au bout d'un intervalle de temps (Tstop) au cours duquel aucune rotation du pédalier n'a été détectée.
  4. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape suivante mise en œuvre en l'absence de détection de rotation du pédalier :
    arrêter l'assistance électrique quand une vitesse de rotation d'une roue entraînée par moteur est mesurée à une valeur supérieure à un seuil.
EP24701297.4A 2023-01-27 2024-01-22 Assistance au démarrage en côte d'un vélo à assistance électrique Pending EP4655173A1 (fr)

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