ES2859174T3 - Sistema de asistencia a la conducción y vehículo - Google Patents

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ES2859174T3 ES17150953T ES17150953T ES2859174T3 ES 2859174 T3 ES2859174 T3 ES 2859174T3 ES 17150953 T ES17150953 T ES 17150953T ES 17150953 T ES17150953 T ES 17150953T ES 2859174 T3 ES2859174 T3 ES 2859174T3
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Abstract

Sistema de asistencia a la conducción (20) para un vehículo (1) que se puede accionar con la fuerza muscular y/o, adicionalmente, con fuerza motriz, tal como una bicicleta eléctrica, una "e-bike" o una "pedelec", que presenta al menos una rueda delantera (9-1) y una rueda trasera (9-2) así como un sistema de frenado (30) para frenar al menos la rueda delantera (9-1), con una unidad generador-motor (21) eléctrica controlable, - que se puede montar sobre o en la zona de un cubo (19-1) de la rueda delantera (9-1) y - que puede acoplarse a la rueda delantera (9-1) y/o al giro de la rueda delantera (9-1) de tal manera que el giro de la rueda delantera (9-1) pueda verse influido por el frenado y/o la aceleración, - que controla la unidad generador-motor (21) a través de la rueda delantera (9-1) de tal manera que, en el modo generador, se desacopla de este modo energía de un giro de la rueda delantera (9-1), actúa como freno, suprime un giro de la rueda delantera (9-1), evita su aceleración y/o la frena, estando la unidad generador-motor (21) configurada para poder funcionar en cortocircuito, en particular a modo de chopper de frenado, y - que controla la rueda delantera (9-1) de tal manera que de este modo la unidad generador-motor (21), en el modo motor, acopla energía al giro de la rueda delantera (9-1), actúa como accionamiento y pone en marcha, mantiene y/o acelera el giro de la rueda delantera (9-1), en donde el sistema de asistencia a la conducción (20) está configurado para, al detectar (T2) el riesgo de un escenario RLM y si no se genera y/o no se solicita (T3) una presión de frenado del sistema de frenado (30) subyacente, activar (T7) la unidad generador-motor (21) en el modo motor, para acelerar la rueda delantera (9-1) de tal manera que se reduzca o elimine de este modo el riesgo del escenario RLM.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de asistencia a la conducción y vehículo
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a un sistema de asistencia a la conducción y a un vehículo. La presente invención se refiere, en particular, a un sistema de asistencia a la conducción para un vehículo que se puede accionar con la fuerza muscular y/o con fuerza motriz así como a un vehículo que se puede accionar con la fuerza muscular y/o con fuerza motriz, en particular una bicicleta eléctrica, una "e-bike", una "pedelec" o similares.
En el ámbito de los vehículos recreativos y deportivos y, en particular, de las bicicletas, se han abordado diversos desarrollos con el fin de utilizar medios técnicos para rediseñar y mejorar aspectos de la dinámica de conducción, por un lado, y de la seguridad, por otro. Así pues, para mejorar la dinámica de conducción, se introdujeron nuevas tecnologías de transmisión y cambio de marchas o accionamientos adicionales. En cuanto a los aspectos de seguridad, se adoptaron conceptos de frenado modificados. Por ejemplo, el documento DE1020110082086 muestra una bicicleta con un motor de asistencia eléctrico, cuya unidad de control adapta el generador / motor a las propiedades de la superficie de la carretera. Varios sensores registran el estado de la superficie de la carretera, la humedad del pavimento o el ángulo de dirección de la bicicleta para adaptar la potencia y el par, incluida la recuperación al frenar, al trayecto. Esto permite un pedaleo de energía eficiente.
Sin embargo, en combinación entre sí, estas medidas no pueden evitar de manera satisfactoria situaciones en las que una o más ruedas de un vehículo respectivo entran en un estado con agarre insuficiente al suelo.
Divulgación de la invención
El sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación independiente 1 presenta, frente a ello, la ventaja de que se puede influir directamente en una rueda de un vehículo subyacente para garantizar de este modo un control más amplio del estado de conducción de la rueda. Esto se consigue de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación independiente 1 por que se crea un sistema de asistencia a la conducción para un vehículo que puede ser accionado con la fuerza muscular y/o con fuerza motriz, tal como una bicicleta eléctrica, una "e-bike" o una "pedelec", que presenta al menos una rueda delantera y que está configurado con una unidad generador-motor eléctrica controlable que puede montarse sobre o en la zona de un cubo de la rueda y que puede acoplarse a la rueda y/o al giro de la rueda de tal manera que el giro de la rueda pueda verse influido por el frenado y/o la aceleración. De acuerdo con la invención, el sistema de asistencia a la conducción proporciona, por tanto, una medida adicional para influir en el giro de una rueda directamente a través del cubo de la rueda, por ejemplo adicionalmente a un accionamiento del vehículo a través de la fuerza muscular y/o a través de fuerza motriz, mediante la previsión de una unidad generador-motor eléctrica controlable. Debido a la disposición directa en la zona del cubo de la rueda, el estado de conducción de la rueda respectiva se puede monitorizar y/o variar de una manera sencilla y fiable. Como se requiere en la reivindicación 1, la característica de la rueda de acuerdo con la invención también se refiere en la siguiente descripción a la rueda delantera del vehículo.
Las reivindicaciones dependientes muestran perfeccionamientos preferidos de la invención.
En el sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención, la unidad generador-motor puede accionarse de manera controlable por la rueda para desacoplar de este modo, en el modo generador, energía de un giro de la rueda, para actuar como freno, para suprimir un giro de la rueda, evitar su aceleración y/o desacelerarla. De esta manera, se puede ayudar al ciclista o al conductor del vehículo y/o a un sistema de frenado subyacente al vehículo. También se puede pensar en ayudar al conductor a evitar una situación peligrosa mediante un frenado en caso de emergencia. Por tanto, el frenado ya puede tener lugar automáticamente en circunstancias tales que el conductor del vehículo todavía no haya percibido una situación peligrosa. Esto aumenta la seguridad de la conducción y uso del vehículo subyacente.
A este respecto hay varias opciones para lidiar con la energía que se va a desacoplar del movimiento de la rueda sobre la que se va a influir. Así, de acuerdo con el sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención está previsto que la unidad generador-motor pueda funcionar, por ejemplo, en cortocircuito y, en particular, a modo de un chopper de frenado.
La energía desacoplada se va a proporcionar preferentemente como energía recuperada y, dado el caso, se va a almacenar.
En particular, el aspecto de la recuperación de energía es apropiado en relación con el aprovechamiento de esta energía para el funcionamiento del propio sistema de asistencia a la conducción y/o para un accionamiento eléctrico del vehículo subyacente.
Además de desacoplar energía en relación con una desaceleración del giro de una rueda, de acuerdo con el sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención está previsto que la rueda pueda ser accionada de manera controlable por la unidad generador-motor para acoplar de este modo, en el modo motor, energía al giro de la rueda, para actuar como accionamiento y para poner en marcha, mantener y/o acelerar el giro de la rueda. De esta manera, al poner en marcha, mantener o acelerar el giro de una rueda, por ejemplo, también se puede evitar una situación peligrosa. A este respecto, se puede ayudar al conductor a superar un obstáculo con la rueda delantera, por ejemplo un bordillo o, cuando se utiliza fuera de la carretera, una raíz, una piedra o similar, o para contrarrestar un frenado excesivo.
Para poder alcanzar estos objetivos planteados está previsto, en una forma de realización ventajosa del sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención, que la unidad generador-motor esté configurada para adaptar el giro de la rueda de modo que los valores (i) de la velocidad de la rueda vv con respecto a una velocidad del vehículo Vf, (ii) del coeficiente de fricción estática |Jhf y/o (iii) del deslizamiento del freno Ab de la rueda se sitúen en un intervalo de valores predeterminado respectivo para evitar el bloqueo y/o el deslizamiento de la rueda.
Adicional o alternativamente, en otra forma de realización ventajosa del sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención, puede estar previsto que una respectiva unidad generador-motor esté configurada y presente medios para determinar un número de revoluciones de la rueda acoplada a la unidad generador-motor. Por un lado, los valores de número de revoluciones determinados se pueden utilizar para controlar el funcionamiento del sistema de asistencia a la conducción, por ejemplo en el sentido de una regulación antibloqueo / antideslizante (regulación ABS / ASR) o similar. Por otro lado, usando los números de revoluciones determinados con la unidad generador-motor, se puede prescindir de un sensor de número de revoluciones que de lo contrario tendría que preverse adicionalmente. Esto se traduce en un ahorro en componentes estructurales.
En otro perfeccionamiento ventajoso del sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención, este presenta un equipo de control que está configurado para controlar el funcionamiento de la unidad generador-motor, en particular a modo de o como parte de una regulación ABS, ASR y/o RLM (regulación de la mitigación de la elevación de la rueda trasera) y/o en cooperación con un accionamiento, con un sistema de frenado y/o con dispositivos sensores del vehículo subyacente. De esta manera existe la posibilidad de la integración automática de un concepto de dinámica de conducción y seguridad para el funcionamiento del vehículo subyacente.
La presente invención se refiere, además, a un vehículo que se puede accionar con la fuerza muscular y/o, adicionalmente, con fuerza motriz, una bicicleta eléctrica, una "e-bike" o una "pedelec". El vehículo de acuerdo con la invención presenta al menos una rueda delantera y está equipado con un sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención.
Por consiguiente, en una forma de realización del vehículo de acuerdo con la invención, sobre o en la zona de un cubo de la rueda está configurada una unidad generador-motor eléctrica controlable, que puede acoplarse a la rueda y/o al giro de la rueda de tal manera que, de este modo, se pueda influir en el giro de la rueda mediante frenado y/o aceleración.
Breve descripción de las figuras
Las formas de realización de la invención se describen en detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas.
La Figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de un vehículo a modo de una bicicleta eléctrica, en el que está implementada una primera forma de realización de la invención.
Las Figuras 2 a 4 muestran en vista lateral esquemática otras formas de realización del vehículo de acuerdo con la invención.
La Figura 5 es una representación gráfica para explicar los aspectos fundamentales de una regulación ABS / ASR.
Las Figuras 6 y 7 muestran diagramas de flujo para explicar los mecanismos de control con respecto a las formas de realización del sistema de asistencia a la conducción de acuerdo con la invención.
Formas de realización preferidas de la invención
A continuación se describen en detalle ejemplos de realización de la invención haciendo referencia a las figuras 1 a 7. Los elementos y componentes idénticos y equivalentes, así como aquellos que actúan de manera idéntica o equivalente, se designan con las mismas referencias. Una descripción detallada de los elementos y componentes designados no se repite en todos los casos en los que aparecen.
Las características y propiedades adicionales representadas pueden aislarse unas de otras en cualquier forma deseada y combinarse entre sí arbitrariamente sin apartarse del núcleo de la invención.
En primer lugar, haciendo referencia a la figura 1 se describe en detalle, a modo de ejemplo, una bicicleta eléctrica como forma de realización preferida del vehículo 1 de acuerdo con la invención.
Como bicicleta eléctrica, el vehículo 1 comprende un cuadro 12 en el que están dispuestas una rueda delantera 9-1, una rueda trasera 9-2 y un mecanismo de manivela 2 con dos manivelas 7, 8 con pedales 7-1 y 8-1. En esta forma de realización del vehículo 1 de acuerdo con la invención, un accionamiento eléctrico 3 está integrado en el mecanismo de manivela 2. Puede estar dispuesto un cambio de marchas 6 en la rueda trasera 9-2.
Un par motor, que es proporcionado por el conductor y/o por el accionamiento eléctrico 3, se transmite desde un plato 4 en el mecanismo de manivela 2 a través de una cadena 5 a un piñón del cambio de marchas 6.
Una unidad de control 10, que está conectada al accionamiento eléctrico 3, está dispuesta además en el manillar del vehículo 1. Una batería 11, que sirve para suministrar energía eléctrica al accionamiento eléctrico 3, está configurada además en o sobre el cuadro 12.
Un cojinete de manivela 13, que también se denomina cojinete de pedal y presenta una caja de manivela 14 y un eje de manivela 15, está integrado en el cuadro 12.
Además, en la forma de realización del vehículo 1 de acuerdo con la invención de acuerdo con la figura 1, está configurada otra forma de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 de acuerdo con la invención.
En el ejemplo que se muestra en la figura 1, el sistema de asistencia a la conducción 20 consiste en una unidad generador-motor 21 que está colocada sobre o en la zona del cubo 19-1 de la rueda delantera 9-1 para influir en el estado de movimiento y, en particular, en el giro de la rueda delantera 9-1. La unidad generador-motor 21 está conectada a un equipo de control 25 a través de una línea de control 22. El equipo de control 25 del sistema de asistencia a la conducción 20 está integrado, en la forma de realización de acuerdo con la figura 1, en la unidad de control 10 de la bicicleta eléctrica 1.
No obstante, esto no es obligatoriamente así. Por el contrario, puede estar configurado un equipo de control 25 separado y también independientemente de la presencia de una unidad de control 10 para un accionamiento eléctrico 3.
En el vehículo 1 de acuerdo con la invención de acuerdo con la figura 1, está configurado adicionalmente un sistema de freno 30. El sistema de freno 30 consta de dos partes, a saber, una unidad de freno para la rueda delantera 9-1 y una unidad de freno para la rueda trasera 9-2. La unidad de freno para la rueda delantera 9-1 presenta en este caso un disco de freno 31-1, un medio de freno 32-1, una línea de freno 33-1, que también puede denominarse línea de control, así como una palanca de freno 34-1, que también puede denominarse actuador. Alternativamente, también se pueden utilizar frenos de llanta u otros conceptos.
Están previstos elementos correspondientes en relación con la rueda trasera 9-2, a saber, un disco de freno 31-2, un medio de freno 32-2, una línea de freno 33-2, que también puede denominarse línea de control, así como una palanca de freno 34-2, que también puede denominarse actuador. También en este caso son concebibles otros conceptos de freno.
Es concebible que el sistema de freno 30, el sistema de asistencia a la conducción 20 y/o, dado el caso, el accionamiento eléctrico 3 funcionen cooperando mutuamente a través de la unidad de control 10 y, en particular, a través del equipo de control 25 para poder garantizar de manera particularmente fiable la dinámica de conducción y/o la seguridad de conducción durante el funcionamiento del vehículo 1 de acuerdo con la invención.
Las figuras 2 a 4 muestran otras formas de realización de un vehículo 1 de acuerdo con la invención a modo de bicicleta, con o sin accionamiento eléctrico 3 y usando una forma de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 de acuerdo con la invención.
En la forma de realización de acuerdo con la figura 2, el vehículo 1 de acuerdo con la invención es una bicicleta sin accionamiento eléctrico 3. Por tanto, el vehículo 1 de acuerdo con la figura 2 se acciona exclusiva o principalmente a través de las manivelas 7, 8 y los pedales 7-1, 8-1 por medio de la cadena 5 a través de la rueda trasera 9-2 por medio de la fuerza muscular. En la rueda delantera 9-1, además de la unidad de freno con disco de freno 31-1, medios de freno 32-1, línea de freno 33-1 y palanca de freno 34-1, está configurada una forma de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 en la zona del cubo 19-1 de la rueda 9-1.
En la forma de realización de acuerdo con la figura 2, el sistema de asistencia a la conducción 20 consta de la propia unidad generador-motor 21 para influir en el giro de la rueda delantera 9-1 a través del cubo delantero 19-1, de una línea de control 22 y de un equipo de control 25 a través del cual pueden controlarse el funcionamiento de la unidad generador-motor 21, por un lado, y dado el caso también el funcionamiento de la unidad de freno, por otro lado, de manera cooperativa.
Dado que en la forma de realización de acuerdo con la figura 2 no está previsto ningún accionamiento eléctrico con su propio paquete de baterías, debe estar configurada una batería 11 separada, preferentemente en la zona del equipo de control 25, para el funcionamiento del sistema de asistencia a la conducción 20.
En la forma de realización de acuerdo con la figura 3, a diferencia de la forma de realización de acuerdo con la figura 2, en el vehículo 1 de acuerdo con la invención y el sistema de asistencia a la conducción 20 previsto en el mismo, está dispuesta en el cuadro 12 del vehículo 1 una batería 11 configurada por separado del equipo de control 25 del sistema de asistencia a la conducción 20. Por lo demás, la estructura es idéntica a la mostrada en la figura 2. Como alternativa o además de la batería 11, también es concebible una recuperación permanente de energía, por ejemplo a modo de dinamo.
En la forma de realización del vehículo 1 de acuerdo con la invención de acuerdo con la figura 4, está previsto un accionamiento eléctrico 3 adicional en el sentido de un motor eléctrico configurado como motor central, que se alimenta a través de una batería 11. En la forma de realización de acuerdo con la figura 4, la batería 11 para alimentar el accionamiento eléctrico 3 también se utiliza para garantizar el sistema de asistencia a la conducción 20 y, en particular, el funcionamiento de la unidad generador-motor 21 y del equipo de control 25.
La figura 5 muestra un diagrama 100 para ilustrar los diferentes intervalos para la regulación ABS en diferentes condiciones de funcionamiento.
Estas diferentes condiciones de funcionamiento pueden estar relacionadas con la sequedad, la humedad, la nieve y el hielo negro y están representadas por los trazados (1) a (4).
A este respecto, en las abscisas 101 del diagrama 100 está representado el deslizamiento del freno Ab y en las ordenadas 102 el coeficiente de fricción estática |Jhf. Los trazados (1) a (4) indican las relaciones funcionales correspondientes entre el coeficiente de fricción estática j hf y el deslizamiento del freno Ab, siendo válida para el deslizamiento del freno Ab la relación funcional
VF — vu
Á B —
vF
según la cual Vf designa la velocidad del vehículo y vu la velocidad de la rueda. En el diagrama 100, en las abscisas 101 se indican con 115 y 116 los casos extremos de deslizamiento infinitesimal con Ab = 0 % y de deslizamiento máximo con Ab = 100 %.
Todos los intervalos de regulación 111 a 114 para los trazados (1) a (4) relativos a sequedad, humedad, nieve y hielo negro pueden abarcarse total o parcialmente en relación con el control mediante el equipo de control 25 en las formas de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 de acuerdo con la invención con el fin de garantizar la dinámica de conducción, por un lado, y la seguridad de conducción, por otro lado, para un conductor del vehículo 1 de acuerdo con la invención.
El intervalo 117 designa el intervalo de una situación de conducción anómala cuando se forma una cuña de nieve.
Las figuras 6 y 7 muestran diagramas de flujo para explicar algoritmos de control correspondientes, como los que pueden subyacer en formas de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 de acuerdo con la invención en relación con el equipo de control 25 previsto en el mismo.
A este respecto, la figura 6 describe aspectos del equipo de control 25 en relación con una funcionalidad ABS ampliada.
En la etapa S1 tiene lugar, en primer lugar, la evaluación de la velocidad de la rueda. En la etapa S2 se comprueba si la rueda delantera 9-1 corre riesgo de bloqueo y/o si hay un retardo que es tan intenso que se corre el riesgo de volcar. Si este no es el caso, el proceso vuelve a la etapa S1. Si, en cambio, se corre el riesgo de que la rueda delantera 9-1 se bloquee, entonces si hay un sistema ABS presente y está listo para funcionar en la etapa S4, con la etapa S5 se provoca una regulación electrónica en relación con una regulación hidráulica de acuerdo con la etapa S6.
A este respecto, se comprueba si la rueda en cuestión, en este caso la rueda delantera 9-1 del vehículo 1, se mueve demasiado lentamente como para alcanzar un coeficiente de fricción estática j hf óptimo con respecto al suelo, o si la rueda 9-1 se mueve demasiado rápido para un coeficiente de fricción estática j hf óptimo.
Si la rueda 9-1 se mueve demasiado lentamente, partiendo de la etapa S6 en relación con la regulación hidráulica, se reduce la presión del freno por parte del conductor en la etapa S8. De acuerdo con la invención, en relación con la etapa S5 puede estar previsto que, en la etapa S7, tenga lugar una aceleración activa de la rueda delantera 9-1 durante un breve tiempo mediante una correspondiente activación de la unidad generador-motor 21. Esta está limitada por el par motor máximo disponible.
Como resultado de las etapas S7 y S8, de acuerdo con la etapa S11 se obtiene un estado de la rueda delantera 9-1 del vehículo 1 en un intervalo óptimo para el coeficiente de fricción estática |Jhf. Se evita el bloqueo de la rueda delantera 9-1.
En cambio, si se detecta que la rueda delantera 9-1 se mueve demasiado rápido para un coeficiente de fricción estática j hf óptimo, en relación con la etapa S6 se deja pasar en la etapa S9 la presión de freno solicitada por el conductor. Para ayudar a la acción de frenado del conductor, partiendo de la etapa S5 puede tener lugar entonces, en este caso en la etapa S10, durante un breve tiempo un frenado eléctrico por cortocircuito o, mediante una recuperación de la energía cinética mediante una activación apropiada de la unidad generador-motor 21 en el modo generador, un frenado adicional de la rueda 9-1. También en este caso, la rueda 9-1 se encuentra entonces en la etapa S11 en el intervalo óptimo del coeficiente de fricción estática j hf y se evita un bloqueo.
En el esquema de acuerdo con la figura 6 se indica que, en la etapa S3, en ausencia o inoperabilidad de un sistema de regulación ABS, en la etapa S12 puede producirse como resultado un bloqueo de la rueda delantera 9-1.
La figura 7 también muestra, esquemáticamente y en forma de diagrama, parte de un procedimiento de control tal como puede estar configurado en un correspondiente equipo de control 25 de una forma de realización del sistema de asistencia a la conducción 20 de acuerdo con la invención, para provocar concretamente una denominada regulación RLM con la que se evita un levantamiento de la rueda trasera y, por lo tanto, un vuelco del vehículo.
En la etapa inicial T1, se evalúan en primer lugar los valores de velocidad de la rueda y/o los correspondientes sensores de inercia. Si en la etapa T2 no se detecta ningún riesgo de un escenario RLM, es decir, un escenario con el riesgo de levantamiento o elevación de una rueda trasera 9-2, la secuencia vuelve a la etapa T1.
Si, en cambio, en la etapa T2 se detecta el riesgo de un escenario RLM, es decir, una situación en la que existe el riesgo de que la rueda trasera 9-2 se eleve, tal como en relación con un bordillo, un canto, una raíz u otro obstáculo, en la etapa T3 se comprueba entonces si el conductor ha generado o solicitado una presión de freno. Si este no es el caso, se efectúa en la etapa T7 una aceleración de la rueda delantera 9-1 activando brevemente la unidad generadormotor 21 en el modo motor, por lo que en la etapa T6 se reduce o elimina el riesgo de que la rueda trasera 9-2 se eleve.
Si, en cambio, en la etapa T3 se determina que el conductor está generando o solicitando una presión de freno, entonces, si hay un sistema ABS presente y está listo de acuerdo con la etapa T4, el sistema ABS reduce en la etapa T5 la presión de freno generada o solicitada por el conductor, dado el caso en combinación con una aceleración activa de la rueda delantera 9-1 con una correspondiente breve activación de la unidad generador-motor 21 en el cubo 19-1 de la rueda delantera 9-1, de manera análoga a la etapa T7 en el modo motor de la unidad 21.
Si, en cambio, en la etapa T4 se desprende que un sistema ABS funcional no está listo, el resultado puede ser, con el estado de acuerdo con la etapa T8, un levantamiento de la rueda trasera 9-2 sin contramedidas.
Estas y otras características y propiedades de la presente invención se acaran con más detalle mediante las siguientes explicaciones:
Entre otras cosas, la invención está destinada a crear una dinámica de conducción y/o funciones de control ampliadas mediante un accionamiento adicional controlable eléctricamente, dado el caso como freno, en la bicicleta, "pedelec" o "s-pedelec". A este respecto, también deben cumplirse dado el caso las normas de frenado correspondientes y/o deben ser posibles funciones de tracción total.
Una idea a este respecto es configurar una funcionalidad de dinámica de conducción ampliada mediante un accionamiento de cubo de rueda controlado inteligentemente, dado el caso adicional, es decir mediante una unidad generador-motor 21, que también puede funcionar como un freno eléctrico. Esto es posible, en particular, en una bicicleta, "pedelec" o "s-pedelec" y, además de una regulación antideslizamiento, también ofrece una regulación ABS ampliada.
Además de una opción de frenado adicional y controlable, también existe la posibilidad, en particular, de estabilizar adicionalmente, mediante accionamiento, una rueda mediante una aceleración específica y no solo soltando el freno durante la operación de frenado.
Otras ventajas y opciones pueden desprenderse tal y como sigue:
La funcionalidad de dinámica de conducción ampliada se puede lograr mediante un control inteligente y, dado el caso, un accionamiento de cubo de rueda adicional, que también puede funcionar como un freno eléctrico.
Además de la regulación antideslizamiento, también es posible una regulación ABS ampliada. Básicamente, se obtiene una opción de frenado adicional controlable, dado el caso con regeneración de energía o con una opción de recuperación.
Sin embargo, la opción de frenado puede tener lugar, dado el caso, solo a través de un cortocircuito en el sentido de un modo de chopper de frenado, lo que facilita el cumplimiento de los requisitos legales. En consecuencia, se puede establecer un menor volumen de líquido de frenos necesario en el cilindro maestro, en el depósito, etc. para una regulación ABS.
El accionamiento adicional permite estabilizar una rueda mediante una aceleración específica y no solo soltando el freno durante la operación de frenado. Esto se refiere, por ejemplo, a la aceleración de la rueda delantera para evitar que la rueda trasera se levante o que se pierda el agarre debido a un bloqueo en caso de una operación de frenado demasiado fuerte.
Una "pedelec" típica con motor central o tracción trasera, dado el caso con ABS en la rueda delantera, se convierte así, mediante un accionamiento adicional en la rueda delantera, en un vehículo de tracción total con ABS, dado el caso con opción de recuperación.
La unidad generador-motor 21 que actúa como un motor de cubo también puede asumir la función de un sensor de velocidad de rotación de la rueda. De esta manera se puede prescindir de otros sensores.
Formas de realización preferidas:
Una forma de realización simple consiste en que la unidad generador-motor 21 solo funciona como freno y convierte la energía de frenado en calor, por ejemplo mediante el modo de chopper de frenado y cortocircuito con disipación de energía mediante conversión en calor. Para ello no es necesario ningún control de accionamiento, solo la activación de los cortocircuitos. Son posibles impulsos de freno cortos y que soportan ABS sin sobrecalentamiento.
El dispositivo de control se puede alimentar con energía eléctrica opcionalmente a través de la unidad generadormotor 21 como dinamo o generador o a través de otra fuente de energía, por ejemplo, una batería 11. Esta funcionalidad también se puede usar en vehículos 1 que no están, por lo demás, electrificados.
La unidad generador-motor 21 se puede usar, adicionalmente, para la recuperación durante las maniobras de frenado. Para ello, debe estar presente una batería 11 que pueda cargarse. Esto significa que también es posible una asistencia al frenado más prolongada. Esta batería 11 puede servir ventajosamente al mismo tiempo como fuente de energía para el dispositivo de control 20.
La unidad generador-motor 21 se puede usar adicionalmente para funciones de dinámica de conducción ampliadas, por ejemplo, para acelerar una rueda para apoyar un esquema ABS/MSC, por ejemplo, con ajuste de la velocidad con un coeficiente de fricción óptimo entre la rueda y el suelo y/o para apoyar un concepto RLM. En un sistema con un esquema MSC (MSC: control de estabilidad de la motocicleta), la aceleración activa puede ayudar a consolidar situaciones de ABS en posición inclinada.
La unidad generador-motor 21 se puede usar adicionalmente como accionamiento del vehículo, preferentemente con regulación antideslizamiento. Para ello son necesarios un control de accionamiento correspondiente y una fuente de energía en forma de batería 11.
Además de la realización ventajosa para ABS en la rueda delantera 9-1, también es posible una realización no reivindicada en la rueda trasera 9-2. Todas las variantes de realización anteriores pueden ampliarse a tracción total mediante un accionamiento adicional 80 en la otra rueda 9-2.
Un ejemplo de realización ventajoso consistiría en un accionamiento eléctrico con ABS/ASR, etc. a través de una unidad generador-motor 21 en la rueda delantera 9-1 en combinación con un accionamiento trasero 80 a través de un motor central 3. En este caso, la unidad generador-motor 21 puede apoyar ventajosamente el ABS. El peso adicional sobre la rueda delantera también es ventajoso.
En todas las variantes de realización, el motor de freno se puede usar ventajosamente como sensor del número de revoluciones de la rueda, aunque también puede funcionar un sensor del número de revoluciones de la rueda adicional en todas las variantes.
A continuación se analizan otros aspectos adicionales de los sistemas ABS sin bomba y de los sistemas RLM.
Sistema ABS
Un objetivo de un sistema ABS es regular el número de revoluciones de la rueda de tal manera que la fricción estática entre la rueda y el suelo permanezca máxima durante la operación de frenado. En función del suelo, este es el caso cuando la velocidad de la rueda se sitúa del 70 % al 90 % de la velocidad del vehículo, tal como se explica en relación con la figura 5.
En los sistemas ABS convencionales, la velocidad de la rueda se regula reduciendo o liberando la presión de freno del conductor presente.
Sin embargo, de acuerdo con la invención, la velocidad de la rueda también se puede aumentar mediante una aceleración activa mediante una unidad generador-motor 21 en un cubo 19-1, 19-2.
Además, una unidad generador-motor 21 en el cubo 19-1, 19-2 se puede usar para un breve frenado por cortocircuito o mediante recuperación. Por lo tanto, es posible tanto frenar de forma activa como acelerar de forma activa. Ya no se reduce solo la presión de freno del conductor. Esto amplía el alcance de la regulación ABS.
En particular, la invención ayuda a ampliar el ámbito de aplicación de los sistemas ABS sin bomba. Debido a su diseño, los sistemas ABS sin bomba solo pueden tomar un volumen limitado de líquido de frenos del circuito para reducir la presión de freno del conductor. Si el depósito de regulación está lleno, no se puede liberar más presión. El depósito de regulación tampoco puede diseñarse para arbitrariamente grande, porque el recorrido de la palanca de freno es limitado y aún debe acumularse presión aunque el depósito esté lleno. En este caso, el frenado / aceleración eléctricos se puede agregar ventajosamente poniendo en marcha una unidad generador-motor 21 para que continúe siendo regulable. El sistema de regulación hidráulico se puede diseñar de manera correspondientemente delgada.
El diagrama de flujo a este respecto se muestra en la figura 6.
Además, el frenado eléctrico permite una alta dinámica, no utiliza pastillas de freno y no depende de la fuerza de fricción de las zapatas sobre el disco de freno.
Ni siquiera es necesario un control del accionamiento para la función de frenado eléctrico, que también se puede utilizar independientemente de la aceleración activa. En principio, basta con una unidad generador-motor 21 como dinamo de cubo con cortocircuito controlable. La dinamo también podría suministrar un sistema ABS a bicicletas no electrificadas, siempre que haya disponible un correspondiente almacenamiento a corto plazo. Esto también permitiría el uso sin batería de un sistema ABS en una bicicleta normal.
Mitigación del levantamiento de la rueda trasera (RLM)
Se puede evitar el levantamiento de una rueda trasera 9-2 reduciendo la presión de freno del conductor sobre la rueda delantera 9-1, es decir, el vehículo 1 no se frena con la fuerza deseada por el conductor. Sin embargo, este enfoque asume que el conductor tiene que frenar. Este no es siempre el caso. La desaceleración brusca de la rueda delantera 9-1 también puede deberse a un obstáculo, por ejemplo, un bordillo, una piedra o una raíz en el terreno.
En el caso de un sistema ABS sin bomba, la capacidad de regulación está nuevamente limitada por el volumen del depósito.
De acuerdo con la invención, la aceleración activa de la rueda delantera 9-1 puede utilizarse para evitar que la rueda trasera 9-2 se levante.
- A este respecto, un breve accionamiento activo de la rueda delantera 9-1 puede ayudar a superar algunos de los obstáculos que, de otro modo, habrían provocado un vuelco. No se requiere para ello ningún sistema hidráulico ABS.
- Se amplía el ámbito de aplicación de la funcionalidad RLM de un ABS sin bomba, de manera similar a la funcionalidad antibloqueo. Especialmente en las bicicletas, un alto porcentaje de accidentes graves están asociados con vuelcos porque el centro de gravedad es muy alto. Por lo tanto, la funcionalidad RLM puede evitar accidentes en bicicletas de todo tipo y reducir las consecuencias de los accidentes.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de asistencia a la conducción (20) para un vehículo (1) que se puede accionar con la fuerza muscular y/o, adicionalmente, con fuerza motriz, tal como una bicicleta eléctrica, una "e-bike" o una "pedelec", que presenta al menos una rueda delantera (9-1) y una rueda trasera (9-2) así como un sistema de frenado (30) para frenar al menos la rueda delantera (9-1),
con una unidad generador-motor (21) eléctrica controlable,
- que se puede montar sobre o en la zona de un cubo (19-1) de la rueda delantera (9-1) y
- que puede acoplarse a la rueda delantera (9-1) y/o al giro de la rueda delantera (9-1) de tal manera que el giro de la rueda delantera (9-1) pueda verse influido por el frenado y/o la aceleración,
- que controla la unidad generador-motor (21) a través de la rueda delantera (9-1) de tal manera que, en el modo generador, se desacopla de este modo energía de un giro de la rueda delantera (9-1), actúa como freno, suprime un giro de la rueda delantera (9-1), evita su aceleración y/o la frena, estando la unidad generador-motor (21) configurada para poder funcionar en cortocircuito, en particular a modo de chopper de frenado, y
- que controla la rueda delantera (9-1) de tal manera que de este modo la unidad generador-motor (21), en el modo motor, acopla energía al giro de la rueda delantera (9-1), actúa como accionamiento y pone en marcha, mantiene y/o acelera el giro de la rueda delantera (9-1),
en donde el sistema de asistencia a la conducción (20) está configurado para, al detectar (T2) el riesgo de un escenario RLM y si no se genera y/o no se solicita (T3) una presión de frenado del sistema de frenado (30) subyacente, activar (T7) la unidad generador-motor (21) en el modo motor, para acelerar la rueda delantera (9-1) de tal manera que se reduzca o elimine de este modo el riesgo del escenario RLM.
2. Sistema de asistencia a la conducción (20) según la reivindicación 1, en el que la unidad generador-motor (21) puede funcionar para proporcionar energía desacoplada como energía recuperada.
3. Sistema de asistencia a la conducción (20) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad generador-motor (21) está configurada para adaptar el giro de la rueda delantera (9-1) de modo que los valores
(i) de la velocidad de la rueda (vv) en relación con la velocidad del vehículo (vf),
(ii) del coeficiente de fricción estática (|Jhf) y/o
(iii) del deslizamiento del freno (Ab) de la rueda delantera (9-1)
se sitúen en un intervalo de valores predeterminado respectivo para evitar un bloqueo de la rueda delantera (9-1) y/o evitar un deslizamiento de la rueda delantera (9-1).
4. Sistema de asistencia a la conducción (20) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una unidad generador-motor (21) está configurada y presenta medios para determinar un número de revoluciones de la rueda delantera (9-1) acoplada a la unidad generador-motor (21).
5. Sistema de asistencia a la conducción (20) según una de las reivindicaciones anteriores, con un equipo de control (25) que está configurado para controlar el funcionamiento de la unidad generador-motor (21), en particular a modo de o como parte de una regulación ABS, ASR y/o RLM y/o en cooperación con un accionamiento (80), con el sistema de freno (30) y/o con dispositivos sensores del vehículo (1) subyacente.
6. Vehículo (1) que se puede accionar con la fuerza muscular y/o, adicionalmente, con fuerza motriz, tal como una bicicleta eléctrica, una "e-bike" o una "pedelec", que presenta
- al menos una rueda delantera (9-1) y una rueda trasera (9-2) así como
- un sistema de asistencia a la conducción (20) según una de las reivindicaciones 1 a 7.
7. Vehículo (1) según la reivindicación 6, en el que sobre o en la zona de un cubo (19-1) de la rueda delantera (9-1) está configurada una unidad generador-motor (21) eléctrica controlable, que puede acoplarse a la rueda delantera (9­ 1) y/o al giro de la rueda delantera (9-1) de tal manera que, de este modo, el giro de la rueda delantera (9-1) pueda verse influido por el frenado y/o la aceleración.
8. Vehículo (1) según una de las reivindicaciones 6 o 7,
- en el que una rueda (9-2) acoplada a una unidad generador-motor (21) es una rueda motriz (9-2) del vehículo (1), en particular una rueda trasera (9-2),
- en donde, en particular entre la rueda motriz (9-2) por un lado y la unidad generador-motor (21) y un accionamiento (3, 2, 6; 80) de la rueda motriz (9-2) por otro lado, está configurado un mecanismo de acoplamiento común para el acoplamiento y desacoplamiento controlados de la rueda motriz (9-2), de la unidad generador-motor (21) y del accionamiento (3, 2, 6; 80) de la rueda motriz (9-2).
9. Vehículo (1) según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el vehículo (1) presenta un accionamiento eléctrico (3) que proporciona un par motor del vehículo (1), en donde el accionamiento eléctrico (3) está integrado en el mecanismo de manivela (2) del vehículo (1).
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