EP4655199A1 - Verfahren und system zur erkennung einer manipulation von geschwindigkeitsdaten eines elektrofahrrads, steuereinrichtung, sowie elektrofahrrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads (1) mit mindestens einem Antriebsrad (3), einer Tretkurbelwelle (4), einem elektrischen Antriebsmotor (7), einer Sensoreinrichtung (5) und einer Steuereinrichtung (6), - wobei mittels der Sensoreinrichtung (5) eine Antriebsraddrehzahl und eine Antriebsmotordrehzahl erfasst und diesbezügliche Sensordaten generiert werden, - wobei diese Sensordaten an die mit der Sensoreinrichtung (5) kommunikativ verbundenen Steuereinrichtung (6) übermittelt werden, - wobei die Steuereinrichtung (6) aus den Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl eine Ist-Fahrgeschwindigkeit berechnet, - wobei die Steuereinrichtung (6) aus den Sensordaten zur Antriebsmotordrehzahl und Daten zur Konfiguration des Antriebsstrangs eine Soll-Fahrgeschwindigkeit berechnet, - wobei die Steuereinrichtung (6) dauerhaft einen Abgleich der Ist-Fahrgeschwindigkeit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durchführt, - wobei die Steuereinrichtung (6) eine Sicherheitsfunktion einleitet, wenn für eine vordefinierte Dauer die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads, eine Steuereinrichtung sowie ein Elektrofahrrad.

Description

ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Verfahren und System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads, Steuereinrichtung, sowie Elektrofahrrad Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads. Ferner betrifft die Er- findung auch eine Steuereinrichtung und ein Elektrofahrrad. Bekannte Elektrofahrräder werden zumindest teilweise elektrisch angetrieben und sind auch als oder E-Bikes oder Pedelecs bekannt und weisen Antriebsmotoren und einen Zugmitteltrieb auf, mit dem eine Antriebsleistung auf das Antriebsrad des Elekt- rofahrrads, das vorzugsweise als Hinterrad ausgebildet ist, übertragen wird. Der Zug- mitteltrieb kann ein Kettentrieb mit einer Kettenschaltung oder als Riementrieb aus- gebildet sein. Aus dem Stand der Technik sind Systeme und Verfahren zur Erken- nung einer Manipulation an einem E-Bike bekannt, die zum Erreichen einer höheren zulässigen Höchstgeschwindigkeit vorgesehen sind. Beispielsweise ist aus der DE 102021103655 A1 bekannt die Umlaufgeschwindig- keit eines Laufrads eines E-Bikes zu errechnen, um von der Umlaufgeschwindigkeit des Laufrads anschließend auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu schließen, wodurch eine Manipulation der Geschwindigkeitsmessung erkannt werden kann, und ein Tuning der Leistung des Motors durch Eingreifen in die Geschwindigkeitsmes- sung unterbunden wird. Ferner offenbart die DE 102014212760 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads, wobei ein Vergleich zwischen Antriebsradgeschwindigkeit und Motordrehzahl auf Basis einer aktuellen Übersetzung erfolgt, um eine Manipulation am Fahrrad festzustellen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein alternatives Verfahren und ein alternatives System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeits- daten eines Elektrofahrrads bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch den jewei- ligen Gegenstand der Patentansprüche 1, 8, 13 und 14. Weitere vorteilhafte Ausfüh- rungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt werden bei einem Verfahren zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads, das mindes- tens ein Antriebsrad, eine Tretkurbelwelle, einen elektrischen Antriebsmotor, eine Sensoreinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist, mittels der Sensoreinrichtung eine Antriebsraddrehzahl und eine Antriebsmotordrehzahl erfasst und diesbezügliche Sensordaten generiert. Diese Sensordaten werden an die mit der Sensoreinrichtung kommunikativ verbundenen Steuereinrichtung übermittelt. Dabei berechnet die Steu- ereinrichtung aus den Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl eine Ist-Fahrgeschwin- digkeit. Die Steuereinrichtung berechnet aus den Sensordaten zur Antriebsmotord- rehzahl und Daten zur Konfiguration des Antriebsstrangs eine Soll-Fahrgeschwindig- keit. Die Steuereinrichtung führt dauerhaft einen Abgleich der Ist-Fahrgeschwindig- keit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durch. Dabei leitet die Steuereinrichtung eine Sicherheitsfunktion ein, wenn für eine vordefinierte Dauer die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen. Beispielsweise leitet der Fahrradfahrer über Pedale eine Antriebsdrehzahl und ein Antriebsdrehmoment, auf die Tretkurbelwelle ein, wobei die Tretkurbelwelle mit einer ersten Welle eines Zugmitteltriebs verbunden ist. Die elektrische Maschine kann vom Fahrradfahrer zur Unterstützung aktiviert werden. Diese weist einen gehäusefesten Stator und einen mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Rotor auf, wobei über die Rotorwelle eine weitere Antriebsleistung, also eine weitere Antriebsdrehzahl und ein weiteres Antriebsdrehmoment zumindest mittelbar auf die erste Welle des Zugmittel- triebs eingeleitet wird, um den Antrieb des Fahrradfahrers zu unterstützen. Über das Zugmittel des Zugmitteltriebs wird die Antriebsleistung zwischen der ersten Welle und einer zweiten Welle übertragen. Beispielsweise ist die zweite Welle drehfest mit einem als Hinterrad ausgebildeten Antriebsrad des Elektrofahrrads antriebswirksam verbunden. Mithin ist das Elektrofahrrad neben einer mit Muskelkraft erzeugten An- triebsleistung auch mit einer durch den Antriebsmotor erzeugten Antriebsleistung an- treibbar. Das Elektrofahrrad kann beispielsweise als (S-)Pedelec, E-Bike, Velomobil oder Cargobike ausgebildet sein. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Unter dem Wortlaut „vordefinierte Dauer“ ist zu verstehen, dass die genannten Be- dingungen für eine bestimmte Zeitspanne vorliegen müssen, bevor die Sicherheits- funktion eingeleitet wird. Die vordefinierte Dauer ist insbesondere derart gewählt, dass normale Fahrfunktionen oder Betriebsänderungen des Elektrofahrrads nicht zum Auslösen bzw. Einleiten der Sicherheitsfunktion führen. Mit anderen Worten wird die Sicherheitsfunktion nicht sofort eingeleitet, sondern erst nach der vordefinierten Zeitdauer, während der die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen, insbesondere derart Abweichen, dass die Ist-Fahrgeschwindigkeit höher als die Soll-Fahrgeschwindigkeit ist. Bevorzugt wird die Sicherheitsfunktion eingeleitet, wenn für eine Dauer von mindes- tens 20 Sekunden die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit von- einander um mindestens 10% abweichen. Dadurch wird die Fehleranfälligkeit bei ge- ringen, insbesondere kurzzeitigen Abweichungen verringert, wobei gleichzeitig die Fahrsicherheit durch Einhaltung vorgegebener zulässiger Höchstgeschwindigkeiten erhöht wird. Dies stellt einen besonders guten Kompromiss zwischen einem robusten und einem sicheren Fahrsystem dar. Wenn von einem „Einleiten einer Sicherheitsfunktion“ gesprochen wird, ist darunter der Beginn der Sicherheitsfunktion zu verstehen, bei dem Befehlssignale von der Steuereinrichtung erzeugt und an entsprechende Einrichtungen des Elektrofahrrads gesendet werden, die die Sicherheitsfunktion initiieren oder ausführen können. Die Sensoreinrichtung kann mehrere Sensoren oder Sensorbaugruppen umfassen, die auf unterschiedlichen bekannten Messprinzipien basieren. Ein oder mehrere Sen- soren der Sensoreinrichtung sind dazu vorgesehen, während des Betriebs des Elekt- rofahrrads eine Drehzahl des Antriebsrades, also die Antriebsraddrehzahl, des Elekt- rofahrrads zu erfassen. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung einen hochauflö- senden Impulssensor mit mindestens 50 Impulsen pro Umdrehung zum Erfassen der Antriebsraddrehzahl auf. Mithin wird mit dem hochauflösenden Impulssensor die Drehzahl des Antriebsrades des Elektrofahrrads erfasst. Bevorzugt ist das Hinterrad des Elektrofahrrads als Antriebsrad ausgebildet. Insbesondere eignet sich ein Hall- ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Sensor mit hochauflösender Geberscheibe als Sensor zur Erfassung der Antriebs- raddrehzahl. Unter dem Begriff „Erfassen“ ist in diesem Zusammenhang sowohl ein unmittelbares Sensieren an einem rotierbaren Bauteil als auch ein mittelbares Sensieren der Win- kelposition des rotierbaren Bauteils über drehfest oder antriebswirksam damit ver- bundene Bauteile zu verstehen. Unter einer „antriebswirksamen Verbindung“ von Bauteilen ist zu verstehen, dass diese Bauteile entweder unmittelbar miteinander ver- bunden sind, beispielsweise drehfest, oder mittelbar über mindestens ein weiteres Bauteil. Die Drehzahl der Motorwelle des Antriebsmotors, also die Antriebsmotordrehzahl, wird durch den Antriebsmotor bzw. darin integrierte Sensoren erfasst. Die Sensorvor- richtung ist mit dem Antriebsmotor kommunikativ verbunden, um diese Sensordaten zu erfassen, insbesondere auszulesen. Sowohl die Antriebsmotordrehzahl als auch die Antriebsraddrehzahl werden somit hochaufgelöst erfasst und von der Steuerein- richtung als Sensorsignal aufbereitet. Als „hochaufgelöst“ ist zu verstehen, dass min- destens 50 Impulse pro Umdrehung des jeweiligen Bauteils erfasst werden. Diese hochaufgelösten Positionsdaten ermöglichen eine präzise und dynamische Auswer- tung von Sensordaten sowie eine zuverlässige Auslösung der Sicherheitsfunktion, insbesondere weil die Steuereinrichtung schneller und feiner auf die empfangenen Sensordaten reagieren kann. Die Messdaten bzw. Sensordaten der Sensoreinrichtung können einzeln oder zu- sammengefasst an die Steuereinrichtung übermittelt werden, wobei die Steuerein- richtung die Daten empfängt, speichert und zumindest zur Beurteilung, ob eine Mani- pulation von Geschwindigkeitsdaten vorliegt oder nicht, weiterverarbeitet. Demnach ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Sensordaten der Sensoreinrichtung zu empfangen, zu speichern und weiterzuverarbeiten. Eine „kommunikative Verbindung“ sieht vor, dass Daten und Informationen, wie beispielsweise Sensorsignale und/oder Steuerbefehle, übermittelt werden können. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Beispielsweise sieht die Sicherheitsfunktion vor, die Motordrehzahl derart zu verrin- gern und zu begrenzen, dass eine zulässige Höchstgeschwindigkeit des Elektrofahr- rads nicht überschritten wird. Beispielsweise kann diese durch die Sicherheitsfunk- tion eingeleitete Beeinträchtigung so lange bestehen, bis ein Neustart des Systems im Stillstand des Elektrofahrrads erfolgt. Alternativ kann diese Beeinträchtigung so lange aufrechterhalten werden, bis eine Servicewerkstatt aufgesucht wird. Ergänzend oder alternativ kann die Sicherheitsfunktion vorsehen, dass der elektri- sche Antriebsmotor deaktiviert oder vom Antriebsstrang des Elektrofahrrads entkop- pelt wird. Das Entkoppeln des Antriebsmotors, beispielsweise durch eine Kupplung, trennt den Antriebsmotor von dem Antriebsstrang, sodass keine Antriebunterstützung mit dem Antriebsmotor möglich ist. Das Elektrofahrrad ist in beiden Fällen nur noch mit einer Muskelkraft des Fahrradfahrers betreibbar. Beispielsweise kann diese durch die Sicherheitsfunktion eingeleitete Beeinträchtigung so lange bestehen, bis ein Neu- start des Systems im Stillstand des Elektrofahrrads erfolgt. Alternativ kann diese Be- einträchtigung so lange aufrechterhalten werden, bis eine Servicewerkstatt aufge- sucht wird. Insbesondere weist die Steuereinrichtung einen Datenspeicher auf. Vorzugsweise nimmt die Sicherheitsfunktion einen Eintrag zur Manipulation von Geschwindigkeits- daten in den Datenspeicher der Steuereinrichtung vor. Dieser Eintrag wird zumindest bis zum Auslesen des Datenspeichers in der Servicewerkstatt gespeichert und doku- mentiert die Erkennung der Manipulation der Geschwindigkeitsdaten. Insbesondere sind auch Konstruktionsinformationen, insbesondere Daten zur Konfiguration des An- triebsstrangs, auf diesem Datenspeicher abgelegt. Bevorzugt stellt die Sicherheitsfunktion eine Ereignismeldung für den Fahrradfahrer bereit. Die Ereignismeldung kann visuell, beispielsweise über einen am Lenker des Elektrofahrrads angeordneten Bildschirm, haptisch über einen am Lenker oder am Pedal angeordneten Aktor, und/oder akustisch, beispielsweise über Lautsprecher, an den Fahrradfahrer übermittelt werden. Denkbar ist auch, dass die Ereignismeldung als Meldung auf einem Smartphone oder dergleichen wiedergegeben wird. Die ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Ereignismeldung umfasst zumindest Informationen zur Erfassten Manipulation der Geschwindigkeitsdaten sowie der eingeleiteten Sicherheitsfunktion. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Plausibilisie- rung der Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl und der Sensordaten zur Antriebsmo- tordrehzahl Sensordaten eines Getriebes, das zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für eine Fahrerkadenz eingerichtet ist, verwendet. Mit anderen Wor- ten können Anhand der Getriebeübersetzung und der Fahrerkadenz die ermittelte Antriebsraddrehzahl und Antriebsmotordrehzahl plausibilisiert werden. Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt umfasst ein System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads mit mindestens ei- nem Antriebsrad eine Tretkurbelwelle zum Aufbringen einer mit Muskelkraft erzeug- ten Antriebsleistung, einen elektrischen Antriebsmotor, der zur Antriebsunterstützung über eine feste Übersetzung mit dem Antriebsrad verbunden ist, eine Sensoreinrich- tung, die dazu eingerichtet ist, eine Antriebsraddrehzahl und eine Antriebsmotordreh- zahl zu erfassen und diesbezügliche Sensordaten zu generieren, eine Steuereinrich- tung, die kommunikativ mit der Sensoreinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl zu empfangen und eine Ist-Fahrgeschwin- digkeit zu berechnen, Sensordaten zur Antriebsmotordrehzahl zu empfangen und eine Soll-Fahrgeschwindigkeit zu berechnen, dauerhaft einen Abgleich der Ist-Fahr- geschwindigkeit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durchzuführen, und eine Sicher- heitsfunktion einzuleiten, wenn für eine vordefinierte Dauer die Ist-Fahrgeschwindig- keit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen. Im Normalbetrieb des Elektrofahrrads als Pedelec, das heißt wenn keine Manipula- tion von Geschwindigkeitsdaten erkannt wurde, wird die Antriebsleistung des Fahr- radfahrers über Pedale auf die Tretkurbelwelle eingeleitet und über einen Zugmittel- trieb auf das Antriebsrad übertragen. Der Antriebsmotor weist eine durch die Konfigu- ration des Antriebsstrangs konstruktionsbedingte feste Übersetzung zum Antriebsrad auf und unterstützt die Antriebsleistung des Fahrradfahrers. Dazu rotiert die Motor- welle mit einer Antriebsmotordrehzahl, die zur Antriebsraddrehzahl passt, und somit zu einer Entlastung des Fahrradfahrers führt. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Getriebe zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für eine Fahrerkadenz vorgesehen sein. Das Ge- triebe ist im Leistungsfluss zwischen den Pedalen und der Tretkurbelwelle angeord- net und stellt somit nur eine Übersetzung für den Fahrradfahrer ein, jedoch nicht für den Antriebsmotor. Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, das erfindungsge- mäße Verfahren durchzuführen. Mithin überwacht die Steuereinrichtung die Sensor- daten und leitet bei Bedarf die Sicherheitsfunktion ein. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsfor- men des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten sinngemäß auch für die erfindungs- gemäße Steuereinrichtung. Ein erfindungsgemäßes Elektrofahrrad umfasst ein erfindungsgemäßes System und zumindest zwei Rädern, wobei zumindest eines der Räder als Antriebsrad ausgebil- det und mit dem elektrischen Antriebsmotor sowie der Tretkurbelwelle antriebswirk- sam verbunden ist. Das erfindungsgemäße Elektrofahrrad umfasst die üblichen Kom- ponenten eines mit Muskelkraft antreibbaren Elektrofahrrads und zusätzlich das er- findungsgemäße System. Der elektrische Antrieb kann die Belastung des Fahrrad- fahrers bei der Fortbewegung verringern oder seine Reichweite steigern, und zwar in Abhängigkeit der Kapazität eines damit verbundenen Energiespeichers. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Elektrofahrrad. Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszei- chen versehen sind. Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Elektrofahrrads mit einem stark vereinfacht dargestellten System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten gemäß einer bevor- zugten Ausführungsform. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Gemäß der einzigen Figur ist das Elektrofahrrad 1 als Pedelec ausgebildet und somit teilweise mit einer Muskelkraft eines nicht dargestellten Fahrradfahrers und teilweise elektromechanisch mittels eines Antriebsstranges 8 antreibbar. Wann immer nachfol- gend von einem Elektrofahrrad 1 gesprochen wird, ist darunter ein Pedelec zu ver- stehen. Das Elektrofahrrad 1 umfasst ein erstes Rad, das als Vorderrad 2 ausgebil- det ist, sowie ein zweites Rad, das als hinteres Antriebsrad 3 ausgebildet ist. Ferner umfasst das Elektrofahrrad 1 neben dem Antriebsstrang 8 ein System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten. Der Antriebsstrang 8 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 7, den Zugmitteltrieb 10 und ein Getriebe 16. Aus Übersichtlichkeitsgründen wird in der Figur auf eine de- taillierte Darstellung des vom Prinzip typischen Antriebsstranges 8, insbesondere des Getriebes 16, einer Schalteinrichtung im Getriebe 16 mit Schaltelementen zum Schalten der Gangstufen sowie der entsprechenden Anbindung des Antriebsmotors 7 sowie der Tretkurbelwelle 4 an den Zugmitteltrieb 10, verzichtet. Der Zugmitteltrieb 10 ist vorliegend als Kettentrieb ausgebildet und umfasst ein Ein- gangsbauteil in Form eines Ritzels 12, ein Ausgangsbauteil am Antriebsrad 3 in Form eines Abtriebszahnrades 13 sowie ein dazwischen angeordnetes und als Kette aus- gebildetes Zugmittel 9, welches das Ritzel 12 mit dem Abtriebszahnrad 13 antriebs- wirksam verbindet. Das Abtriebszahnrad 13 dient im Zugbetrieb als Abtriebselement des Zugmitteltriebs 10 und des Antriebsstranges 8 und ist drehfest mit dem Antriebs- rad 3 verbunden. Vorliegend weist das Getriebe 16 mehrere Gangstufen auf und ist zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für die Fahrerkadenz ausgebildet und somit im Leistungsfluss zwischen den Pedalen 11 und der Tretkurbelwelle 4 an- geordnet. Dadurch kann auf eine Kettenschaltung verzichtet werden. Somit ist vorlie- gend der elektrische Antriebsmotor 7 über eine feste Übersetzung mit dem Antriebs- rad 3 verbunden. Konstruktionsspezifische Informationen bezüglich dieser festen Übersetzung sind in Form von Daten zur Konfiguration des Antriebsstrangs 8 im Sys- tem hinterlegt. Die Tretkurbelwelle 4 ist über das Getriebe 16 mit den Pedalen 11 des Elektrofahr- rads 1 verbunden und dazu eingerichtet, eine mit Muskelkraft des Fahrradfahrers ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 erzeugte Antriebsleistung in Abhängigkeit einer Übersetzung eines Getriebes 16 über einen Zugmitteltrieb 10 zum Antriebsrad 3 zu übertragen. Der Antriebsmotor 7 ist im Bereich einer Tretkurbelwelle 4 als Mittelantrieb angeordnet und dazu einge- richtet, eine elektromechanisch erzeugte Antriebsleistung zur Antriebsunterstützung des Fahrradfahrers über den Zugmitteltrieb 10 zum Antriebsrad 3 zu übertragen. Das System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten umfasst eine Sensoreinrichtung 5, die dazu eingerichtet ist, eine Antriebsraddrehzahl und eine Antriebsmotordrehzahl zu erfassen und diesbezügliche Sensordaten zu generie- ren, sowie eine Steuereinrichtung 6, die kommunikativ mit der Sensoreinrichtung 5 verbunden ist. Die Sensoreinrichtung 5 ist zur Vereinfachung als gestricheltes Recht- eck dargestellt und umfasst einen hochauflösenden Impulssensor 5.1 mit mindestens 50 Impulsen pro Umdrehung, der die Antriebsraddrehzahl dauerhaft erfasst. Ferner ist die Sensoreinrichtung 5 zum Erfassen der Antriebsmotordrehzahl kommunikativ mit dem Antriebsmotor 7 verbunden. Optional können zur Plausibilisierung der Sens- ordaten zur Antriebsraddrehzahl und der Sensordaten zur Antriebsmotordrehzahl Sensordaten des Getriebes 16, das zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für eine Fahrerkadenz eingerichtet ist, verwendet werden. Die Steuereinrichtung 6 ist dazu eingerichtet, das nachfolgend beschriebene erfin- dungsgemäße Verfahren zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsda- ten des Elektrofahrrads 1 auszuführen. Mittels der Sensoreinrichtung 5 werden die Antriebsraddrehzahl und die Antriebsmotordrehzahl dauerhaft erfasst und diesbezüg- liche Sensordaten generiert. Diese Sensordaten werden an die Steuereinrichtung 6 übermittelt. Die Steuereinrichtung 6 berechnet dauerhaft aus den Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl eine Ist-Fahrgeschwindigkeit und aus den Sensordaten zur An- triebsmotordrehzahl sowie aus den Daten zur Konfiguration des Antriebsstrangs 8 eine Soll-Fahrgeschwindigkeit. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der Antriebsmotor über eine feste, also nicht veränderbare Übersetzung, mit dem Antriebsrad verbun- den ist, und somit unabhängig ist von dem Schaltzustand des Getriebes 16, das zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für die Fahrerkadenz eingerichtet ist. Ferner führt die Steuereinrichtung 6 dauerhaft einen Abgleich der Ist-Fahrgeschwin- digkeit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durch. Wenn für eine vordefinierte Dauer ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 von beispielsweise 20 Sekunden die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrge- schwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen, leitet die Steuereinrich- tung 6 eine Sicherheitsfunktion ein. Denn eine derartige Abweichung über eine sol- che Zeitdauer kann zu einer Verringerung der Verkehrssicherheit führen. Insbeson- dere sind solche Abweichungen auf Tuningmaßnahmen zurückzuführen, wodurch das Elektrofahrrad 1 schneller fahren soll. Vorliegend verringert und begrenzt die Sicherheitsfunktion die Motordrehzahl derart, dass eine zulässige Höchstgeschwindigkeit des Elektrofahrrads 1 nicht mehr über- schritten werden kann. Mit anderen Worten wird dadurch die maximale Motorleistung gedrosselt. Ferner kann die Sicherheitsfunktion den elektrischen Antriebsmotor 7 de- aktivieren oder vom Antriebsstrang 8 des Elektrofahrrads 1, beispielsweise über eine Kupplung, entkoppeln. Des Weiteren nimmt die Sicherheitsfunktion einen Eintrag zur Manipulation von Geschwindigkeitsdaten in einen Datenspeicher 17 der Steuerein- richtung 6 vor. Insbesondere kann die Sicherheitsfunktion eine optische und/oder akustisch Ereignismeldung für den Fahrradfahrer bereitstellen. Vorliegend umfasst das System einen Bildschirm 14, der am Lenker 15 des Elektrofahrrads 1 angeordnet ist und sich im Sichtfeld des Fahrradfahrers befindet. Der Bildschirm 14 ist mit der Steuereinrichtung 6 kommunikativ verbunden. Über den Bildschirm 14 wird der Fahr- radfahrer über die ausgelöste Sicherheitsfunktion visuell informiert. Dazu empfängt der Bildschirm Informationen von der Steuereinrichtung 6. Zusätzlich zur visuellen Er- eignismeldung können akustische Signale über einen im Bildschirm 14 integrierten Lautsprecher ausgegeben werden, um den Blick des Fahrradfahrers auf den Bild- schirm 14 zu lenken. Der Fahrradfahrer wird ferner durch die Ereignismeldung auf dem Bildschirm 14 dazu aufgefordert, eine Servicewerkstatt aufzusuchen, um die vom System erkannte Mani- pulation von Geschwindigkeitsdaten zu beheben. Beispielsweise kann durch einen Neustart, also einem Ausschalten und Anschalten des Systems im Stillstand des Elektrofahrrads 1, der reguläre Betrieb des Antriebsmotors 7 wieder aufgenommen werden, bis die Sicherheitsfunktion wieder ausgelöst wird. Jedoch wird jedes Auslö- sen der Sicherheitsfunktion zusammen mit weiteren Fahrdaten des Elektrofahrrads 1 ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 auf den Datenspeicher 17 der Steuereinrichtung 6 abgespeichert und zum Auslesen des Datenspeichers 17 in der Servicewerkstatt bereitgestellt. Die Erfindung ist nicht auf das vorliegend beschriebene Ausführungsbeispiel be- schränkt. Denkbar ist auch, dass der Antriebsmotor 7 am Antriebsrad 3 in Form eines Radnabenantriebs angeordnet ist. Demnach wird dann eine mit Muskelkraft erzeugte Antriebsleistung über das Getriebe 16, die Tretkurbelwelle 4 und den Zugmitteltrieb 10 auf das Antriebsrad 3 übertragen, wobei eine elektromechanisch erzeugte An- triebsleistung des Antriebsmotors 7 direkt auf das Antriebsrad 3 zur Antriebsunter- stützung des Fahrradfahrers übertragen wird.

ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Bezugszeichen 1 Elektrofahrrad 2 Vorderrad 3 Antriebsrad 4 Tretkurbelwelle 5 Sensoreinrichtung 5.1 hochauflösender Impulssensor 6 Steuereinrichtung 7 Antriebsmotor 8 Antriebsstrang 9 Zugmittel 10 Zugmitteltrieb 11 Pedal 12 Ritzel 13 Abtriebszahnrad 14 Display 15 Lenker 16 Getriebe 17 Datenspeicher

Claims

ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 Patentansprüche 1. Verfahren zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elektrofahrrads (1) mit mindestens einem Antriebsrad (3), einer Tretkurbelwelle (4), einem elektrischen Antriebsmotor (7), einer Sensoreinrichtung (5) und einer Steuer- einrichtung (6), - wobei mittels der Sensoreinrichtung (5) eine Antriebsraddrehzahl und eine An- triebsmotordrehzahl erfasst und diesbezügliche Sensordaten generiert werden, - wobei diese Sensordaten an die mit der Sensoreinrichtung (5) kommunikativ ver- bundenen Steuereinrichtung (6) übermittelt werden, - wobei die Steuereinrichtung (6) aus den Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl eine Ist-Fahrgeschwindigkeit berechnet, - wobei die Steuereinrichtung (6) aus den Sensordaten zur Antriebsmotordrehzahl und Daten zur Konfiguration des Antriebsstrangs eine Soll-Fahrgeschwindigkeit be- rechnet, - wobei die Steuereinrichtung (6) dauerhaft einen Abgleich der Ist-Fahrgeschwindig- keit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durchführt, - wobei die Steuereinrichtung (6) eine Sicherheitsfunktion einleitet, wenn für eine vor- definierte Dauer die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit vonei- nander um mindestens 10% abweichen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sicherheitsfunktion die Motordrehzahl der- art verringert und begrenzt, dass eine zulässige Höchstgeschwindigkeit des Elektro- fahrrads (1) nicht überschritten wird. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsfunk- tion den elektrischen Antriebsmotor (7) deaktiviert oder vom Antriebsstrang (8) des Elektrofahrrads (1) entkoppelt. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsfunk- tion einen Eintrag zur Manipulation von Geschwindigkeitsdaten in einen Datenspei- cher (17) der Steuereinrichtung (6) vornimmt. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsfunk- tion eine Ereignismeldung für den Fahrradfahrer bereitstellt. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsfunk- tion eingeleitet wird, wenn für eine Dauer von mindestens 20 Sekunden die Ist-Fahr- geschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um mindestens 10% abweichen. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Plausibilisierung der Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl und der Sensordaten zur Antriebsmotord- rehzahl Sensordaten eines Getriebes (16), das zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für eine Fahrerkadenz eingerichtet ist, verwendet werden. 8. System zur Erkennung einer Manipulation von Geschwindigkeitsdaten eines Elekt- rofahrrads (1) mit mindestens einem Antriebsrad (3), umfassend - eine Tretkurbelwelle (4) zum Aufbringen einer mit Muskelkraft erzeugten Antriebs- leistung, - einen elektrischen Antriebsmotor (7), der zur Antriebsunterstützung über eine feste Übersetzung mit dem Antriebsrad (3) verbunden ist, - eine Sensoreinrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, eine Antriebsraddrehzahl und eine Antriebsmotordrehzahl zu erfassen und diesbezügliche Sensordaten zu generie- ren, - eine Steuereinrichtung (6), die kommunikativ mit der Sensoreinrichtung (5) verbun- den und dazu eingerichtet ist, Sensordaten zur Antriebsraddrehzahl zu empfangen und eine Ist-Fahrgeschwindigkeit zu berechnen, Sensordaten zur Antriebsmotordreh- zahl zu empfangen und eine Soll-Fahrgeschwindigkeit zu berechnen, dauerhaft ei- nen Abgleich der Ist-Fahrgeschwindigkeit und der Soll-Fahrgeschwindigkeit durchzu- führen, und eine Sicherheitsfunktion einzuleiten, wenn für eine vordefinierte Dauer die Ist-Fahrgeschwindigkeit und die Soll-Fahrgeschwindigkeit voneinander um min- destens 10% abweichen. ZF Friedrichshafen AG Akte 214286 Friedrichshafen 2023-01-23 9. System nach Anspruch 8, wobei die Sensoreinrichtung (5) einen hochauflösenden Impulssensor (5.1) mit mindestens 50 Impulsen pro Umdrehung zum Erfassen der Antriebsraddrehzahl aufweist. 10. System nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Sensoreinrichtung (5) zum Erfassen der Antriebsmotordrehzahl kommunikativ mit dem Antriebsmotor (7) verbunden ist. 11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuereinrichtung (6) ei- nen Datenspeicher (17) aufweist. 12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner umfassend ein Getriebe (16) zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen für eine Fahrerkadenz. 13. Steuereinrichtung (6), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der An- sprüche 1 bis 7 durchzuführen. 14. Elektrofahrrad (1), umfassend ein System nach einem der Ansprüche 8 bis 12 und zumindest zwei Räder, wobei zumindest eines der Räder als Antriebsrad (3) ausgebildet und mit dem elektrischen Antriebsmotor (7) sowie der Tretkurbelwelle (4) antriebswirksam verbunden ist.