JP5788086B2 - 電動自転車における摩耗を識別するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明では、保守が必要であることを自転車走行者に対して適時指示するために、電動自転車の各部品の経時変化状態を自動的に監視することを提案する。
どのモータも固有のトルクリプルを有し、これはいわゆるリプルトルクに起因するものである。このリプルトルクは、モータの実際のトポロジーに依存せずに生じ、典型的には2つの成分を組み合わせたもの、すなわち、磁気的なコギングトルク(Cogging torque)と電気力学的なコギングトルクとを組み合わせたものである。磁気的なコギングトルクとはモータの機械的構造に起因するものであり、しかも、ロータおよび/またはステータにスロットが設けられていることに起因し、永久磁石電気機械の場合には磁極にも起因するものである。電気力学的なコギングトルクとは、モータの通電と、特に電流の反転(転流)とに起因するものである。DCモータの場合、転流は機械的に行われるが、たとえばBLDCモータの場合には、電子的に転流を行うこともできる。
すでに上記で述べたように、本発明を有利に実施および発展するための手段は種々存在する。これらの手段に関しては、独立項である請求項1を引用する従属項と、図面を参照してなされた、下記の本発明の実施例の説明とを参照されたい。
図1のブロック回路図は、図2のフローチャートに示された方法で電動自転車の摩耗を識別するための装置100の各構成要素の協働動作を示す図である。装置100は複数のセンサ140,150・・・を含み、これらは、電動自転車の監視対象の部品の動作状態と、該部品にかかる負荷とに関する情報を検出するセンサである。これらのセンサ情報はマイクロコンピュータ110へ供給され、マイクロコンピュータ110はデータの記憶および呼び出しを行うためにデータメモリ120に接続されている。マイクロコンピュータ110とデータメモリ120とが、評価ユニット130を構成する。最後に、前記装置100はさらに指示ユニット190も含み、前記センサ情報を評価した結果、自転車の監視対象の部品のうち1つまたは複数が所定の長期間負荷閾値に達した場合、マイクロコンピュータ110は指示ユニット190を駆動制御する。
Claims (32)
- 電動自転車の少なくとも1つの部品の摩耗を識別するための摩耗識別装置(100)であって、
・前記電動自転車の少なくとも1つの部品の動作状態を監視するため、および、当該部品にかかる負荷を検出するための少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)と、
・前記センサの信号を評価し、評価結果に基づいて保守情報の再生を指示するための、少なくとも1つのメモリ(120)を備えた評価ユニット(130)と、
・監視対象である前記部品が所定の長期間負荷閾値に達した場合に前記保守情報を再生するための少なくとも1つの指示ユニット(190)と
を有し、
前記電動自転車のチェーン駆動装置(10)は、
・少なくとも1つのチェーンホイール(5)を備えた少なくとも1つの駆動軸(2)を駆動するモータ(1)と、
・少なくとも1つのチェーンホイール(7)を備えた少なくとも1つの出力軸(6)と、
・前記駆動軸(2)のチェーンホイール(5)と前記出力軸(6)のチェーンホイール(7)とを介して案内されることにより、前記駆動軸(2)にかかるトルクを前記出力軸(6)へ伝達させる、少なくとも1つの閉じられたチェーン(8)と
を含み、
前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、前記モータの電流信号を検出するセンサを含み、
前記評価ユニット(130)は、前記電流信号のリプル成分を求め、前記チェーン駆動装置に新品状態のチェーンおよび新品状態のチェーンホイールが備えつけられているときに検出される電流信号に相当する比較信号のリプル成分と比較し、前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差が所定の大きさを超える場合、摩耗状態であると識別する、
ことを特徴とする摩耗識別装置(100)。 - 前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、フレームおよび/またはハンドルの振動を検出する少なくとも1つの加速度センサを含み、
前記評価ユニット(130)は、前記加速度センサの信号の評価結果に基づいて、予め定められた動作耐性限界に達するか、または当該動作耐性限界を超えると直ちに前記指示を行う、
請求項1記載の摩耗識別装置。 - 前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、前記電動自転車のバッテリーの充電サイクルの回数を検出するセンサを含み、
前記評価ユニット(130)は、当該センサの信号の評価結果に基づいて、充電サイクルの所定回数に達するか、または充電サイクルの所定回数を超えると、直ちに前記指示を行う、
請求項1または2記載の摩耗識別装置。 - ブレーキの動作状態を監視するために、前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、前記電動自転車の速度推移を検出するセンサ、および/または、制動過程の回数を検出するセンサを含む、
請求項1から3までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - チェーンの動作状態を監視するために、前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、変速過程の回数を検出するセンサを含む、
請求項1から4までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - チェーンの動作状態を監視するために、前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、前記チェーンに加わったトルクを検出するセンサを含む、
請求項1から5までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - チェーンの動作状態を監視するために、前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、走行した距離を検出するセンサを含む、
請求項1から6までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - チェーンの動作状態を監視するために、前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、入れられた変速段を検出するセンサを含む、
請求項1から7までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 前記少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)は、過度に小さいおよび/または過度に大きいタイヤ圧を検出する加速度センサを含む
請求項1から8までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 前記評価ユニット(130)は、検出された前記電流信号のリプル成分の振幅と、前記比較信号のリプル成分の振幅とを比較する、
請求項1から9までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 前記評価ユニット(130)は、検出された前記電流信号のリプル成分の最大振幅と前記モータの周波数との商から特性量を形成し、前記特性量と、前記比較信号の対応する特性量とを比較する、
請求項10記載の摩耗識別装置。 - 前記評価ユニット(130)は、検出された前記電流信号の振幅ないし前記特性量が、所定の閾値を上回る場合、摩耗状態にあることを識別する、
請求項11記載の摩耗識別装置。 - 前記モータの定常動作時にのみ、すなわち、所定の期間における前記モータの平均電流が一定である場合にのみ、検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を求める、
請求項1から12までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 前記評価ユニット(130)は、検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を自動的に、所定の時間間隔で求める、
請求項1から13までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を求めるのを開始させるためのユーザインタフェースをさらに有する、
請求項1から14までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 前記評価ユニット(130)は、検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との、所定の期間における平均偏差が、所定の大きさを超える場合にのみ、摩耗状態にあることを識別する、
請求項1から15までのいずれか1項記載の摩耗識別装置。 - 電動自転車の少なくとも1つの部品の摩耗識別方法であって、
・少なくとも1つのセンサ(140,150・・・)を用いて、前記電動自転車の少なくとも1つの部品の動作状態を監視し、動作期間にわたる前記部品にかかる負荷を検出し、
・前記部品に対して規定された長期間負荷閾値に達した場合には直ちに、保守情報の再生を指示ユニット(190)上で行い、
前記電動自転車のチェーン駆動装置(10)は、
・少なくとも1つのチェーンホイール(5)を備えた少なくとも1つの駆動軸(2)を駆動するモータ(1)と、
・少なくとも1つのチェーンホイール(7)を備えた少なくとも1つの出力軸(6)と、
・前記駆動軸(2)のチェーンホイール(5)と前記出力軸(6)のチェーンホイール(7)とを介して案内されることにより、前記駆動軸(2)にかかるトルクを前記出力軸(6)へ伝達させる、少なくとも1つの閉じられたチェーン(8)と
を含み、
前記摩耗識別方法は、
・前記モータの電流信号を検出し、
・前記電流信号のリプル成分を求め、前記チェーン駆動装置に新品状態のチェーンおよび新品状態のチェーンホイールが備えつけられているときに検出される電流信号に相当する比較信号のリプル成分と比較し、
・検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差が所定の大きさを超える場合、摩耗状態であると識別する、
ことを特徴とする、摩耗識別方法。 - 少なくとも1つの加速度センサを用いてフレームおよび/またはハンドルの振動を検出し、
予め定められた動作耐性限界に達するか、または当該動作耐性限界を超えると直ちに前記再生を行う、
請求項17記載の摩耗識別方法。 - 少なくとも1つのセンサを用いて、前記電動自転車のバッテリーの充電サイクルの回数を検出し、
充電サイクルの所定回数に達するか、または充電サイクルの所定回数を超えると、直ちに前記再生を行う、
請求項17または18記載の摩耗識別方法。 - 少なくとも1つのセンサを用いて、前記電動自転車の速度推移を検出することにより、および/または、制動過程の回数を検出するかないしは求めることにより、ブレーキの動作状態を監視する、
請求項17から19までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 変速過程の回数を検出する少なくとも1つのセンサを用いて、チェーンの動作状態を監視する、
請求項17から20までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - チェーンに加わったトルクを検出する少なくとも1つのセンサを用いて、チェーンの動作状態を監視する、
請求項17から21までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 走行した距離を検出する少なくとも1つのセンサを用いて、チェーンの動作状態を監視する、
請求項17から22までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 入れられた変速段を検出する少なくとも1つのセンサを用いて、チェーンの動作状態を監視する、
請求項17から23までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 加速度センサが、過度に小さいおよび/または過度に大きいタイヤ圧を検出する、
請求項17から24までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 検出された前記電流信号のリプル成分の振幅と、前記比較信号のリプル成分の振幅とを比較する、
請求項17から25までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 検出された前記電流信号のリプル成分の最大振幅と前記モータの周波数との商から特性量を形成し、前記特性量と、前記比較信号の対応する特性量とを比較する、
請求項26記載の摩耗識別方法。 - 検出された前記電流信号の振幅ないしは前記特性量が、所定の閾値を上回る場合、摩耗状態にあることを識別する、
請求項27記載の摩耗識別方法。 - 前記モータの定常動作時にのみ、すなわち、所定の期間における前記モータの平均電流が一定である場合にのみ、検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を求める、
請求項17から28までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を自動的に、所定の時間間隔で求める、
請求項17から29までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - ユーザインタフェースを介して、検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との偏差を求めるのを開始する、
請求項17から30までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。 - 検出された前記電流信号のリプル成分と前記比較信号のリプル成分との、所定の期間における平均偏差が、所定の大きさを超える場合にのみ、摩耗状態にあることを識別する、
請求項17から31までのいずれか1項記載の摩耗識別方法。
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