NL2006711A - Werkwijze en besturingsinrichting voor het bedienen van een elektrische rem en het mogelijk maken van een terugtraprem van een elektrofiets. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en besturingsinrichting voor het bedienen van een elektrische rem en het mogelijk maken van een terugtraprem van een elektrofiets.

Stand van de techniek

De uitvinding betreft het gebied van elektrofietsen, in het bijzonder werkwijzen voor het afremmen van elektrofietsen. In dit gebied zijn elektrofietsen bekend die zoals gebruikelijke fietsen mechanische remmen vertonen, waarbij een mechanische remkracht van de bestuurder zelf wordt uitgeoefend, die in een remdraaimoment wordt omgezet. Als mechanische reminrichting zijn daardoor net zoals bij gebruikelijke fietsen, trommel-, schijf- en remblokremmen bekend.

Elektrofietsen tonen in tegenstelling tot gebruikelijke fietsen een elektrische ondersteuningsaandrijving, die met een elektrische accumulator wordt bedreven. Tijdens gebruikelijk bedrijf wordt met de elektrische energie van de accumulator mechanische energie opgewekt, die de voortbeweging van de fiets ondersteunt. Er is bijvoorbeeld uit WO 08/138320 bekend, dat een pedaaldraaimoment en een pedaaltoerental, waarmee de bestuurder de aandrijving mechanisch ondersteunt, voorts worden geregistreerd, om de extra elektrische aandrijving aan te sturen. De beschreven manier van aanpak betreft echter alleen de aandrijving, dat wil zeggen de positieve acceleratie van de fiets in de rijrichting en beschrijft vervolgens alleen om de elektrische ondersteuningsmodus aan de hand van de pedaalbediening uit te kiezen.

Voor het afremmen zijn mechanisch te bedienen en mechanisch werkende inrichtingen bekend, waarbij echter de kinetische energie van de fiets wordt vernietigd. Om een deel van de kinetische energie terug te winnen, voorziet bijvoorbeeld de elektrofiets Vivi RX 10S van Panasonic volgens de internet website http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080707/154398/, door het licht bedienen van een handremhendel een recuperatiemodus te starten, waarbij de kinetische energie van de fiets via de elektrische machine van de elektroaandrijving in elektrische energie wordt omgezet, die in de accumulator van de aandrijving kan worden opgeslagen. Aangezien elk recuperatiestadium aan een handremhendel is ingedeeld, kan echter aan de ene kant maar een zeer begrensd aantal recuperatiemodi worden uitgekozen (twee bij twee handremhendels), waarbij voorts de bediening voor het mechanisch afremmen slechts moeilijk van de bediening voor het instellen van de recuperatiemodus van de bestuurder kan worden gescheiden, vooral omdat de bedieningskracht voor de voorrem precies gedoseerd moet worden om een over de kop slaan te verhinderen. Bovendien kan met het beschreven mechanisme slechts één enkele recuperatiemodus worden ingesteld als de elektrofiets slechts met één remhendel (bijvoorbeeld bij een fiets met een terugtrap) is ingericht. Slechts met verdere elektronica (bijvoorbeeld een potentiometer of druksensor in de remhendel) kan de remkracht worden gedoseerd. In ieder geval zijn extra sensoren of bedieningselementen noodzakelijk om de elektrische rem te activeren.

Op dit moment zijn geen realiseringen van een conventionele terugtraprem bij fietsen met een middenmotoraandrijving of aandrijving in het achterwiel bekend. De combinatie van deze aandrijfconcepten met een terugtraprem vergt een zeer snel uitschakelen van de elektrische aandrijving om remvertragingen te vermijden, omdat de motor de ketting in voorwaartse richting drijft, terwijl de bestuurder in de tegenrichting kracht aanbrengt. Voorts moet de mechanische remvertraging niet door het nalopen van de elektrische motor worden beïnvloedt.

Daarom is een doel van de uitvinding om te voorzien in een werkwijze en een besturingsinrichting, waarmee een elektrisch werkende rem met precisie kan worden aangestuurd.

Openbaarmaking van de uitvinding

Dit doel wordt bereikt door middel van de werkwijze en de inrichting van de onafhankelijke conclusies.

Het concept volgens de uitvinding is om de van de bestuurder uitgevoerde pedaalbediening voor het instellen van een gewenste recuperatiemodus, respectievelijk een elektrische rem, respectievelijk van de aandrijfmodus te gebruiken. Als pedaalbediening wordt een terugwaartsbeweging, respectievelijk een pedaaldraaimoment en/of een pedaaltoerental van de pedalen tegen de gebruikelijke pedaalaandrijfrichting in beschouwd, zoals deze bij rembedieningen van een conventionele terugtraprem van een fiets voorkomen. Door middel van een terugwaartsbeweging van het pedaal kan daarmee het remmen door middel van elektrische middelen (elektrische remmen, recuperatie), een remmen door middel van mechanische middelen (terugtraprem) of beiden worden uitgevoerd, waarbij bij voorkeur bij het registeren van een terugwaarts gerichte pedaalbeweging eerst een elektrische aandrijving van het elektrovoertuig wordt afgezet, voordat deze aandrijving als elektrische rem wordt bedreven om de remwerking te versterken. Het onmiddellijke uitschakelen van de motor is een noodzakelijke voorwaarde voor de combinatie van de uitvinding met een conventionele terugtraprem, aangezien elke vertraging negatieve uitwerkingen op de remweg van het voertuig heeft. Door het plaatsen van de sensoren aan de traplagers kunnen deze vertragingen worden geminimaliseerd. Voorts kunnen de signalen van de sensoren met voldoende resolutie en aftastsnelheid worden geregistreerd, die volgens de uitvinding eenduidig de draairichting bij een minimale vertraging (< 200 ms) te registreren.

De uitvinding kan met een beschikbare sensoruitrusting van een elektrofiets worden gerealiseerd, zodat geen wezenlijke mechanische ingrepen noodzakelijk zijn om een reeds beschikbare elektrofiets achteraf uit te rusten. Eveneens zijn geen wezenlijke veranderingen van reeds beschikbare mechanische ontwerpen noodzakelijk. Voorts maakt de uitvinding het mogelijk een conventionele terugtraprem in combinatie met een elektrische aandrijving in het achterwiel of als middenmotor te gebruiken. De uitvinding maakt het mogelijk een minimale vertraging tussen de bestuurderswens (het terugwaarts trappen) en de systeemreactie die met inrichtingen volgens de stand van de techniek niet te bereiken zijn.

In de context van de uitvinding wordt als elektrische rem het genereren van een remdraaimoment door middel van een elektrische machine (gebruikelijk identiek met de elektroaandrijving van de elektrofiets) aangeduid, die aan een elektrische belasting is aangesloten. Als de belasting als accumulator is voorzien die de uit het mechanische draaimoment voortkomende elektrische energie door middel van stroomvloei van een laadstroom van de elektrische machine naar de accumulator opslaat, dan wordt het remmen door recuperatie uitgevoerd. Het afzetten van de aandrijving kan als voorstadium of als nulde stadium van het remmen worden aangezien, waarbij steeds volgens de sterkte van de terugwaarts gerichte pedaalbeweging dit nulde stadium als geringste rijmodusverandering bij een geringe terugwaarts gerichte pedaalbeweging wordt ingesteld, en het remmen (toenemend) erbij komt als de terugwaarts gerichte pedaalbeweging sterker is (wordt). De uitschakeling (nulde stadium) is bij een combinatie met een conventionele terugtraprem van bijzondere betekenis, aangezien het nalopen van de motor een tegenkracht tegen de terugtrapbeweging vormt en daarmee voor de bestuurder storend is en voorts het remverloop vertraagt. Om de terugwaarts gerichte pedaalbeweging te registreren, worden een draaimoment van een pedaalaandrijving, een toerental van een pedaalaandrijving of bij voorkeur beiden geregistreerd. In het bijzonder wordt de draairichting van het draaimoment, respectievelijk het toerental geregistreerd, dat wil zeggen het teken van deze grootheden. Als zowel het toerental als ook het draaimoment worden geregistreerd, dan kan onmiddellijk de terugwaarts gerichte pedaalbeweging worden geregistreerd. Als nu één van deze grootheden (toerental en draaimoment van de pedaalaandrijving) voor het bepalen van de terugwaarts gerichte pedaalbeweging worden gebruikt, ontstaat er eventueel een vertraging, aangezien de corresponderende grootheid via een tijdvenster wordt geobserveerd om eenduidige bewegingstoestanden op een veilige wijze te kunnen registreren.

De uitvinding is in het bijzonder geschikt om met mechanische remmen te worden gecombineerd. Daarom wordt bij voorkeur het elektrische remmen gecombineerd met een bediening van een mechanische rem, in het bijzonder een terugtraprem. Daardoor ontstaat er een gecombineerd remdraaimoment. Aangezien het bedienen van een elektrische rem volgens de uitvinding op dezelfde wijze wordt uitgevoerd als het bedienen van een terugtraprem, ontstaat er voor de bediener geen omschakeling; de bediening is voor bestuurder,s die een gewoon gedrag van het terugtrapremmen verwachten, intuïtief. Aangezien de bediening via de pedalen plaatsvindt, kunnen beide handen aan het stuur blijven en een optimale rijveiligheid bij het remmen worden gewaarborgd. Bij voorkeur wordt allereerst de elektrische aandrijving afgezet als een terugwaarts gerichte pedaalbeweging wordt geregistreerd, voordat een sterkere, langer voortdurende of nieuwe pedaalbeweging tot een remmen door middel van de elektrische rem leidt.

In het volgende stadium (dat wil zeggen navolgend op de stap van het afzetten van de elektrische aandrijving) kan de elektrische rem door middel van een mechanische rem worden vervangen. Afhankelijk van de wens van de bestuurder (draaimoment, toerental van de kruk), wordt het remverloop door de mechanische rem ondersteund.

Aldus betreft de uitvinding een werkwijze voor het bedienen van een elektrische rem van een elektrofiets, waarbij een draaimoment van een pedaalaandrijving van de elektrofiets, een toerental van de pedaalaandrijving of beide grootheden (het draaimoment en het toerental) worden geregistreerd. Het teken van het draaimoment, het toerental of beide grootheden wordt bepaald. Deze bepaling correspondeert met het bepalen van de draairichting van de pedaalaandrijving. Een remdraaimoment wordt door middel van de elektrische rem gegenereerd of, als voorafgaande maatregel wordt de elektrische aandrijving afgezet, als het teken van het draaimoment, het toerental of beide grootheden negatief is. Met andere woorden wordt een remdraaimoment door middel van de elektrische rem gegenereerd, als een terugwaartse gerichte draaibeweging van de pedaalaandrijving (dat wil zeggen tegen de gebruikelijke aandrijfrichting van de pedaalaandrijving in) als draairichting wordt geregistreerd, of de elektrische aandrijving van de elektrische fiets wordt afgezet. Bij het meervoudige of bij het toenemende uitvoeren van een terugwaarts gerichte pedaalbeweging wordt deze aan de hand van het negatieve teken en eventueel het bedrag van het draaimoment/het toerental herkend en wordt er na het afzetten van de aandrijving een remdraaimoment gegenereerd dat met het aantal en/of de sterkte van het bedieningsverloop kan worden verhoogd. Volgens een corresponderende beschouwingswijze wordt het afzetten van de aandrijving als eerste, laagste stadium van het genereren van een remdraaimoment aangezien. Hierbij kunnen mechanische weerstanden als gegenereerde remdraaimomenten worden aangezien die bij een ingeschakelde aandrijving ten minste gedeeltelijk door de elektrische aandrijving worden gecompenseerd.

Door een voorwaarts gerichte pedaalbeweging kunnen de remtoestanden worden verlaten en in de rijmodus worden teruggekeerd. De uitvinding maakt een intuïtieve wissel van rijtoestanden mogelijk, alleen via pedaalbewegingen. De wissel van de toestanden is op elk moment op identieke wijze herhaalbaar.

Volgens een aspect van de uitvinding is deze als besturingsinrichting gevormd, die voor de uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gevormd. De uitvinding betreft daartoe voorts een besturingsinrichting voor de bediening van een elektrische rem van een elektrofiets. De besturingsinrichting omvat een sensoringang, ingericht voor het ontvangen van een draaimomentsignaal van een draaimomentsensor van een pedaalaandrijving van de fiets, een toerentalsignaal van een toerentalsensor van de pedaalaandrijving, of beide signalen. Voor het registreren van een terugwaartse draaibeweging omvat de besturingsinrichting voorts een met de sensoringang verbonden tekendetector, die negatieve tekens van het ingevoerde sensorsignaal of de ingevoerde sensorsignalen registreert en die is ingericht om bij het optreden van een negatief teken (dat wil zeggen een geregistreerde terugwaartse draaibeweging) een remsignaal, respectievelijk een aan het remsignaal voorafgaand uitschakelsignaal te voorzien. De sensoringang kan als analoge of digitale ingang worden begrepen, afhankelijk van het type signaal, dat de aansluitbare sensoren afgeven.

Wanneer tijdens de werkwijze volgens de uitvinding het draaimoment en het toerental worden geregistreerd, dan worden deze (in het bijzonder hun teken) volgens een logische EN-verbinding met elkaar verbonden. Blijkt dat het draaimoment een terugwaarts gerichte draaibeweging en het toerental een terugwaarts gerichte draaibeweging, dan wordt een remdraaimoment door middel van de elektrische rem gegenereerd. De besturingsinrichting kan hiervoor een vaste bedrading logische schakeling of bij voorkeur een programmagestuurde processor of microcontroller omvatten, die de EN-verbinding en de tekenregistratie van de signalen voorziet. Als een sensor als signaal reeds het teken van het draaimoment of het toerental individueel aangeeft, bijvoorbeeld aan een bitpositie van het sensorsignaal of aan een individuele aansluiting, dan wordt het teken alleen door het doorgeven, respectievelijk het afzonderen van dit signaal geregistreerd; de tekendetector van de besturingsinrichting wordt dan door een individuele leiding, opslagplaats of door een individuele aansluiting voorzien.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voorziet dat het remdraaimoment wordt gegenereerd door een elektrische machine. Deze elektrische machine voorziet daarmee de elektrische rem. Deze elektrische machine zet volgens het generatorprincipe de kinetische energie van de elektrofiets in elektrische energie om. Deze elektrische energie wordt ten minste gedeeltelijk in een accumulator opgeslagen en daarmee gerecupereerd. De elektrische machine vormt evenzo een elektrische aandrijving van de elektrofiets, die in een ondersteuningsbedrijf elektrische energie uit de accumulator ontneemt en als elektromotor de aandrijving van de fiets ondersteunt. Door de recuperatie wordt elektrische energie teruggewonnen, die in de accumulator wordt opgeslagen en later kan worden afgeroepen. Een recuperatie wordt slechts voorzien als een extra remdraaimoment van de elektrische machine wordt gegenereerd en niet als slechts de elektrische aandrijving wordt afgezet.

Een besturingsinrichting volgens de uitvinding die op gelijke wijze in de gelegenheid is elektrische energie terug te winnen, vertoont een elektrische energieafgifteaansluiting en een elektrische energieinvoeraansluiting. De elektrische energieafgifteaansluiting is geschikt voor het aansluiten aan een accumulator, en de elektrische energieinvoeraansluiting is geschikt voor het aansluiten aan een elektrische machine. Dit maakt een overgang van elektrische energie naar de accumulator via de besturingsinrichting volgens de uitvinding mogelijk. De besturingsinrichting omvat hiervoor een energieovergangsinrichting die de energieafgifteaansluiting met de energieinvoeraansluiting verbindt en die is ingericht om door middel van het remsignaal stuurbaar elektrische energie van de energieinvoeraansluiting naar de energieafgifteaansluiting te leiden.

Een zodanig stuurbare energieovergangsinrichting kan door middel van hoogvermogensschakelaars worden voorzien, bijvoorbeeld prestatiehalfgeleiders zoals vermogens-MOFETs of andere vermogenstransistoren of ook door een relais.

Verdere uitvoeringvormen van de werkwijze betreffen het instellen van het remdraaimoment afhankelijk van de terugwaartse pedaalbeweging. Uitgaande van een geregistreerde terugwaartse pedaalbeweging wordt volgens een eerste variant van de werkwijze volgens de uitvinding de hoogte van het remdraaimoment (uitgeoefend door de elektrische rem) in een monotone of streng monotone afhankelijkheid van de sterkte, dat wil zeggen van het bedrag (de grootte) van het draaimoment van de pedaalaandrijving, het toerental van de pedaalaandrijving of beide grootheden verhoogd. Met stijgende sterkte van de terugwaartse draaibeweging wordt het remdraaimoment verhoogd. Bijvoorbeeld kan een ten minste stuksgewijze lineaire afhankelijkheid zijn voorzien, volgens het tot het bereiken van een maximaal remdraaimoment, het remdraaimoment volgens de sterkte van de terugwaartse pedaalbeweging (geregistreerd door het bedrag van het draaimoment en/of het toerental van de pedaalaandrijving) wordt verhoogd.

Aangezien deze afhankelijkheid overeenkomt met het gedrag van een gebruikelijk mechanisch draaimoment, leidt dit bij deze eerste variant voor de bestuurder tot een gewoon gedrag. Bij geregistreerde terugwaarts gerichte pedaalbewegingen, waarbij de sterkte onder een minimum drempelwaarde ligt, kan allereerst slechts de aandrijving worden afgezet, en bij het overschrijden van de minimum drempelwaarde kan additioneel een remdraaimoment door de elektrische machine worden gegenereerd, waarvan de sterkte ten minste stuksgewijs monotoon stijgend van de bedieningssterkte van het pedaal afhangt. Een corresponderende besturingsinrichting kan deze variant omzetten door een afbeeldingsinrichting, bijvoorbeeld een proportionaliteitslid, dat eventueel met een begrenzing is voorzien, en die is ingericht om een aansturingssignaal voor de elektrische rem, respectievelijk de elektrische machine te voorzien, dat lineair of proportioneel is aan het geregistreerde bedrag (voor zover deze onder een grens ligt die overeenkomt het maximale remdraaimoment) en dat maximaal op grond van de begrenzer een remsignaal afgeeft dat correspondeert met het maximale remdraaimoment. Een minimum drempelwaardevergelijker van de schakeling kan registreren, of de pedaalbedieningssterkte boven een geselecteerde minimum drempelwaarde is om pas bij het overschrijden van de minimum drempelwaarde de elektrische machine voor het genereren van een remdraaimoment door de afgifte van een remsignaal te veroorzaken en bij een pedaalbedieningssterkte boven nul, echter niet boven de minimum drempelwaarde, slechts één uitschakelsignaal te genereren. Deze realisering kan door logische, vaste bedrading schakelingen zijn voorzien of bij voorkeur door een programmeerbare schakeling, waarop een programma afspeelt dat deze werkwijze aan de hand van rekenregels implementeert.

Een tweede variant van de werkwijze volgens de uitvinding voorziet erin om het remdraaimoment stadiumsgewijs te verhogen, waarbij bij elk optreden van een terugwaartse pedaalbeweging (corresponderend met het optreden van een negatief teken van het draaimoment van de pedaalaandrijving en/of het toerental van de pedaalaandrijving) een volgend hoger stadium van het remdraaimoment wordt ingesteld. Als eerste stadium kan het uitschakelen van de aandrijving zijn voorzien om de elektrofiets door middel van mechanische weerstanden (wrijving etc.) af te remmen. Het desbetreffende verschil tussen twee op elkaar volgende stadia kan constant zijn of kan zich naar de sterkte van de terugwaartse pedaalbeweging richten. In het laatste geval wordt hier de verhoging van stadium na stadium zodanig vastgesteld, zoals in de boven beschreven eerste variant het draaimoment wordt vastgesteld. Als een voorwaarts gerichte pedaalbeweging wordt geregistreerd, dan wordt het stadium, dat wil zeggen het remdraaimoment, op nul teruggezet. Een corresponderende besturingsinrichting kan deze variant omzetten door middel van een met de voortekendetector verbonden teller, waarbij de besturingsinrichting een uitschakelsignaal of een remsignaal afgeeft, waarvan de sterkte overeenkomt met de waarde van de teller of van deze wordt afgeleid, waarbij bij een eerste optreden, dat wil zeggen het eerste verhogen van de teller, het uitschakelsignaal wordt voorzien, en bij het daaropvolgende optreden het remsignaal (volgens de tellerwaarde) wordt voorzien.

Voor het genereren van het remsignaal kan de inrichting een signaalgenerator omvatten, die is ingericht om volgens een geselecteerde merklijn de waarde van de teller in een remsignaalsterkte om te zetten. De merklijn geeft een ten minste stuksgewijze monotoon stijgende verhouding tussen de teller en de remsignaalsterkte aan, waarbij de merklijn ook door middel van een discrete indeling van tellerwaarden en waardediscrete remsignaalsterkten kan zijn voorzien, die bijvoorbeeld door middel van een programma en toebehorende programmeerbare schakelingen is gerealiseerd. Voor een hogere tellerwaarde wordt van de besturingsinrichting een hogere remsignaalsterkte uitgekozen dan voor een lagere tellerwaarde.

Een derde variant van de werkwijze volgens de uitvinding voorziet erin de hoogte van het remdraaimoment volgens de geregistreerde duur van de terugwaartse pedaalbeweging in te stellen, waarbij het remdraaimoment monotoon stijgend van een duur afhangt, waarvoor de terugwaartse pedaalbeweging (geregistreerd aan de hand van een negatief teken van het draaimoment van de pedaalaandrijving en/of het toerental van de pedaalaandrijving) optreedt. Deze variant is in het bijzonder combineerbaar met de tweede variant, waarbij het remdraaimoment binnen een stadium met toenemende duur bij een terugwaartse pedaalbeweging stijgt. Bij de derde variant wordt bij voorkeur bij geregistreerde tijdsduren, die niet boven een minimumduur liggen, allereerst als “nulde remstadium” de aandrijving uitschakeltafgeschakelt, en pas bij tijdsduren die boven de minimumduur liggen een actief remdraaimoment door middel van de elektrische machine gegenereerd. Een corresponderende besturingsinrichting kan deze variant omzetten door middel van een met de tekendetector verbonden tijdsduurregistratie, bijvoorbeeld een timer of een slagbron in combinatie met een teller. De tijdsduurregistratie registreert de tijdsduur van het optreden van het negatieve teken, bijvoorbeeld door het triggeren van de timer aan het begin van de tijdregistratie en door middel van het beëindigen van de tijdregistratie, als de geregistreerde grootheid (pedaaldraaimoment, pedaaltoerental of een combinatie hiervan) nul of positief wordt. Daardoor is de besturingsinrichting ingericht, de hoogte van het remsignaal stijgend met de geregistreerde tijdsduur te voorzien.

In een vierde variant van de uitvinding wordt de terugwaarts gerichte pedaalbeweging in een terugwaartsdraaiing van de elektrische aandrijving (bij voorkeur bij een achterwielaandrijving) omgezet. Deze functie wordt bij voorkeur alleen dan geactiveerd, als het wiel zich daarvoor in stilstand heeft bevonden, respectievelijk volledig werd afgeremd. Hierbij kan via de elektronica een willekeurige overbrenging tussen pedaalbeweging en terugwaartsdraaiing van het achterwiel worden ingesteld. Zoals bij de voorwaartsbeweging van het wiel kan het motorvermogen door middel van de parameters draaimoment en toerental worden geregeld.

In een vijfde variant van de uitvinding kan de terugwaartsbeweging kan het pedaal zelf voor de aandrijving van de motor in de generatormodus worden gebruikt. In dit geval wordt de spierkracht van de bestuurder voor het opladen van de accumulator gebruikt. Ook hier wordt volgens de uitvinding de terugwaartsbeweging van de pedalen herkend om in de generatormodus te wisselen.

Des te langer de terugtrap wordt uitgevoerd, des te sterker is de elektrische rem, respectievelijk de recuperatie. Een minimumduurvergelijker is ingericht, om de geregistreerde tijdsduur van het bedienen met een geselecteerde minimumduur te vergelijken, en pas bij een overschrijden van de minimumduur een remsignaal aan de elektrische aandrijving af te geven, waarbij bij een bedienen waarvan de duur niet boven de minimumduur ligt, slechts een uitschakelsignaal wordt voorzien dat de aangesloten elektrische aandrijving beëindigt.

De uitvinding wordt voorts voorzien door een energieverzorgingsinrichting die de besturingsinrichting volgens de uitvinding omvat. De energieverzorgingsinrichting omvat een vermogensschakeling, die met de tekendetector direct of indirect is verbonden. De energieverzorgingsinrichting is ingericht, om bij het optreden van een remsignaal elektrisch energie van een motoraansluiting van de energieverzorgingsinrichting naar de accumulator te leiden. De energieverzorgingsinrichting kan corresponderen met een energieverzorgingsinrichting die ook in een ondersteuningmodus elektrische energie van de accumulator naar de motoraansluiting kan leiden om een energiestroom in beide richtingen (voor recuperatie en voor de aandrijving van de elektrofiets) mogelijk te maken. De energieverzorgingsinrichting kan daarmee slechts voor de overdracht van energie van de motoraansluiting aan de accumulator geschikt zijn, waarbij een verdere inrichting in een ondersteuningsbedrijf de energieoverdracht in omkeerbare richting voorziet, of kan bij voorkeur voor de overdracht van de elektrische energie in beide richtingen zijn voorzien. De energieverzorgingsinrichting kan vermogenshalfgeleiders omvatten, in de bijzondere MOSFETs, die schakelbaar zijn en die door hun stuurbare ON-toestand, respectievelijk via een pulsbreedtemodulatie op stuurbare wijze stroom geleiden.

De uitvinding wordt voorts voorzien van een elektrische aandrijfstreng voor de aandrijving van de elektrofiets, waarbij de elektrische aandrijfstreng de energieverzorgingsinrichting volgens de uitvinding alsook een elektrische machine omvat, die met de motoraansluiting is verbonden. De elektrische machine is geschikt om vermogen overbrengend aan een aandrijving van de elektrofiets te worden gemonteerd. De elektrische machine kan zodanig, als deze aan de aandrijving is gemonteerd, mechanische energie (preciezer: rotatie-energie, die van de voortbeweging van de elektrofiets afkomstig is) van de aandrijving omzetten in de vorm van elektrische energie om naar de accumulator van de energieverzorgingsinrichting over te brengen. Op gelijke wijze is de aandrijfstreng (in het bijzonder de elektrische machine) ingericht, om elektrische energie van de accumulator om te zetten in de vorm van mechanische energie om naar de aandrijving over te brengen, om de voortbeweging van de elektrofiets te ondersteunen. Als elektrische machine wordt bij voorkeur een gelijkstroommachine gebruikt, die als generator en als elektrische aandrijving wordt gebruikt.

Het draaimoment van de gelijkstroommachine, dat wil zeggen het remdraaimoment (en het aandrijfinoment) kan door middel van het instellen van de bekrachtigingsstroom worden gestuurd, als de gelijkstroommachine zelfbekrachtigend of onafhankelijk bekrachtigend is. De gelijkstroommachine kan een zelfbekrachtigde of onafhankelijk bekrachtigde gelijkstroommachine zijn, waarbij de bedrijfsparameters onder andere door middel van de bekrachtigingsstroom worden ingesteld, of kan een continu bekrachtigde gelijkstroommachine zijn.

Korte beschrijving van de figuren

Uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zijn in de figuren en worden in de navolgende beschrijving nader toegelicht.

Er wordt getoond:

Figuur 1 een diagram voor het afbeelden van de werking van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding en

Figuur 2 een uitvoering van de besturingsinrichting volgens de uitvinding.

Op gemerkt wordt dat de figuren slechts schematische weergaven zijn van voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding die worden beschreven bij wijze van niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. In de figuren zijn gelijk of corresponderende delen met dezelfde verwijzingscijfers weergegeven.

Uitvoeringsvoorbeelden

In figuur 1 is een tijdsverloopdiagram, dat de prestatie van de elektroaandrijving P met de curve 10, het verloop van het draaimoment M, waarmee de pedaalaandrijving in beweging is gezet, met de curve 20, en het toerental N van de pedaalaandrijving, die aan de hand van discrete tijdswaarden is geregistreerd, met de curve 30. Het vermogen van de pedaalaandrijving P correspondeert ongeveer met het elektrische vermogen dat naar de elektrische machine wordt geleid, respectievelijk door deze wordt gegenereerd. De in het diagram afgebeelde grootheden zijn positief afgebeeld in de zin van een ondersteunende aandrijving. Aangezien echter het genereren van een remdraaimoment en negatieve toerentallen en draaimomenten in de focus van de uitvinding staan, worden de negatieve ontwikkelingen en referenties met drempelwaarden in het volgende met omgekeerde tekens beschouwd, dat wil zeggen het onder een drempelwaarde blijven van een negatieve waarde wordt als een overschrijding door waarden beschouwd, die betrekking hebben op een terugwaarts gerichte pedaalbeweging en afnemende, negatieve grootheden worden beschreven als toenemende grootheden, zodat deze betrekking hebben op een terugwaarts gerichte pedaalbeweging.

Tot aan het tijdstip tl zijn de waarden van het draaimoment M en het toerental N positief, waardoor geen remdraaimoment wordt gegenereerd, maar een positief ondersteuningsvermogen P wordt gegenereerd, om de voortbeweging van het voortuig te ondersteunen. Tot aan het tijdstip tl neemt de pedaalbediening af, maar is echter positief.

In een korte tijdsperiode, aansluitend aan tl, vindt geen substantiële pedaalbediening plaats, waarbij het draaimoment M, en het toerental N licht negatief zijn, dat wil zeggen onder een draaimoment-, respectievelijk toerentaldrempel 40, dat correspondeert met een minimum drempelwaarde. Volgens de uitvinding wordt er allereerst het vermogen P van de electroaandrijving op nul gezet, dat wil zeggen de elektrische aandrijving uitgeschakeld. Na het tijdstip t2 overschrijdt het draaimoment M en het toerental N de drempel 40, zodat het aandrijfvermogen P wordt verhoogd volgens het toenemen van een combinatie van het toerental N en het draaimoment M, bijvoorbeeld een product van N en M. Op het tijdstip t3 wordt een maximaal negatief aandrijfvermogen P bereikt, zodat ondanks toenemend toerental N en toenemend draaimoment M de door het negatieve aandrijfvermogen P veroorzaakte remwerking niet verder wordt verhoogd.

Op het tijdstip t4 eindigt de negatieve pedaalbeweging, dat wil zeggen N en M zijn niet meer negatief. Daardoor wordt het genereren van een negatief vermogen P beëindigd. Als daarna N en/of M een positieve drempelwaarde (niet afgebeeld) overschrijden, dan wordt het (positieve) aandrijfvermogen verhoogd, respectievelijk de aandrijving wordt in de ondersteuningsmodus ingeschakeld (niet afgebeeld).

Aangezien het vermogen P tussen de tijdstippen t2 en t4 negatief is, wordt de kinetische energie gerecupereerd, dat wil zeggen de elektrische machine genereert een elektrisch vermogen P, dat voor de opslag in de accumulator wordt toe gevoerd.

Principieel kan de registratie, het zij dat het draaimoment en/of het toerental van de pedaalaandrijving negatief is, een offset omvatten, zodat ongewenste minimale onderschrijdingen van de waarde nul niet werkelijk als negatieve grootheden worden geregistreerd. Daardoor kan een (positieve) gevoeligheidsoffset zijn voorzien, die bij de grootheden wordt opgeteld voordat hun teken wordt geregistreerd. Op gelijke wijze kan een (negatieve) gevoeligheidsoffset zijn voorzien, waarmee de grootheden worden vergeleken in plaats van met een Waarde van nul. Daardoor worden minimale negatieve afwijkingen van de grootheden niet als negatieve tekens beoordeeld, maar alleen negatieve waarden die een minimumbedrag vertonen.

In figuur 2 is een blokdiagram afgebeeld dat een uitvoering van een besturingsinrichting volgens de uitvinding schematisch toont. Het blokdiagram toont een besturingsinrichting 100 volgens de uitvinding met een in twee gedeelde sensoringang 110, 112, die voor de aansluiting aan sensoren 120 en 122 (gestippeld afgebeeld) is ingericht, het draaimoment en het toerental van de pedaalaandrijving (niet afgebeeld) te registreren. De besturingsinrichting 100 omvat steeds een tekendetector 130, 132 voor elke door middel van de sensor geregistreerde grootheid. De betreffende uitgangen van de tekendetector 130, 132 zijn met een evaluatieschakeling 140 verbonden, die in de gelegenheid is om beide uitgangen van de tekendetector 130, 132 te combineren, bijvoorbeeld door middel van een EN-verbinding, en aan een uitgang 150 van de besturingsinrichting 100 een signaal af te geven, dat de rijmodus, respectievelijk de remmodus weergeeft.

De uitgang 150 is aan een energie overgangsinrichting 160 aansluitbaar, die in de recuperatie modus een stroom elektrische energie tussen een energieafgifteaansluiting 170 en een energieinvoeraansluiting 180 mogelijk maakt. Een uitvoering van de uitvinding voorziet er in dat de energie overgangsinrichting 160, de energieafgifteaansluiting 170 en de energieinvoeraansluiting 180 een deel van de besturingsinrichting 100 zijn. De energieafgifteaansluiting 170 is aan een accumulator 190 aansluitbaar en de energieinvoeraansluiting 180 is aan een elektrische machine 200 aansluitbaar, die steeds volgens een bedrijfsmodus als elektrische aandrijving of als elektrische rem, respectievelijk als generator werkt.

Verdere uitvoeringsvormen kunnen voorzien dat het sensorsignaal vooraf wordt gefilterd, bijvoorbeeld door het elimineren van stuiteren, respectievelijk door laagdoorlaatfilteren. Voorts kan er als filter een stoorsignaal onderdrukking zijn voorzien, die negatieve signaalwaarden met een bedrag onder een vooraf bepaalde significante drempel op nul zet om aansturingen op grond van ruis of niet significante signalen te onderdrukken. Zulke filters kunnen in de besturingsinrichting of in de (ten minste ene) tekendetector zijn geïntegreerd.

Als energieverzorgingsinrichting volgens de uitvinding kan een combinatie van besturingsinrichting 100, energieovergangsinrichting 160 en accumulator 190 worden aangezien, waarbij de energieovergangsinrichting 160 elektrische energie in beide richtingen tussen energieafgifteaansluiting 170 en energieinvoeraansluiting 180 kan worden overgedragen. Hierbij dient de energieovergangsinrichting 160, als elektrische energie van de invoeraansluiting 180 aan de energie afgifte aansluiting 170 wordt overgedragen, als elektrische rem, in een functionele combinatie met de aansluitbare elektrische machine 200.

Als aandrijfleidingaandrijfstreng volgens de uitvinding kan een combinatie van besturingsinrichting 100, energie overgangsinrichting 160, accumulator 190 en elektrische machine 200 worden aangezien.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. Vele varianten zijn mogelijk en worden geacht te liggen in het bereik van de uitvinding zoals weergegeven in de hiernavolgende conclusies.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het bedienen van een elektrische rem van een elektrofiets, met de stappen: het registreren van een draaimoment van een pedaalaandrijving van de elektrofiets, een toerental van de pedaalaandrijving, of beide grootheden; het bepalen van het teken van het draaimoment, het toerental of beide grootheden; en het genereren van het remdraaimoment door middel van de elektrische rem of het uitschakelen van een elektrische aandrijving van de elektrofiets, indien het teken van het draaimoment, het toerental of beide grootheden negatief is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het remdraaimoment wordt gegenereerd door een elektrische machine, die de elektrische rem voorziet en die kinetische energie van de elektrofiets in elektrische energie omzet, waarbij tenminste een deel van de elektrische energie in een accumulator wordt opgeslagen en de elektrische machine eveneens een elektrische aandrijving van de elektrofiets voorziet.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de hoogte van het remdraaimoment monotoon stijgend afhangt van het bedrag van het draaimoment, het toerental of beide grootheden, of de hoogte van het remdraaimoment bij het meervoudig optreden van het negatieve teken van het bedrag bij elk opnieuw optreden stadiumsgewijs wordt verhoogd, of de hoogte van het remdraaimoment monotoon stijgend van een duur afhangt, waarbij het negatieve teken optreedt.

4. Besturingsinrichting voor het bedienen van een elektrische rem van een elektrofiets, omvattende: een sensoringang (110, 112), ingericht voor het ontvangen van het draaimomentsignaal van een draaimomentsensor (120) van een pedaalaandrijving van de fiets, een toerentalsignaal van een toerentalsensor (122) van de pedaalaandrijving, of beide signalen, waarbij de besturingsinrichting (100) een met de sensoringang verbonden tekendetector (130, 132) omvat, negatieve tekens van het ingevoerde sensorsignaal of de ingevoerde sensorsignalen registreert en die is ingericht, om bij het optreden van een negatief teken te voorzien in een remsignaal of een uitschakelsignaal.

5. Besturingsinrichting volgens conclusie 4, die voorts een elektrische energieafgifteaansluiting (170) en een elektrische energieinvoeraansluiting (180) vertoont, waarbij de elektrische energieafgifteaansluiting (170) aan een accumulator (190) aansluitbaar is, de elektrische energieinvoeraansluiting (180) aan een elektrische machine (200) aansluitbaar is, en de besturingsinrichting (100) een energieovergangsinriehting (160) omvat die met de energieafgifteaansluiting (170) en de energieinvoeraansluiting (180) is verbonden, en die door het remsignaal stuurbaar is ingericht om elektrische energie van de energieinvoeraansluiting aan de energieafgifteaansluiting af te geven.

6. Besturingsinrichting volgens conclusie 4 of 5, waarbij de besturingsinrichting (100) is ingericht, om de hoogte van het remdraaimoment monotoon stijgend van het bedrag van het draaimoment, het toerental of beide grootheden te voorzien, of waarbij de besturingsinrichting een met de tekendetector verbonden teller omvat, die is ingericht om een aantal optredens van de negatieve tekens te registreren, en de besturingsinrichting (100) is ingericht, om de hoogte van het remsignaal stadiumsgewijs stijgend met het aantal te voorzien, of waarbij de besturingsinrichting (100) een met de tekendetector (130, 132) verbonden tijdsduurregistratie omvat, die is ingericht om een tijdsduur van het optreden van het negatieve teken te registreren, en de besturingsinrichting is ingericht om de hoogte van het remsignaal stijgend met de geregistreerde tijdsduur te voorzien.

7. Energieverzorgingsinrichting met de besturingsinrichting volgens één der conclusies 4-6, en een accumulator (190), waarbij de energieverzorgingsinrichting een vermogensschakeling omvat, die met de tekendetector (130, 132) direct of indirect is verbonden en is ingericht om bij het optreden van het uitschakelsignaal een toevoer van elektrische energie aan een motoraansluiting te onderbreken of bij het optreden van het remsignaal elektrische energie van een motoraansluiting van de energieverzorgingsinrichting naar de accumulator (190) te leiden.

8. Elektrische aandrijfstreng voor de aandrijving van een elektrofiets, waarbij de elektrische aandrijfstreng de energieverzorgingsinrichting volgens conclusie 7 alsook een elektrische machine (200) omvat, die met de motoraansluiting is verbonden, waarbij de elektrische machine (200) met de aandrijving van de elektrofiets vermogensoverdraagbaar verbindbaar is en is ingericht, om mechanische energie van de aandrijving om te zetten en in de vorm van elektrische energie naar de accumulator (190) van de energieverzorgingsinrichting over te dragen, alsook elektrische energie van de accumulator (190) om te zetten en in de vorm van mechanische energie aan de aandrijving over te dragen.