WO2014067710A1 - Fahrrad mit elektrischem hilfsantrieb und schaltvorgangserkennung - Google Patents

Fahrrad mit elektrischem hilfsantrieb und schaltvorgangserkennung Download PDF

Info

Publication number
WO2014067710A1
WO2014067710A1 PCT/EP2013/069665 EP2013069665W WO2014067710A1 WO 2014067710 A1 WO2014067710 A1 WO 2014067710A1 EP 2013069665 W EP2013069665 W EP 2013069665W WO 2014067710 A1 WO2014067710 A1 WO 2014067710A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
auxiliary drive
switching operation
electric auxiliary
bicycle
torque
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/069665
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Stegmaier
Gregor Dasbach
Peter Kimmich
Wolfram Schock
Daniel Baumgaertner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2014067710A1 publication Critical patent/WO2014067710A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle with an electric auxiliary drive and a gearshift with a switching operation detection.
  • Bicycles with electric auxiliary drive are known from the prior art in different configurations.
  • Conventional electric bicycles in this case also have a gearshift, which may be designed as a hub gear or as a derailleur.
  • the electric motor may be designed as a hub gear or as a derailleur.
  • Auxiliary drive may be provided as a hub drive or as a mid-motor drive.
  • mid-engine drive is a power of the electric auxiliary drive to a
  • the inventive method with the features of claim 1 has the advantage over that by detecting a switching operation for changing a gear, an adjustment of the electric auxiliary drive is possible such that damage to components in the drive train of the bicycle, and in particular of teeth of gears and / or the chain, can be avoided.
  • the output torque of the electric auxiliary drive is adjusted so that damage to the gearshift of the bicycle can be avoided.
  • a detection of switching operations can be done reliably.
  • the switching operation is determined by means already existing in the bike hardware, particularly preferably the already installed sensors, with the signals of the electric auxiliary drive is controlled, are used.
  • the output from the electric auxiliary drive torque is reduced.
  • the torque is reduced to a predetermined value in order to safely damage the
  • the output from the electric auxiliary drive Torque set to zero.
  • the electric auxiliary drive is thus switched off, and damage caused by a generated by the electric auxiliary drive torque can be excluded.
  • the output torque of the auxiliary electric drive becomes negative to decelerate a rotating mass of the auxiliary electric drive.
  • the electric auxiliary drive is thus operated in the opposite direction as soon as a switching operation is detected.
  • the rotating components of the electric auxiliary drive can be braked in no time.
  • electric auxiliary drives can also have a flywheel, which can also be braked by the negative torque. It is particularly preferred that the electric auxiliary drive is driven in the actual drive direction in the opposite direction only for a short time in order to prevent further damage to the transmission or the like.
  • the gearshift of the bicycle is a derailleur with a plurality of pinions on the rear wheel.
  • the invention can preferably also be used in hub gears.
  • a determination of a switching operation and / or a termination of a switching operation is carried out according to the inventive method
  • Evaluation of a rotor position signal and / or a rotor speed signal of a rotor of the electric auxiliary drive An exact position of the rotor can be determined in each case via the rotor position signal and a speed can be derived from this position data.
  • a rotor speed signal is detected here additionally or alternatively directly by means of a speed sensor.
  • the cadence signal of the driver is preferably detected on the crank mechanism of the bicycle.
  • the inventive method detects a power consumption from a battery.
  • the fact can be exploited that in the period before a switching operation in about a constant moment by the electrical auxiliary drive is provided so that a sudden
  • the electrical auxiliary request is a permanent-magnet synchronous motor
  • a signal for a current in q-direction evaluated.
  • any component of the drive train for example in the field of electric auxiliary drive, the transmission, the chain, etc., a
  • Spinning measured, with an increase in speed can be detected directly as a measure. This can be done for example by means of sensors based on the Ferraris principle.
  • the inventive method detects by means of a
  • Driver torque signal is generated by a driver with muscle power itself and is particularly preferably detected in the pedal crank. This can be done for example by means of strain gauges.
  • the present invention relates to a bicycle with electric
  • Auxiliary drive and a gearshift, in particular a derailleur comprising means for detecting a switching operation and a control device which is adapted to control the electric auxiliary drive such that a torque output from the electric auxiliary drive is adjusted so as to avoid damage to the gearshift during the switching operation becomes.
  • the control device is set up such that a detection of a switching operation by means of signals which are provided by sensors that are already arranged on the bicycle with electric auxiliary drive for controlling the electrical auxiliary drive.
  • the control device uses a speed sensor on the electrical auxiliary drive and / or a speed sensor on the crank and / or a current sensor on the battery and / or an acceleration sensor on a component of the drive train and / or a torque sensor on the
  • the electric auxiliary drive is close to the bottom bracket of the
  • Bicycle arranged so that a torque of the electric auxiliary drive via the chain on the rear wheel of the bicycle is transferable.
  • Figure 1 is a schematic view of a bicycle with electric
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • the bicycle 1 comprises an electric auxiliary drive 2, which is arranged directly on a pedal crank 7.
  • the electric auxiliary drive 2 can transmit torque to components of the pedal crank 7 and a chain 6 on a gear shift 5 on the rear wheel of the bicycle.
  • the gear shift 5 is a Derailleur with a plurality of pinions of different sizes and different numbers of teeth.
  • the bicycle 1 further comprises a battery 3, which is arranged on a frame 12 of the bicycle.
  • the bicycle 1 1 comprises a control device 4, which in a control unit arranged on the handlebar 1 1 for selecting a desired
  • Support by the electric auxiliary drive 2 is arranged.
  • the reference numerals 8 and 9 designate cranks of the pedal crank 7 and the reference numeral 10 denotes a chainring of the crank mechanism.
  • a rotor position sensor 13 is arranged on the electric auxiliary drive 2, which can accurately determine a position of a rotor of the electric auxiliary drive.
  • the rotor position sensor 13 is connected to the control device 4.
  • control device 4 switches according to the selected support request of the driver, the electric auxiliary drive 2 as needed and from. If the driver now performs a switching operation to change a gear of the gearshift 5, detects the rotor position sensor 13 via a multiple detection of the rotor position a speed of the rotor.
  • the electric auxiliary drive accelerates very quickly. This acceleration of the rotor of the electric auxiliary drive 2 is detected by the rotor position sensor 13 as an increase in speed and
  • control device 4 detects a switching operation in one
  • the control device 4 interprets the signals of the rotor position sensor 13 as a switching operation when a predetermined limit value for the acceleration is exceeded. This is shown in FIG. 2 in step S2. If the limit has not yet been exceeded, the process returns to normal operation (step S3) and the acceleration value is further determined (step S1). If the limit value for the acceleration value is exceeded, the process proceeds to step S4, in which it is determined that there is a shift operation. Subsequently, in step S5, the previously stored procedure for the switching operation in the control device 4 is processed.
  • An example of a predetermined procedure is, for example, that one of
  • the control device 4 determines an end of the switching process such that after processing the procedure at a
  • step S2 recognizes the
  • Control device returns to normal operation (step S3).
  • controller 4 continuously monitors one
  • control device 4 the electric auxiliary drive 2 to control such that this reduces its output torque to
  • control device 4 detects a closed
  • Normal state here is the selected by the driver desired assistance value by the electric auxiliary drive.
  • Acceleration of a rotor, a cadence, a speed of the pedal crank, a torque applied by the driver, etc., are present, can be installed by skillful evaluation of the already existing in the system signals additionally a switching operation detection. This does not increase the hardware costs and the costs of the
  • Control device 4 only slightly. Thus, by a relatively simple and cost-effective solution durability of components of a
  • Chain shifting of the bike can be extended significantly.
  • control device 4 may be configured such that a
  • Shift procedure for an upshift (shifting to larger sprockets) is.
  • the driver can be supported during downshift even with a lower torque by the electric auxiliary drive and when upshifting the electric auxiliary drive can be completely switched off.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrrads (1) mit elektrischem Hilfsantrieb (2) und einer Gangschaltung (5), umfassend die Schritte: Bestimmen eines Schaltvorgangs, und Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2) derart, dass ein vom elektrischen Hilfsantrieb (2) abgegebenes Drehmoment derart angepasst wird, um Beschädigungen von Bauteilen der Gangschaltung und/oder weiteren Bauteilen eines Antriebsstrangs des Fahrrads zu vermeiden. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit Schaltvorgangserkennung.

Description

Beschreibung
Titel
Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb und Schaltvorgangserkennung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem elektrischen Hilfsantrieb und einer Gangschaltung mit einer Schaltvorgangserkennung. Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Übliche Elektrofahrräder weisen hierbei auch eine Gangschaltung auf, welche als Nabenschaltung oder als Kettenschaltung ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der elektrische
Hilfsantrieb als Nabenantrieb oder als Mittelmotorantrieb vorgesehen sein. Beim Mittelmotorantrieb wird eine Leistung des elektrischen Hilfsantriebs auf eine
Kette des Fahrrads übertragen. Hierbei hat sich insbesondere das
Mittelmotorkonzept als hervorragende Kombination eines elektrischen
Hilfsantriebs mit einem Fahrrad bewährt. In Verbindung mit Kettenschaltungen treten jedoch bei einem Gangwechsel besondere Situationen auf. Insbesondere bei einem Schalten von einem größeren Ritzel auf ein kleineres Ritzel rutscht die
Fahrradkette ab einem bestimmten Drehwinkel ab Beginn des Schaltvorgangs vom größeren Ritzel auf das kleinere Ritzel ab. Hierbei ist unmittelbar nach dem Vorgang des Abrutschens der Kette diese nicht gestreckt und kann daher auch kein Drehmoment auf das Ritzelpaket übertragen. Durch den gleichzeitig bei einem Schaltvorgang vorhandenen Druck des Fahrers auf das Pedal kann somit bei zugeschaltetem elektrischem Hilfsantrieb der elektrische Hilfsantrieb aufgrund der fehlenden Gegenkraft den Antriebsstrang vor der Kette
beschleunigen. Bei heute üblichen elektrischen Hilfsantrieben geschieht dies in einer kurzen Zeitspanne in einem Bereich von 30 ms bis 50 ms. Hierbei kann der elektrische Hilfsantrieb jedoch ein zusätzliches Drehmoment innerhalb kürzester
Zeit abgeben, was zu unangenehmen Situationen während des Fahrens führen kann. Ferner kann bei einem Schaltvorgang auch eine Situation auftreten, bei dem Teile der Kette noch am größeren Ritzel eingreifen, und Teile der Kette schon am kleineren Ritzel eingreifen (Wechsel in einen höheren Gang).
Hierdurch kann die im normalen Fahrbetrieb gespannte Kette jedoch teilweise durchhängen, so dass, wie oben beschrieben, der elektrische Hilfsantrieb ein zusätzliches Drehmoment erzeugt, was zu unangenehmen Situationen führen kann. Ferner kann durch die Belastungsspitzen ein zusätzlicher, unerwünschter Verschleiß an den Ritzeln und/oder der Kette des Fahrrads auftreten. Es wäre daher wünschenswert, eine möglichst kostengünstige und kleinbauende Lösung für diesen Problemkreis zu haben.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass durch Erkennen eines Schaltvorgangs zum Wechseln eines Ganges eine Anpassung des elektrischen Hilfsantriebs derart möglich ist, dass eine Beschädigung von Bauteilen im Antriebsstrang des Fahrrads, insbesondere von Zähnen von Zahnrädern und/oder der Kette, vermieden werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren zuerst einen Schaltvorgang erkennt und anschließend den elektrischen Hilfsantrieb derart ansteuert, dass ein
abgegebenes Drehmoment des elektrischen Hilfsantriebs derart angepasst wird, dass Beschädigungen an der Gangschaltung des Fahrrads vermieden werden. Hierbei kann erfindungsgemäß eine Erkennung von Schaltvorgängen zuverlässig erfolgen. Besonders bevorzugt wird der Schaltvorgang mittels schon im Fahrrad vorhandener Hardware bestimmt, wobei besonders bevorzugt die schon verbauten Sensoren, mit deren Signalen der elektrische Hilfsantrieb gesteuert wird, verwendet werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt wird das von dem elektrischen Hilfsantrieb abgegebene Drehmoment reduziert. Besonders bevorzugt wird das Drehmoment dabei auf einen vorbestimmten Wert reduziert, um sicher Beschädigungen am
Antriebsstrang des Fahrrads auszuschließen.
Gemäß einer bevorzugten Alternative der vorliegenden Erfindung wird bei Erkennen eines Schaltvorgangs das vom elektrischen Hilfsantrieb abgegebene Drehmoment auf Null gesetzt. Hierdurch wird somit der elektrische Hilfsantrieb abgeschaltet, und Beschädigungen durch ein vom elektrischen Hilfsantrieb erzeugtes Drehmoment können ausgeschlossen werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Alternative der vorliegenden Erfindung wird das abgegebene Drehmoment des elektrischen Hilfsantriebs negativ, um eine drehende Masse des elektrischen Hilfsantriebs abzubremsen. Mit dieser Maßnahme wird somit der elektrische Hilfsantrieb in entgegengesetzter Richtung betrieben, sobald ein Schaltvorgang erkannt wird. Hierdurch können die rotierenden Bauteile des elektrischen Hilfsantriebs in kürzester Zeit abgebremst werden. Weiter können elektrische Hilfsantriebe auch eine Schwungmasse aufweisen, welche ebenfalls durch das negative Drehmoment abgebremst werden kann. Besonders bevorzugt wird der elektrische Hilfsantrieb dabei nur eine kurze Zeit in der eigentlichen Antriebsrichtung in entgegengesetzter Richtung angetrieben, um keine weiteren Schäden am Getriebe oder dgl.
hervorzurufen.
Weiter bevorzugt ist die Gangschaltung des Fahrrads eine Kettenschaltung mit einer Vielzahl von Ritzeln am Hinterrad. Die Erfindung kann bevorzugt jedoch auch bei Nabenschaltungen verwendet werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch
Auswertung eines Rotorlagesignals und/oder eines Rotordrehzahlsignals eines Rotors des elektrischen Hilfsantriebs. Über das Rotorlagesignal kann jeweils eine exakte Position des Rotors bestimmt werden und aus diesen Positionsdaten eine Drehzahl abgeleitet werden. Ein Rotordrehzahlsignal wird hierbei zusätzlich oder alternativ direkt mittels eines Drehzahlsensors erfasst.
Bevorzugt erfolgt die Erfassung eines Schaltvorgangs mittels eines
Trittfrequenzsignals des Fahrers. Das Trittfrequenzsignal wird vorzugsweise am Kurbeltrieb des Fahrrads erfasst.
Weiter bevorzugt erfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Stromaufnahme aus einer Batterie. Hierbei kann die Tatsache ausgenutzt werden, dass im Zeitraum vor einem Schaltvorgang in etwa ein konstantes Moment durch den elektrischen Hilfsantrieb bereitgestellt wird, so dass ein plötzlicher
Drehzahlanstieg (aufgrund eines eingeleiteten Schaltvorgangs) zu einer plötzlichen Zunahme des Energiebedarfs des elektrischen Hilfsantriebs führt. Hierdurch wird der aus der Batterie aufgenommene Strom ansteigen, was einfach und sicher zu detektieren ist.
Vorzugsweise wird, wenn z.B. der elektrische Hilfsantrag ein permanenterregter Synchronmotor ist, ein Signal für eine Stromstärke in q-Richtung ausgewertet. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass ein sich drehender
permanenterregter Synchronmotor eine Induktionsspannung erzeugt, die dem in q-Richtung fließende Strom entgegenwirkt. Diese Induktionsspannung ist in Näherung proportional zur Drehzahl des elektrischen Hilfsantriebs. Steigt nun die Drehzahl des elektrischen Hilfsantriebs schneller an als der Stromregler reagiert, führt die induzierte Spannung zu einer Abnahme des Stroms in q-Richtung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird an einem beliebigen Bauteil des Antriebsstrangs, beispielsweise im Bereich des elektrischen Hilfsantriebs, des Getriebes, der Kette, usw., eine
Drehbeschleunigung gemessen, wobei eine Geschwindigkeitserhöhung direkt als Messgröße erfasst werden kann. Dies kann beispielsweise mittels Sensoren, basierend auf dem Ferraris-Prinzip, erfolgen.
Weiter bevorzugt erfasst das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer
Auswertung eines Fahrerdrehmomentsignals einen Schaltvorgang. Das
Fahrerdrehmomentsignal wird dabei durch einen Fahrer mit Muskelkraft selbst erzeugt und wird besonders bevorzugt im Bereich der Tretkurbel erfasst. Dies kann beispielsweise mittels Dehnungsmessstreifen erfolgen.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrrad mit elektrischem
Hilfsantrieb und einer Gangschaltung, insbesondere einer Kettenschaltung, umfassend eine Einrichtung zur Erfassung eines Schaltvorgangs und eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, den elektrischen Hilfsantrieb derart anzusteuern, dass ein vom elektrischen Hilfsantrieb abgegebenes Drehmoment derart angepasst wird, dass eine Beschädigung der Gangschaltung während des Schaltvorgangs vermieden wird. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass ein Erfassen eines Schaltvorgangs mittels Signalen erfolgt, welche von Sensoren bereitgestellt werden, die schon am Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb zur Steuerung des elektrischen Hilfsantriebs angeordnet sind. Besonders bevorzugt verwendet die Steuereinrichtung dabei einen Drehzahlsensor am elektrischen Hilfsantrieb und/oder einen Drehzahlsensor an der Tretkurbel und/oder einen Stromsensor an der Batterie und/oder einen Beschleunigungssensor an einem Bauteil des Antriebsstrangs und/oder einen Drehmomentsensor an der
Tretkurbel.
Weiter bevorzugt ist der elektrische Hilfsantrieb nahe dem Tretlager des
Fahrrads angeordnet, so dass ein Drehmoment des elektrischen Hilfsantriebs über die Kette auf das Hinterrad des Fahrrads übertragbar ist.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Fahrrads mit elektrischem
Hilfsantrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Verfahren und ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus der schematischen Figur von Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Fahrrad 1 einen elektrischen Hilfsantrieb 2, welcher unmittelbar an einer Tretkurbel 7 angeordnet ist. Der elektrische Hilfsantrieb 2 kann dabei ein Drehmoment auf Bauteile der Tretkurbel 7 und über eine Kette 6 auf eine Gangschaltung 5 am Hinterrad des Fahrrads übertragen. Die Gangschaltung 5 ist eine Kettenschaltung mit einer Vielzahl von Ritzeln mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Zähnezahl.
Das Fahrrad 1 umfasst ferner eine Batterie 3, welche an einem Rahmen 12 des Fahrrads angeordnet ist.
Weiterhin umfasst das Fahrrad 1 1 eine Steuereinrichtung 4, welche in einer am Lenker 1 1 angeordneten Bedieneinheit zur Wahl einer gewünschten
Unterstützung durch den elektrischen Hilfsantrieb 2 angeordnet ist.
Die Bezugszeichen 8 und 9 bezeichnen Kurbeln der Tretkurbel 7 und das Bezugszeichen 10 kennzeichnet ein Kettenblatt des Kurbeltriebs.
Weiterhin ist am elektrischen Hilfsantrieb 2 ein Rotorlagesensor 13 angeordnet, welcher eine Lage eines Rotors des elektrischen Hilfsantriebs genau bestimmen kann. Der Rotorlagesensor 13 ist dabei mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.
Im normalen Fahrbetrieb schaltet die Steuereinrichtung 4 entsprechend dem gewählten Unterstützungswunsch des Fahrers den elektrischen Hilfsantrieb 2 bei Bedarf zu und ab. Wenn der Fahrer nun einen Schaltvorgang vornimmt, um einen Gang der Gangschaltung 5 zu wechseln, erfasst der Rotorlagesensor 13 über ein mehrmaliges Erfassen der Rotorlage eine Drehzahl des Rotors.
Wenn durch den Schaltvorgang nun ein von der Kette 6 übertragenes
Drehmoment plötzlich abfällt, während der elektrische Hilfsantrieb 2 ein hohes
Drehmoment erzeugt, beschleunigt der elektrische Hilfsantrieb sehr schnell. Diese Beschleunigung des Rotors des elektrischen Hilfsantriebs 2 wird durch den Rotorlagesensor 13 als Zunahme der Geschwindigkeit erkannt und
entsprechende Signale an die Steuereinrichtung 4 übersandt (Schritt S1 , Figur 2). Hierbei erkennt die Steuerungseinrichtung 4 einen Schaltvorgang in einem
Zeitbereich bis zu 15 ms. Die Steuereinrichtung 4 interpretiert die Signale des Rotorlagesensors 13 dann als Schaltvorgang, wenn ein vorbestimmter Grenzwert für die Beschleunigung überschritten ist. Dies ist in Figur 2 im Schritt S2 dargestellt. Wenn der Grenzwert noch nicht überschritten ist, geht der Ablauf zum Normalbetrieb (Schritt S3) zurück und der Beschleunigungswert wird weiterhin bestimmt (Schritt S1 ). Wenn der Grenzwert für den Beschleunigungswert überschritten ist, geht der Ablauf zum Schritt S4 weiter, in welchem bestimmt wird, dass ein Schaltvorgang vorliegt. Anschließend wird im Schritt S5 die vorab hinterlegte Prozedur für den Schaltvorgang in der Steuereinrichtung 4 abgearbeitet.
Ein Beispiel für eine vorab bestimmte Prozedur ist z.B., dass ein vom
elektrischen Hilfsantrieb 2 erzeugtes Drehmoment unter einen vorbestimmten Schwellenwert reduziert wird und auf diesem Schwellenwert gehalten wird, bis der Schaltvorgang beendet ist. Die Steuereinrichtung 4 bestimmt dabei ein Ende des Schaltvorgangs derart, dass nach Abarbeiten der Prozedur bei einem
Schaltvorgang weiterhin kontinuierlich der Beschleunigungswert des Rotors des elektrischen Hilfsantriebs überwacht wird. Wenn der Grenzwert für die
Beschleunigung wieder unterschritten wird (Schritt S2), erkennt die
Steuereinrichtung, dass der Schaltvorgang abgeschlossen ist und die
Steuereinrichtung geht wieder in den Normalbetrieb (Schritt S3) über.
Somit überwacht die Steuereinrichtung 4 kontinuierlich eine
Beschleunigungsänderung des Rotors und erkennt bei einem ungewöhnlich schnellen Ansteigen der Beschleunigung, dass ein Schaltvorgang vorliegt.
Hierdurch kann die Steuereinrichtung 4 den elektrischen Hilfsantrieb 2 derart ansteuern, dass dieser sein abgegebenes Drehmoment reduziert, um
Beschädigungen von Zähnen und Kette der Kettenschaltung zu verhindern. Weiterhin erkennt die Steuereinrichtung 4 einen abgeschlossenen
Schaltvorgang, so dass dann die Steuerung des elektrischen Hilfsantriebs 2 wieder in den Normalzustand übergehen kann. Normalzustand ist hierbei der vom Fahrer gewählte gewünschte Unterstützungswert durch den elektrischen Hilfsantrieb.
Da üblicherweise bei Fahrrädern mit elektrischem Hilfsantrieb schon eine Reihe von Sensoren, insbesondere zur Bestimmung einer Drehzahl und/oder
Beschleunigung eines Rotors, einer Trittfrequenz, einer Drehzahl der Tretkurbel, eines vom Fahrer aufgebrachten Drehmoments, etc., vorhanden sind, kann durch geschickte Auswertung der so schon bereits im System vorhandenen Signale zusätzlich noch eine Schaltvorgangserkennung eingebaut werden. Hierdurch erhöhen sich die Hardwarekosten nicht und die Kosten der
Steuerungseinrichtung 4 nur geringfügig. Somit kann durch eine relativ einfache und kostengünstige Lösung eine Haltbarkeit von Komponenten einer
Kettenschaltung des Fahrrads deutlich verlängert werden.
Ferner kann die Steuereinrichtung 4 derart eingerichtet sein, dass eine
Schaltvorgangsprozedur innerhalb der Steuereinrichtung 4 für ein
Herunterschalten (Schalten auf kleinere Ritzel) unterschiedlich zu einer
Schaltvorgangsprozedur für ein Hochschalten (Schalten auf größere Ritzel) ist. Beispielsweise kann der Fahrer beim Herunterschalten noch mit einem geringeren Drehmoment durch den elektrischen Hilfsantrieb unterstützt werden und beim Hochschalten kann der elektrische Hilfsantrieb vollständig abgeschaltet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Fahrrads (1 ) mit elektrischem Hilfsantrieb (2) und einer Gangschaltung (5), umfassend die Schritte:
Bestimmen eines Schaltvorgangs, und
Ansteuern des elektrischen Hilfsantriebs (2) derart, dass ein vom elektrischen Hilfsantrieb (2) abgegebenes Drehmoment angepasst wird, um Beschädigungen von Bauteilen der Gangschaltung und/oder weiteren Bauteilen eines Antriebsstrangs des Fahrrads zu vermeiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein vom
elektrischen Hilfsantrieb (2) abgegebenes Drehmoment reduziert wird, oder
- auf Null gesetzt wird, oder
- negativ wird, um eine drehende Masse des elektrischen Hilfsantriebs (2) abzubremsen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens eines Schaltvorgangs ein Hochschalten und ein Herunterschalten eines Ganges unterschieden wird und eine Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebs beim Hochschalten anders ist von einer Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebs (2) beim Herunterschalten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Beendigung eines Schaltvorgangs erfasst wird und der elektrische Hilfsantrieb (2) wieder in den Betriebsmodus vor dem Schaltvorgang zurückgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung eines
Rotorlagesignals und/oder eines Rotordrehzahlsignals erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung eines
Trittfrequenzsignals des Fahrers erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung einer
Stromaufnahme aus einer Batterie (3) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der elektrische Hilfsantrieb (2) ein permanenterregter Synchronmotor ist, und eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung eines Signals für eine Stromstärke in q-Richtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung eines
Drehbeschleunigungssignals eines Bauteils im Antriebsstrang erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Bestimmung eines Schaltvorgangs und/oder eine Beendigung eines Schaltvorgangs durch Auswertung eines
Fahrerdrehmomentsignals erfolgt, wobei das Fahrerdrehmomentsignal auf einem durch den Fahrer mit Muskelkraft selbst erzeugten Drehmoment basiert.
Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb (2) und einer Gangschaltung (5), umfassend:
eine Einrichtung (13) zur Erfassung eines Schaltvorgangs, und eine Steuereinrichtung (4), welche eingerichtet ist, den elektrischen Hilfsantrieb (2) derart anzusteuern, dass ein vom elektrischen Hilfsantrieb (2) abgegebenes Drehmoment derart angepasst ist, dass eine Beschädigung der Gangschaltung (5) oder weiterer Bauteile eines Antriebsstrangs des Fahrrads während des Gangwechsels vermieden wird. Fahrrad nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erfassung eines Gangwechsels
einen Rotorlagesensor (13) am elektrischen Hilfsantrieb (2), und/oder einen Drehzahlsensor am elektrischen Hilfsantrieb (2), und/oder einen Beschleunigungssensor am elektrischen Hilfsantrieb (2), und/oder
einen Drehzahlsensor an einer Tretkurbel (7), und/oder
einen Stromsensor an einer Batterie (3), und/oder
einen Beschleunigungssensor an einem Bauteil des Antriebsstrangs, und/oder
einen Drehmomentsensor an der Tretkurbel (7)
umfasst.
PCT/EP2013/069665 2012-10-31 2013-09-23 Fahrrad mit elektrischem hilfsantrieb und schaltvorgangserkennung WO2014067710A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012219991.8 2012-10-31
DE102012219991.8A DE102012219991A1 (de) 2012-10-31 2012-10-31 Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb und Schaltvorgangserkennung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014067710A1 true WO2014067710A1 (de) 2014-05-08

Family

ID=49263297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/069665 WO2014067710A1 (de) 2012-10-31 2013-09-23 Fahrrad mit elektrischem hilfsantrieb und schaltvorgangserkennung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012219991A1 (de)
WO (1) WO2014067710A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014224666B4 (de) * 2014-12-02 2017-04-06 Robert Bosch Gmbh Erkennung eines Schaltvorgangs
DE102020214163A1 (de) 2020-11-11 2022-05-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Schaltung eines Übersetzungsverhältnisses eines schaltbaren Getriebes, Steuergerät und Fahrzeug
DE102021209469B4 (de) 2021-08-30 2023-03-23 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Fahrradantriebs sowie Fahrradantrieb und Fahrrad

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457415A2 (de) * 2003-03-11 2004-09-15 Shimano Inc. Steuerungseinrichtung für eine Fahrradgangschaltung mit reduziertem Kraftaufwand beim Schalten
US20050189157A1 (en) * 2001-09-28 2005-09-01 Marcus Hays Electric bicycles and retrofit kits
EP1886913A2 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Elektrisch unterstütztes Fahrrad
WO2011158220A2 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Clean Mobile Ag Control unit for a vehicle and method for changing gears of a vehicle
EP2581299A1 (de) * 2011-10-11 2013-04-17 J.D Components Co., Ltd. Leistungsunterstütztes Fahrrad mit Gangschaltungsglättungsfunktion

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4400840B2 (ja) * 2000-03-01 2010-01-20 本田技研工業株式会社 電動自転車
JP5496158B2 (ja) * 2011-08-29 2014-05-21 株式会社シマノ 自転車用制御装置
JP5247863B2 (ja) * 2011-08-29 2013-07-24 株式会社シマノ 自転車用制御装置
DE202012006568U1 (de) * 2012-07-05 2012-08-22 Rüdiger Kattelmann Elektrischer Schalter/Sensor für Elektrofahrräder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050189157A1 (en) * 2001-09-28 2005-09-01 Marcus Hays Electric bicycles and retrofit kits
EP1457415A2 (de) * 2003-03-11 2004-09-15 Shimano Inc. Steuerungseinrichtung für eine Fahrradgangschaltung mit reduziertem Kraftaufwand beim Schalten
EP1886913A2 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Elektrisch unterstütztes Fahrrad
WO2011158220A2 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Clean Mobile Ag Control unit for a vehicle and method for changing gears of a vehicle
EP2581299A1 (de) * 2011-10-11 2013-04-17 J.D Components Co., Ltd. Leistungsunterstütztes Fahrrad mit Gangschaltungsglättungsfunktion

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012219991A1 (de) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2983975B1 (de) Pedalgetriebenes fahrzeug sowie verfahren zum betreiben des pedalgetriebenen fahrzeugs
DE102012107940B4 (de) Fahrrad-Antriebsvorrichtung
EP3140183B1 (de) Gangschaltung für ein fahrrad und fahrrad mit einer derartigen gangschaltung
DE102012107939B4 (de) Fahrrad-Antriebsvorrichtung
EP3251935B1 (de) Steuerungsverfahren und steuergerät zur anpassung einer geschwindigkeit der schiebehilfe eines elektrofahrrads
DE102013004886A1 (de) Steuerungseinrichtung für ein Fahrrad
EP3464044B1 (de) Steuerungsverfahren und vorrichtungen zur steuerung des elektromotors eines elektrofahrrads
DE102014001475A1 (de) Elektrisches Fahrradgetriebe
DE102020001016A1 (de) Fahrradsteuersystem
EP2840017A1 (de) Mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs
DE102013214169A1 (de) Verfahren und Vorrichtung Realisierung eines situationsabhängigen Boost-Modus bei einem elektrisch betriebenen Zweirad
DE102010017412A1 (de) Schaltvorrichtung eines Fahrzeugs und Schaltverfahren des Fahrzeugs
EP2801515B1 (de) Fahrrad mit Einrichtung zur Verbesserung des runden Tritts
EP3227173B1 (de) Erkennung eines schaltvorgangs
EP2767465A1 (de) Fahrrad mit einem Tretkurbeltrieb und mit einem an den Tretkurbeltrieb angeschlossenen elektrischen Hilfsantrieb
EP2727809B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schutz der Pedale eines Zweirads während einer Kurvenfahrt
WO2014067710A1 (de) Fahrrad mit elektrischem hilfsantrieb und schaltvorgangserkennung
DE112011104916T5 (de) Motorangetriebene Fahrradnabe und Motorsteuerung
EP2862788B1 (de) Steuereinheit zur Verwendung in einem von einem Fahrer antreibbaren Fortbewegungsmittel
DE102013220293A1 (de) Motorisch und mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug mit Gangwechsel-Unterstützung
DE102020209373A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung eines Fahrrads, Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad und Fahrrad
EP3418174B1 (de) Steuerungsverfahren für einen antriebsmotor, steuergerät und zweirad
EP2862789B1 (de) Steuereinheit zur Verwendung in einem von einem Fahrer antreibbaren Fortbewegungsmittel
DE102019105757B3 (de) Muskelkraftunterstütztes Fahrzeug und Verfahren zur Regelung der Rekuperationsleistung eines solchen Fahrzeugs
DE102014215014A1 (de) Verfahren zum Unterbrechen einer Stromversorgung eines ein Fahrrad unterstützend antreibenden Elektromotors, Datenverarbeitungsprogramm zum Durchführen eines derartigen Verfahrens sowie Fahrrad mit einem derartigen Datenverarbeitungsprogramm

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13770653

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13770653

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1