WO2015052030A1 - Verfahren zur erfassung eines schaltvorgangs eines schaltgetriebes eines fahrrads, verfahren zur leistungssteuerung eines hilfsantriebs eines fahrrads sowie elektrischer fahrradantrieb - Google Patents

Verfahren zur erfassung eines schaltvorgangs eines schaltgetriebes eines fahrrads, verfahren zur leistungssteuerung eines hilfsantriebs eines fahrrads sowie elektrischer fahrradantrieb Download PDF

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WO2015052030A1
WO2015052030A1 PCT/EP2014/070798 EP2014070798W WO2015052030A1 WO 2015052030 A1 WO2015052030 A1 WO 2015052030A1 EP 2014070798 W EP2014070798 W EP 2014070798W WO 2015052030 A1 WO2015052030 A1 WO 2015052030A1
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power
drive
bicycle
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Friedrich Graf
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Continental Automotive Gmbh
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    • 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
    • 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
    • B62M25/00—Actuators for gearing speed-change mechanisms specially adapted for cycles
    • B62M25/08—Actuators for gearing speed-change mechanisms specially adapted for cycles with electrical or fluid transmitting systems

Definitions

  • the invention relates to the field of electrically assisted or electrically operated bicycles (for example so-called e-bikes and pedelecs) and in particular to the field of power control of the electric drive of such bicycles.
  • a method for detecting a shift operation of a manual transmission representing the transmission of a bicycle will be described. It is detected a drive speed of a drive crank and an output speed of a driven gear. The shift is detected when the ratio of output speed to input speed changes.
  • a method for power control of an auxiliary drive of a bicycle in which, as described above, a switching operation is detected.
  • the Leis ⁇ tung handicap is reduced and supplied as a target power an auxiliary drive, when it is detected that a switching operation is performed.
  • a shift operation is detected by detecting the input speed of a drive crank of the bicycle and related to the output speed of a driven gear, usually the rear wheel of the bicycle.
  • This relationship represents the gear ratio of the gearbox so that a change in this relationship also means a change in the gear ratio of the gearbox.
  • the shift is thus detected when the reference between output speed and input speed changes or has a jump.
  • the drive speed is detected by means of a speed sensor which determines the rotational movement of the drive crank.
  • This speed sensor detects the rotational speed of the shaft, which is moved by the drive crank, in particular the rotational speed of a crankshaft to which the drive cranks or drive cranks are attached.
  • This speed sensor can also be used to control the activation state of an electric drive, such as pedelecs or e-bikes.
  • the speed sensor may be an optical speed sensor, an electromechanical
  • Speed sensor or a potentiometer speed sensor can be designed in particular as an angle encoder.
  • An output speed of a driven wheel of the bicycle is detected, preferably by means of a speed sensor, which is adapted due to configuration or arrangement, to determine the rotational speed of the driven gear, and which is provided in particular on the driven gear.
  • the output speed can also be determined indirectly via the speed of the bicycle, such as when a speedometer is already provided, wherein the speed results in a known manner from the speed of the bicycle and the diameter or the circumference of the driven gear.
  • the drive crank is motion-transmitting connected to the driven gear via the transmission and in particular via a chain or a belt.
  • the chain or the belt can be considered part of the manual transmission, as their position determines the gear ratio. In other words, transmits the transmission, the rotational movement of the drive crank to the output gear.
  • the gearbox is in this case a translation ⁇ tion ratio between the speeds of the drive crank and the output gear before. This translation can be changed step by step.
  • the transla ⁇ reduction ratio of the transmission from a first value to a second, to various value is changed, wherein is provided a finite number of gear ratios.
  • Each gear ratio is associated with a gear ratio, whereby the gear ratios can be changed in stages with each shift.
  • a shift is detected when the ratio of detected output speed and detected input speed changes.
  • the ratio of the detected output speed to the detected input speed is, in particular, the quotient of the output speed and the drive speed or its reciprocal.
  • a signal is generated indicating that a shift is in progress.
  • the timing of generating this signal preferably corresponds to the timing at which the switching operation occurs, or the signal further represents a value indicating the timing reflects where the shift occurred.
  • this signal may be electrical or electronic, and may further be an analog or digital signal.
  • the signal is preferably a two-state binary signal, wherein the state changes upon detection of the switching operation to the other state to remain there or the state changes only temporarily to represent a short switching pulse.
  • the signal can reproduce a shift stage of the gearbox and / or a gear ratio.
  • the shift is detected when the ratio of output speed and input speed changes by an actual amount of change that is greater than a predetermined threshold amount of change.
  • the actual amount of change forms a tolerance range that must be overcome in order to detect a shift.
  • the actual change amount forms a To ⁇ leranzwert within the output speed and drive speed can fluctuate without a switching operation is detected.
  • the actual amount of change is preferably much smaller than the differences between the gear ratios of the gearbox, and is in particular less than a quarter, a third, a fifth, a tenth or a twentieth of the smallest difference of all differences between the
  • Gear ratios of the gearbox can only be passed on if the ratio of the output rotational speed and the input rotational speed remains constant or within a predefined tolerance range after the ratio has changed for a minimum period of time. This can be caused by interference peaks in the
  • Signals from the speed sensors are filtered out.
  • the output speed and / or the input speed can be low-pass filtered to suppress temporary error influences.
  • the signal representing the switching operation may be low-pass filtered to achieve this purpose.
  • the switching operation is detected when the ratio of output speed and input speed changes and further during this locking the bicycle moves or the drive crank is moved.
  • the switching operation is detected when the ratio of output speed and input speed changes and further during the change of this ratio, the Ab ⁇ drive speed and / or the drive speed are above a minimum value.
  • the minimum value is specified here.
  • the switching operation is determined only by consideration of the ratio when a Ge ⁇ speed signal from a speedometer is above a minimum value and / or if the electric conveyantrieb is activated or the electric bicycle drive of the bicycle kinetic performance generated.
  • the switching operation is detected may be provided when the ratio of output speed and output speed, and connection is changed while changing this behaves ⁇ Nisses a force is exerted on the driving crank.
  • the switching operation is determined based on the change in the ratio, when a torque is detected or exerted while changing the Ver ⁇ ratio on the drive crank or on the output gear, which exceeds a minimum ⁇ torque.
  • the minimum torque is preferably predetermined.
  • the output speed of the driven wheel of the bicycle before ⁇ preferably detected by a speed sensor.
  • Speed sensor detects the rotational movement of the driven wheel. Further for example, the output speed may be determined by means of a speed sensor or other speedometer for detecting the speed of the bicycle.
  • the Geschwin ⁇ speed sensor is in this case on the bike itself.
  • the output speed of the driven gear can be determined by a locating device.
  • This locating device such as a GPS receiver, is located on the bicycle and is adapted to transmit the speed of the bicycle by locating the bicycle at different times.
  • the GPS receiver or the locating device can be provided in particular in a mobile radio terminal, such as a smartphone. Instead of a GPS receiver and other satellite- ⁇ -based or mobile network based positioning devices may be used.
  • the auxiliary drive is in this case an electric bicycle drive, for example, as described herein.
  • the method for detecting a switching operation as described herein is performed.
  • the bicycle, whose shift operation of the gearbox is detected in the execution of this method, further comprises the auxiliary drive. It will thus be the performance of that one
  • Auxiliary drive controlled which drives the one bike whose shift operation of the gearbox is detected.
  • the auxiliary drive acts indirectly or directly on the drive wheel.
  • the auxiliary drive acts in particular indirectly via the Wegge ⁇ gear or on the driven gear or directly on the driven wheel.
  • the auxiliary drive acts on the output gear via the gearbox, in particular via a chain or via a belt which connects the drive crank to the output gear.
  • a power setpoint for the auxiliary drive, in particular by detecting a Be ⁇ user input (touch sensitive approximately at a user input interface such as a driving rotary handle, a lever, a button of an electronic input or Screen) or by detecting an input coming from a higher level controller.
  • a target power is he ⁇ mediates, which is reduced compared to the power specification when a switching operation is detected.
  • the reduced target power compared with the power specification is preferably predetermined at the time at which the switching operation occurs.
  • the auxiliary drive is operated in accordance with the reduced target power or desired torque as described, in particular during the switching operation. After completion of the shifting operation or after elapse of a predetermined period of time after detection of the shifting operation, a target power corresponding to the output specification may be provided.
  • target performance target torque Considering the setpoint (target performance target torque, 7) is not only the phy ⁇ sikalische performance are meant by "performance”, but also the
  • Torque In general, since torque over a speed corresponds to power, the term "power demand" may equally refer to a given physical (kinetic) power as well as a given torque Power as well as a predetermined setpoint torque affect. While the default is at a
  • the desired quantities refer to a downstream control (or control).
  • a target size (as a drive is controlled) can be like here ⁇ wrote deviate from the specification, particularly during a switching process.
  • the desired power can be reduced in steps or according to a predetermined steady course.
  • the target power can be increased suddenly after the switching operation or after the lapse of the so-called.
  • the steady course may in particular be a ramp or may be a steady course whose first time derivative is also continuous.
  • the auxiliary drive is operated in accordance with a desired power, which corresponds to the power specification ent ⁇ speaks when the ratio of detected output speed and detected drive speed does not change. This ensures that outside of a time window in which the switching operation is, the auxiliary drive is operated according to power specification. As already noted, only one will
  • the auxiliary drive is operated according to the corresponding desired power by supplying electric power as a target power to an electric motor.
  • This electric motor corresponds to the auxiliary drive.
  • the auxiliary ⁇ drive preferably drives the output gear via the switching of gears.
  • the auxiliary request is an electric auxiliary drive and is realized as an electric motor.
  • the desired power is then supplied as electric power to this auxiliary drive.
  • the power setting for the auxiliary drive is detected by detecting an input signal a user ⁇ input interface.
  • This user input interface may be a lever or a rotary handle, or may also be an electronic input interface, such as a touch-sensitive screen or a control button.
  • the power specification can be detected by detecting a control signal of a power control, which may correspond in particular to the above-mentioned higher-level control.
  • This power control receives an input signal from a user input interface and processes it to control the power to be supplied to the auxiliary drive.
  • the input signal may be provided to the user input interface as mentioned above may be a driving mode to drive as a support step or the like (for example, grade 1, 2 or 3 of the lower support alarm ⁇ wetting strength), said support step is further processed by the Leis ⁇ processing control to control the electric power of the auxiliary drive, preferably directly ,
  • the input signal of the user input interface can directly reflect the power with which the auxiliary drive is to be controlled. For example, in bicycles with auxiliary drive such as pedelecs, the target power is adjusted depending on the pedal torque and / or the pedal speed.
  • the control device controls the power of the electric motor.
  • the control device comprises a Einga ⁇ interface and / or preferably also a measuring interface, in particular for the pedal torque and / or for the pedal speed to these sizes (n) in the determination of the desired power or. to take into account the setpoint torque.
  • the input interface is in particular an interface for electrical signals.
  • the input interface is configured to receive a drive speed, an output speed and / or a power specification.
  • the input speed , the output speed and the output specification may be provided as an analog or digital signal, so that the input ⁇ interface of the control device is configured to receive such a signal.
  • the control device further comprises a divider.
  • This divider is configured to form the ratio of the output speed applied to the input interface and the input speed applied to the input interface.
  • a divider may have two inputs, which are connected to the input interface, in particular for receiving the input speed and the output speed.
  • Of the Divider is arranged to form the ratio of input speed to output speed or the reciprocal thereof.
  • control device comprises a comparator. This is downstream of the divider.
  • the comparator is arranged to compare ratios that are formed at different times by the divider.
  • the comparator may for example have a memory to store a ratio which is compared with a ratio associated with a later time.
  • the comparator may be arranged to form a time derivative of the ratios, thereby forming a comparison of ratios at different times. The comparison results from the time derivative, in which case the downstream subtractor (as explained in more detail below) at a time derivative above a value produces the target power as the power specification minus the amount.
  • the output of the comparator outputs a signal representing a detected shift.
  • a result value of the comparator which is above a predetermined threshold value (or which is longer than a minimum duration above the threshold value) corresponds to a detected switching operation. If the result value does not lie above the threshold value, this corresponds to the state "no switching operation.”
  • the method described here for detecting a switching operation is realized with the divider described here and the comparator Switching plays.
  • the control device further comprises a subtractor. This is downstream of the comparator.
  • the subtractor may have two inputs connected to an output of the comparator at which the comparator outputs a comparison result.
  • the subtractor is adapted to sub ⁇ trahieren an amount of the power specification. This amount may be predetermined, either by a constant, such as within the control device or in a memory connected to the control device, or may be predetermined by another control unit of the electric bicycle drive. In particular, the amount by which the power setting is reduced may depend on the shift speeds between which the transmission changes.
  • the power control method described herein provides that the desired power is reduced from the power specification by that amount. Again, the amount may be provided as described above.
  • the amount by which the desired power is reduced compared to the power specification depends on the gear ratios or gear ratios between which the gearbox changes. The amount may increase or decrease with the difference between the gear ratios or with the ratio of these gear ratios. In particular, the amount may also depend on the output speed or the input speed and in particular on a torque on the drive crank. The greater the said speed or torque, the greater the amount by which the desired power is reduced from the power setting. Alternatively, at a larger torque or at a higher speed, a smaller amount may be provided, than at a smaller torque or at a lower speed.
  • a characteristic curve or a characteristic field can be seen ⁇ before that assigns an amount of at least one of the present variables: the Abretesraddusiere, the Antriebsrad ⁇ speed, the difference or the ratio of the translation ratios that are changed during the switching process, the gear ratio or Gear position of the shift ⁇ gear before the shift, the gear ratio or the gear position after the switching operation, the power vorgäbe for the auxiliary drive and / or pairs of values of the transmission positions of the gearbox before the switching operation as he first value of the pairs and the gear position after the switching operation as the second value of the pairs.
  • the amount can in particular be normalized to a current performance specification or to other operating parameters, as mentioned above.
  • the control device further comprises a power stage. This is connected downstream of the subtractor.
  • the power stage comprises an input connected to a source subtracter, to which the power demand is applied, which is reduced by said amount.
  • the power output stage is set up to supply the electric motor with electrical power.
  • the amount of electrical power supplied to the electric motor is equal to the power demand given by the subtractor. This is, as already noted, reduced by the said amount and forms the target value with which the electric motor is driven or forms the desired value, with which the electric motor is regulated as a power target.
  • the control device may be partially or completely by analog and / or digital, hard-wired devices rea ⁇ lembl.
  • the components and their interconnection define the functions mentioned.
  • the components and their interconnection define the functions mentioned.
  • a processor may be provided for this purpose, in particular a microprocessor on which runs a program which implements the functions mentioned or so-called units.
  • a processor may be provided for this purpose, in particular a microprocessor on which runs a program which implements the functions mentioned or so-called units.
  • Subtractor be provided in the form of program sections that run on a processor.
  • the input interface is an interface for electrical signals, and may in particular ⁇ sondere be a digital input interface or may be formed from an analog / digital converter. In particular, this converter can be part of this named processor.
  • a further interface may be provided, in particular for electrical signals is designed.
  • this interface can be provided as a digital / analog converter with which a digital signal supplied by the subtractor is transmitted to the power stage.
  • the power stage may deliver a current, a voltage and / or a pulse width ratio as a power signal corresponding to the electrical power, which in turn is equivalent to the power setting.
  • the transmission is in particular a derailleur, as is well known for bicycles.
  • the manual transmission is a hub gear or a bottom bracket circuit.
  • the kinetic power can be transmitted from the drive crank to the output gear by means of a chain or a belt.
  • the transmission may be mechanically (such as a Bowden cable) or electrically connected to a gear selector switch on which the user can enter a desired switching state (and thus Koch ⁇ tion).
  • the switching state is also called
  • Designated switching position This signal can be transmitted electrically to an electromechanical actuator, which adjusts the switching state desired switching state of the gearbox, or can be transmitted in a mechanical manner to a mechanical actuator, which adjusts the desired switching state.
  • the actuator can be considered as part of the manual transmission.
  • the gear selector switch may be (in particular for the mechanical switching state entry), a lever or a rotatable ring, or may be (in particular for electrical / electronic switching state entry) a key, an electrical switch or an input symbol a touch screen, via the input a Wegzu ⁇ stand-user input can be.
  • FIG. 1 shows a bicycle and serves to explain in more detail the methods described here and the mode of operation of the bicycle drive described here; and
  • FIG. 2 shows an embodiment of the bicycle drive described here and also serves to explain the methods described here.
  • the bicycle 10 shown in Figure 1 has a drive crank 20, at the end pedals are provided, which are operated in a known manner.
  • a speed sensor 22 on the drive crank 20 detects the rotational speed or the rotational movement of the drive crank.
  • the bicycle further comprises a driven wheel 30, which is shown in the figure 1 as a rear wheel.
  • the speed sensor 32 may be an angle encoder or is an inductive or magnetic sensor fixed to the output gear that is passing can detect a magnetic mark.
  • the speed sensor 32 may further be an optical speed sensor that can detect optical marks on the driven wheel.
  • a torque sensor (which may be provided at the location as indicated by reference numeral 32) in the crankshaft or on the crank measures the pedal torque provided by the driver.
  • the torque sensor can be connected via a measuring interface.
  • the speed sensor 22 may be connected via the measurement interface.
  • the pedal torque and / or the pedal speed may be indicated to a power controller 70 such that the power controller 70 determines the desired torque or power in accordance with these input quantities.
  • the measuring interface can be provided topologically at the point at which the user input interface 60 is shown, ie upstream of the drive 50.
  • the measurement interface can be physically attached to the Speed crank, on a sensor on the speed crank (about speed sensor 22) or on a power controller 70 or user input interface 60 may be provided and / or may be electrically connected to the speed sensor 22 (or downstream).
  • the measuring interface may be provided at the location at which the input interface 110 is shown in FIG.
  • the input interface or the Benut ⁇ zereingabembastelle can be of the measuring interface rea ⁇ linstrument.
  • the drive crank 20 moves a front sprocket whose movement is transmitted to a rear sprocket 40 via a chain.
  • the rear sprocket 40 is torque ⁇ -transmitting manner to the output gear 30 (preferably via a freewheel).
  • a manual transmission 40 is provided, via which a chainring on the output gear and / or a chainring on the drive crank 20 can be selected. Since the chainrings on the output gear 30 and possibly also the chainrings on the drive crank 20 in each case in a known manner under ⁇ different diameters, resulting in different chainrings different translation ⁇ conditions , ie different switching states.
  • the gearbox can thus be designed as a derailleur with multiple chainrings on the output gear or on the drive crank. Since hub gears come as a switching gear into consideration, the gearbox 40 is shown only symbolically on the rear wheel, the course of the chain shown in Figure 1 is not adapted to the type of gearbox 40, especially as it is only a symbolic representation in Figure 1 ,
  • the bicycle 10 of Figure 1 further includes an auxiliary drive 50, which is shown only in a dashed line symbolic.
  • the auxiliary drive 50 generates a torque or a kinetic power, which is transmitted to the output gear 30 via the chain shown in FIG.
  • the auxiliary drive 50 is connected via the gearbox 40 to the output gear 30.
  • the bicycle also includes a gear selector switch 42, with which a switching operation of the gearbox 40 can be triggered or with the switching state of the gearbox 40 can be adjusted.
  • a user input interface 60 is provided, via which the power of the auxiliary drive 50 is regulated. The user input interface can be realized in particular by the measurement interface.
  • the user can enter a power or torque demand.
  • the user input interface 60 and the gear ⁇ selector switch 42 are provided in Figure 1 of different devices, but may also be integrated, wherein in an integrated solution different elements for
  • An optional power controller 70 may be provided which initially receives input from the user input interface 60 and converts it to a power command (as a signal) that is communicated (as a signal) to the auxiliary drive 50.
  • the power controller 70 can be controlled by a measuring interface (or also by another interface). If the power control 70 is provided, then via the user input interface, a drive mode can be entered, which indicates a desired driving behavior of the auxiliary drive 50, such as ⁇ . In this case, the power controller 70 generates from this specification and taking into account further driving parameters such as torque, speed or the like, the specific power to be generated by the auxiliary drive 50. If Leis ⁇ processing controller 70 is not provided, then 60 concrete performance are ⁇ enter via the user input interface.
  • the user input interface may be a selector lever for setting the desired assist power of the auxiliary drive 50.
  • the dashed arrow between the gear selector 42 and the gearbox 40 is a control direction again, wherein the relevant signal of the gear selector 42 is electrically or preferably mechanically, for example via a Bowden cable, transmitted.
  • the dashed arrow between the user input ⁇ interface and auxiliary drive 50 is the control direction of the auxiliary drive again, being specified by the user input section ⁇ point 60, which power is to be provided by the auxiliary drive 50, optionally via a power controller 70th
  • the sensors 22 and 32 detect the respective rotational speeds (i.e., the power crank 20 and the driven gear 30, respectively), and these
  • Speeds are set in relation to each other. If a change in this ratio occurs, it can be ruled out that the transmission ratio has changed, as a result of which a switching process (which requires this change) can be detected.
  • the bicycle drive 150 shown in FIG. 2 comprises a
  • Control device 100 and an electric motor 110 which is controlled by the control device 100.
  • the electric motor 110 generates a kinetic power, the output of which is represented symbolically by the case 160.
  • the electric bicycle drive 150 may be considered as one embodiment of the auxiliary drive 50, particularly as an electrical embodiment of the auxiliary drive.
  • the control device 110 includes an input interface ⁇ 110, the (70 user input interface 60 or ⁇ power control) receives the power specification.
  • the upper, directed to the input interface 110 arrow represents the power setting, while the two lower arrows reflect the drive speed of the drive crank and the output speed of the driven gear. It can be provided that the input interface 110 processes these signals (by amplifying, converting, timing and / or discretizing the values,).
  • the input speed and the output speed are transmitted to a divider 120 of the control device 100, which generates a ratio between the two speeds.
  • a ratio of the rotational speeds is generated at two different ⁇ , in particular successive times, whereby a temporal change of the ratio can be determined.
  • the control device comprises a comparator 130, which compares conditions which are generated at different time ⁇ points of the divider 120 and compares the conditions, concerning the speed, which were to be detected at different times on the output gear 30 and the drive crank 20.
  • the control device 100 further comprises a subtracter 140, which is connected downstream of the comparator, and subtracts an amount from the power setting (see dashed arrow).
  • Subtracter 140 is configured to subtract the amount from the power preset when upstream comparator 130 detects a shift.
  • the comparator 130 may output a signal upon a detected change, causing the subtractor to subtract the amount, the subtractor not subtracting the amount from the power specification if the comparator does not detect a shift, or if there is no signal to the subtracter 140 in that a gear change as ⁇ gives.
  • the subtractor 140 is followed by a power stage 112, which converts the (by the amount decreased or not decreased) output by the subtractor 140 output.
  • the power stage 112 supplies the electric motor 110 with an electric power corresponding to the output signal of the subtracter 140.
  • the components 120, 130 and 140 may be implemented as program code which runs on a processor and thereby realizes the divider, the comparator and possibly also the subtractor.
  • the subtractor 140 reduces the power setting only when a switching operation has been detected, in particular only during a time window in which the switching operation is.
  • the length of the time window can be specified.
  • the power command from the subtractor 140 can be reduced, wherein the subtractor does not reduce the power setting, if no change in the ratio before ⁇ .

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes (40) beschrieben, dass das Getriebe eines Fahrrads (10) darstellt. Es wird eine Antriebsdrehzahl einer Antriebskurbel (20) sowie einer Abtriebsdrehzahl eines Abtriebsrads (30) erfasst. Der Schaltvorgang wird festgestellt, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl zur Antriebsdrehzahl ändert. Weiterhin wird ein Verfahren zur Leistungssteuerung eines Hilfsantriebs (50) eines Fahrrads (10) beschrieben, bei dem wie vorangehend beschrieben ein Schaltvorgang erfasst wird. Die Leistungsvorgabe wird verringert und als Soll-Leistung einem Hilfsantrieb (50) zugeführt, wenn erfasst wird, dass ein Schaltvorgang durchgeführt wird. Schließlich wird ein Fahrradantrieb (150) mit einer Steuerungsvorrichtung (100) und Elektromotor (102) beschrieben, wobei der Fahrradantrieb (150) zur Ausführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs eines Schaltge¬ triebes eines Fahrrads, Verfahren zur Leistungssteuerung eines Hilfsantriebs eines Fahrrads sowie elektrischer Fahrradantrieb
Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrisch unterstützten oder elektrisch betriebenen Fahrräder (beispielsweise sogenannte E-Bikes und Pedelecs) und insbesondere das Gebiet der Leistungssteuerung des Elektroantriebs derartiger Fahrräder.
Es ist bekannt, etwa zur Geräuschvermeidung oder zur Verringerung mechanischer Belastungen während eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes eines Fahrrads das Antriebsdrehmoment eines elektrischen Fahrradantriebs zu verringern. Dies ist bei¬ spielsweise in der Druckschrift WO 2010/066511 AI beschrieben ist, wobei das dort beschriebene System auf einer zentralen Steuerung basiert, die den Schaltvorgang auslöst und auch das Antriebsmoment steuert. Dieser Ansatz geht somit von einer Steuerungsstruktur aus, bei der der Gangwechsel vollständig automatisiert ist und ausschließlich von der zentralen Steuerung ausgelöst wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich ein Schaltvorgang in einem Antriebssystem eines Fahrrads erfassen lässt, bei dem nicht das von einer zentralen Steuerung abgegebene Schaltsignal zur Erfassung eines Schaltvorgangs verwendet wird, etwa um Variationsmög¬ lichkeiten bei der Steuerungsstruktur vorzusehen, oder auch um eine redundante Schaltvorgangerfassung zu Verfügung zu haben.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren sowie durch den elektrischen Fahrantrieb gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Es wird ein Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes beschrieben, dass das Getriebe eines Fahrrads darstellt. Es wird eine Antriebsdrehzahl einer Antriebskurbel sowie einer Abtriebsdrehzahl eines Abtriebsrads erfasst. Der Schaltvorgang wird festgestellt, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl zur Antriebsdrehzahl ändert.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Leistungssteuerung eines Hilfsantriebs eines Fahrrads beschrieben, bei dem wie voran- gehend beschrieben ein Schaltvorgang erfasst wird. Die Leis¬ tungsvorgabe (welche einer Drehmomentvorgabe bzw. einer Mo¬ torleistungsvorgabe entsprechen kann) wird verringert und als Soll-Leistung einem Hilfsantrieb zugeführt, wenn erfasst wird, dass ein Schaltvorgang durchgeführt wird.
Schließlich wird ein Fahrradantrieb mit einer Steuerungsvorrichtung und Elektromotor beschrieben, wobei der Fahrradantrieb zur Ausführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
Die hier beschriebene Herangehensweise ermöglicht die Redu¬ zierung des Drehmoments im Falle eines Schaltvorgangs, ohne dass eine zentrale Steuerung oder ein entsprechender Steuerbefehl vorliegt. Dies ermöglicht beispielsweise die Realisierung der Drehmomentreduktion, wenn der Schaltvorgang manuell betätigt wird. Da ein Großteil der Benutzer gewöhnt ist, den Schaltvorgang selbst durchzuführen und ein automatisierter Schaltvorgang bei Fahrrädern zunächst irritierend wirkt, erlaubt das hier be¬ schriebene Verfahren und der hier beschriebene Fahrradantrieb die Benutzung eines Fahrrads in gewohnter Weise. Gleichzeitig werden Geräusche beim Schaltvorgang verringert, die auftreten, wenn der elektrische Antrieb zugeschaltet ist. Darüber hinaus ist der Verschleiß verringert und ein Ruck, der während dem
Schaltvorgang auftreten kann, ist stark reduziert, wodurch das Fahrgefühl weiter verbessert wird. Weiterhin sind keine Sensoren an einem Gangwahlschalter oder an dem Schaltgetriebe selbst erforderlich . Zudem kann mit der hier beschriebenen Herangehensweise ohne weiteres ein Fahrrad ohne weiteres mit elektrischen Antrieb nachgerüstet werden, insbesondere mit einem Nachrüstsatz , der keine zentrale Steuerung für das Schaltgetriebe oder zusätzliche Sensoren am Schaltgetriebe oder an dem zugehörigen Gangwahlschalter aufweist, sondern für Fahrräder, bei denen das
Schaltgetriebe und deren manuelle Ansteuerung im Wesentlichen beibehalten wird. Zudem kann die hier beschriebene Herange¬ hensweise realisiert werden ohne zusätzliche Sensoren. Vielmehr sind zur Umsetzung lediglich Sensoren notwendig, die ohnehin in einem elektrischen Fahrradantrieb vorgesehen sind.
Es ist vorgesehen, dass ein Schaltvorgang detektiert wird, indem die Antriebsdrehzahl einer Antriebskurbel des Fahrrads ermittelt wird und in Bezug gesetzt wird zu der Abtriebsdrehzahl eines Abtriebsrads, üblicherweise des Hinterrads des Fahrrads. Diese Beziehung gibt das Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes wieder, so dass eine Änderung dieser Beziehung auch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes bedeutet. Der Schaltvorgang wird somit erfasst, wenn sich der Bezug zwischen Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl ändert bzw. einen Sprung aufweist .
Es wird daher ein Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes eines Fahrrads beschrieben, bei dem eine Antriebsdrehzahl einer Antriebskurbel des Fahrrads erfasst wird. Die Antriebsdrehzahl wird mittels eines Drehzahlsensors erfasst, der die Drehbewegung der Antriebskurbel ermittelt. Dieser Drehzahlsensor erfasst die Drehzahl der Welle, die von der Antriebskurbel bewegt wird, insbesondere die Drehzahl einer Kurbelwelle, an der die Antriebskurbel bzw. Antriebskurbeln befestigt sind. Dieser Drehzahlsensor kann ferner verwendet werden, um den Aktivierungszustand eines Elektroantriebs zu steuern, etwa bei Pedelecs oder bei E-Bikes. Der Drehzahlsensor kann ein optischer Drehzahlsensor, ein elektromechanischer
Drehzahlsensor oder ein Potentiometer-Drehzahlsensor sein und kann insbesondere als Winkelgeber ausgebildet sein. „
Eine Abtriebsdrehzahl eines Abtriebsrads des Fahrrads wird erfasst, vorzugsweise mittels eines Drehzahlsensors, der aufgrund Ausgestaltung bzw. Anordnung eingerichtet ist, die Drehzahl des Abtriebsrads zu ermitteln, und der insbesondere an dem Abtriebsrad vorgesehen ist. Die Abtriebsdrehzahl kann auch mittelbar über die Geschwindigkeit des Fahrrads ermittelt werden, etwa wenn bereits ein Geschwindigkeitsmesser vorgesehen ist, wobei sich die Drehzahl in bekannter Weise aus der Geschwindigkeit des Fahrrads und dem Durchmesser bzw. dem Umfang des Abtriebsrads ergibt.
Die Antriebskurbel ist bewegungsübertragend mit dem Abtriebsrad über das Schaltgetriebe und insbesondere über eine Kette oder über einen Riemen verbunden. Die Kette bzw. der Riemen können als Teil des Schaltgetriebes angesehen werden, da ihre Position das Übersetzungsverhältnis bestimmt. Mit anderen Worten überträgt das Schaltgetriebe die Drehbewegung der Antriebskurbel an das Abtriebsrad. Das Schaltgetriebe gibt hierbei ein Überset¬ zungsverhältnis zwischen den Drehzahlen der Antriebskurbel und des Abtriebsrads vor. Diese Übersetzung kann stufenweise verändert werden. Bei einem Schaltvorgang wird das Überset¬ zungsverhältnis des Schaltgetriebes von einem ersten Wert auf einen zweiten, dazu verschiedenen Wert geändert, wobei eine endliche Anzahl von Übersetzungsstufen vorgesehen ist. Jede Übersetzungsstufe ist ein Übersetzungsverhältnis zugeordnet, wobei sich die Übersetzungsverhältnisse bei jedem Schaltvorgang in Stufen ändern lassen.
Ein Schaltvorgang wird festgestellt, wenn sich das Verhältnis von erfasster Abtriebsdrehzahl und erfasster Antriebsdrehzahl ändert. Das Verhältnis von erfasster Abtriebsdrehzahl zu erfasster Antriebsdrehzahl ist insbesondere der Quotient aus Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl oder dessen Kehrwert . Wenn der Schaltvorgang festgestellt wird, dann wird insbesondere ein Signal erzeugt, das angibt, dass ein Schaltvorgang vorliegt. Hierbei entspricht der Zeitpunkt der Erzeugung dieses Signals vorzugsweise dem Zeitpunkt, an dem der Schaltvorgang auftritt, oder das Signal gibt ferner einen Wert wieder, der den Zeitpunkt wiedergibt, an dem der Schaltvorgang aufgetreten ist. Dieses Signal kann insbesondere elektrisch oder elektronisch sein, und kann ferner ein Analog- oder als Digitalsignal sein. Das Signal ist vorzugsweise ein Binärsignal mit zwei Zuständen, wobei sich der Zustand bei der Erfassung des Schaltvorgangs auf den anderen Zustand ändert, um dort zu verbleiben, oder sich der Zustand nur temporär ändert, um einen kurzen Schaltpuls darzustellen. Zudem kann das Signal eine Schaltstufe des Schaltgetriebes und/oder ein Übersetzungsverhältnis wiedergeben .
Bevorzugt wird der Schaltvorgang festgestellt, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl um einen Ist-Änderungsbetrag ändert, der größer als ein vorgegebener Schwellen-Änderungsbetrag ist. Dadurch werden durch Unge- nauigkeiten oder durch schwankende Betriebsparameter des Fahrrads erzeugte Schwankungen im Verhältnis von Ab¬ triebsdrehzahl zu Antriebsdrehzahl herausgefiltert. Hierbei bildet der Ist-Änderungsbetrag einen Toleranzbereich, der überwunden werden muss, um einen Schaltvorgang festzustellen. Mit anderen Worten bildet der Ist-Änderungsbetrag einen To¬ leranzwert, innerhalb dem Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl schwanken können, ohne dass ein Schaltvorgang festgestellt wird. Der Ist-Änderungsbetrag ist vorzugsweise deutlich kleiner als die Unterschiede zwischen den Übersetzungsverhältnissen des Schaltgetriebes, und ist insbesondere kleiner als ein Viertel, ein Drittel, ein Fünftel, ein Zehntel oder ein Zwanzigstel des kleinsten Unterschiedes aller Unterschiede zwischen den
Übersetzungsverhältnissen des Schaltgetriebes. Alternativ oder in Kombination hierzu kann ein festgestellter Schaltvorgang erst dann weitergegeben werden, wenn das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl nach der Änderung des Verhältnisses für eine MindestZeitdauer konstant bzw. innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs bleibt. Dadurch können durch Störungen verursachte Spitzen in den
Signalen der Drehzahlsensoren herausgefiltert werden. Zudem kann die Abtriebsdrehzahl und/oder die Antriebsdrehzahl tiefpass- gefiltert werden, um temporäre Fehlereinflüsse zu unterdrücken. Ferner kann das Signal, welches den Schaltvorgang wiedergibt, tiefpassgefiltert werden, um diesen Zweck zu erreichen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Schaltvorgang festgestellt wird, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl ändert und ferner sich während diesem Feststellen das Fahrrad bewegt bzw. die Antriebskurbel bewegt wird. Mit anderen Worten wird der Schaltvorgang festgestellt, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl ändert und ferner während dem Ändern dieses Verhältnisses die Ab¬ triebsdrehzahl und/oder die Antriebsdrehzahl über einen Mindestwert liegen. Dadurch werden Fehlmessungen vermieden, die entstehen können, wenn das Fahrrad keine ausreichende Ge¬ schwindigkeit hat oder wenn die Antriebskurbel nicht bewegt wird. Der Mindestwert wird hierbei vorgegeben. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Schaltvorgang nur dann durch Betrachtung des Verhältnisses festgestellt wird, wenn ein Ge¬ schwindigkeitssignal von einem Geschwindigkeitsmesser über einen Mindestwert liegt und/oder wenn der elektrische Fahr- radantrieb aktiviert ist bzw. der elektrische Fahrradantrieb des Fahrrads kinetische Leistung erzeugt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Schaltvorgang festgestellt wird, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und An- triebsdrehzahl ändert und während dem Ändern dieses Verhält¬ nisses eine Kraft auf die Antriebskurbel ausgeübt wird. Mit anderen Worten wird der Schaltvorgang anhand der Änderung des Verhältnisses festgestellt, wenn während dem Ändern des Ver¬ hältnisses an der Antriebskurbel oder an dem Abtriebsrad ein Drehmoment erfasst wird oder ausgeübt wird, das ein Mindest¬ drehmoment übersteigt. Hierbei ist das Mindestdrehmoment vorzugsweise vorgegeben. Ferner kann vorgesehen sein, dass bei Freilaufbetrieb kein Motoreingriff (Soll-Drehmoment = 0) er¬ folgt .
Die Abtriebsdrehzahl des Abtriebsrads des Fahrrads wird vor¬ zugsweise erfasst mittels eines Drehzahlsensors. Dieser
Drehzahlsensor erfasst die Drehbewegung des Abtriebsrads. Ferner kann die Abtriebsdrehzahl mittels eines Geschwindigkeitssensors oder eines anderen Geschwindigkeitsmessers zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrrads ermittelt werden. Der Geschwin¬ digkeitssensor befindet sich hierbei an dem Fahrrad selbst. Weiterhin kann die Abtriebsdrehzahl des Abtriebsrads ermittelt werden durch eine Ortungseinrichtung. Diese Ortungseinrichtung, etwa ein GPS-Empfänger, befindet sich am Fahrrad und ist eingerichtet, durch Ortung des Fahrrads zu verschiedenen Zeitpunkten die Geschwindigkeit des Fahrrads zu übermitteln. Der GPS-Empfänger bzw. die Ortungseinrichtung kann insbesondere in einem Mobilfunkendgerät vorgesehen sein, etwa einem Smartphone . Anstatt eines GPS-Empfängers können auch andere satelliten¬ gestützte oder mobilfunknetzgestützte Ortungseinrichtungen verwendet werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Leistungssteuerung eines Hilfsantriebs eines Fahrrads beschrieben. Der Hilfsantrieb ist hierbei ein elektrischer Fahrradantrieb, beispielsweise wie er hierin beschrieben ist. Zunächst wird das Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs ausgeführt, wie es hierin beschrieben ist. Das Fahrrad, dessen Schaltvorgang des Schaltgetriebes bei der Ausführung dieses Verfahrens erfasst wird, weist ferner den Hilfsantrieb auf. Es wird somit die Leistung desjenigen
Hilfsantriebs gesteuert, der dasjenige Fahrrad antreibt, dessen Schaltvorgang des Schaltgetriebes erfasst wird. Der Hilfsantrieb wirkt mittelbar oder unmittelbar auf das Antriebsrad. Der Hilfsantrieb wirkt insbesondere mittelbar über das Schaltge¬ triebe oder auf das Abtriebsrad oder unmittelbar auf das Abtriebsrad. In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Hilfsantrieb über das Schaltgetriebe auf das Abtriebsrad, insbesondere über eine Kette oder über einen Riemen, der das die Antriebskurbel mit dem Abtriebsrad verbindet.
Es wird eine Leistungsvorgabe (bzw. Drehmomentvorgabe) für den Hilfsantrieb erfasst, insbesondere durch Erfassen einer Be¬ nutzereingabe (etwa an einer Benutzereingabeschnittstelle wie einem Fahrdrehgriff, einem Fahrhebel, einer Taste einer elektronischen Eingabe oder einem berührungsempfindlichen Bildschirm) oder durch Erfassen einer Eingabe, die von einer übergeordnete Steuerung stammt. Eine Soll-Leistung wird er¬ mittelt, die gegenüber der Leistungsvorgabe verringert ist, wenn ein Schaltvorgang festgestellt wird. Die gegenüber der Leis- tungsvorgabe verringerte Soll-Leistung wird vorzugsweise zu dem Zeitpunkt vorgegeben, an dem der Schaltvorgang auftritt. Der Hilfsantrieb wird gemäß der wie beschrieben verringerten Soll-Leistung oder Soll-Drehmoment betrieben, insbesondere während dem Schaltvorgang. Nach dem Abschluss des Schaltvorgangs oder nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Erfassen des Schaltvorgangs kann eine Soll-Leistung vorgesehen werden, die der Leistungsvorgabe entspricht.
Im Rahmen der Vorgabe bzw. des Sollwerts (Soll-Leistung, Soll-Drehmoment,...) soll unter „Leistung" nicht nur die phy¬ sikalische Leistung verstanden werden, sondern auch das
Drehmoment. Da allgemein ein Drehmoment über eine Drehzahl einer Leistung entspricht, kann der Begriff „Leistungs-Vorgabe" gleichermaßen eine vorgegebene physikalische (kinetische) Leistung als auch ein vorgegebenes Drehmoment betreffen. Ferner kann der Begriff „Soll-Leistung" gleichermaßen eine physikalische (kinetische) Soll-Leistung als auch ein vorgegebenes Soll-Drehmoment betreffen. Während die Vorgabe an einer
Schnittstelle eingegeben wird, betreffen die Soll-Größen eine nachgeschaltete Regelung (oder Steuerung) . Eine Soll-Größe (gemäß der ein Antrieb angesteuert wird) kann wie hier be¬ schrieben von der Vorgabe abweichen, insbesondere bei einem Schaltvorgang . Die Soll-Leistung kann stufenartig oder gemäß einem vorgegebenen stetigen Verlauf verringert werden. Zudem kann die Soll-Leistung nach dem Schaltvorgang bzw. nach dem Verstreichen der sog. Zeitdauer sprungartig erhöht werden oder gemäß einem vorge¬ gebenen stetigen Verlauf erhöht werden auf die Leistungsvorgabe. Der stetige Verlauf kann insbesondere eine Rampe sein oder kann ein stetiger Verlauf sein, dessen erste zeitliche Ableitung ebenfalls stetig ist. Es ist ferner vorgesehen, dass der Hilfsantrieb gemäß einer Soll-Leistung betrieben wird, die der Leistungsvorgabe ent¬ spricht, wenn sich das Verhältnis von erfasster Abtriebsdrehzahl und erfasster Antriebsdrehzahl nicht ändert. Dadurch ist ge- währleistet, dass außerhalb eines Zeitfensters, in dem der Schaltvorgang liegt, der Hilfsantrieb gemäß Leistungsvorgabe betrieben wird. Wie bereits bemerkt wird nur dann ein
Schaltvorgang festgestellt, wenn sich das genannte Verhältnis der Drehzahlen sich wesentlich ändert bzw. einen Wert außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht oder für eine Zeitdauer ändert vorliegt, die länger als eine vorgegebene Minimalzeitdauer ist. Andernfalls wird kein Schaltvorgang festgestellt . Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Hilfsantrieb gemäß der entsprechenden Soll-Leistung durch Zuführen elektrischer Leistung als Soll-Leistung zu einem Elektromotor betrieben wird. Dieser Elektromotor entspricht dem Hilfsantrieb. Der Hilfs¬ antrieb treibt vorzugsweise das Abtriebsrad über das Schalt- getriebe an. Diese Variante entspricht einer Ausführung, bei der der Hilfsantrag ein elektrischer Hilfsantrieb ist und als Elektromotor realisiert ist. Die Soll-Leistung wird dann als elektrische Leistung diesem Hilfsantrieb zugeführt. Vorzugsweise wird die Leistungsvorgabe für den Hilfsantrieb erfasst durch Erfassen eines Eingabesignals eine Benutzer¬ eingabeschnittstelle. Diese Benutzereingabeschnittstelle kann ein Hebel oder ein Drehgriff sein, oder kann auch eine elektronische Eingabeschnittstelle sein, etwa in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms oder einer Bedientaste. Alternativ kann die Leistungsvorgabe erfasst werden durch Erfassen eines Steuersignals einer Leistungssteuerung, die insbesondere der oben genannten übergeordneten Steuerung entsprechen kann. Diese Leistungssteuerung empfängt ein Ein- gabesignal einer Benutzereingabeschnittstelle und verarbeitet diese, um die an den Hilfsantrieb zu leitende Leistung zu steuern. Im letztgenannten Fall kann das Eingabesignal der Benutzereingabeschnittstelle, die wie vorangehend erwähnt ausgestattet sein kann, ein Fahrmodus sein, etwa eine Unterstützungsstufe oder ähnliches (beispielsweise Grad 1, 2 oder 3 der Unterstüt¬ zungsstärke) , wobei diese Unterstützungsstufe von der Leis¬ tungssteuerung weiterhin verarbeitet wird, um die elektrische Leistung des Hilfsantriebs zu steuern, vorzugsweise direkt anzusteuern. Im erstgenannten Fall, bei dem die Leistungsvorgabe direkt von der Benutzereingabeschnittstelle erfasst wird, kann das Eingabesignal der Benutzereingabeschnittstelle unmittelbar die Leistung wiedergeben, mit der der Hilfsantrieb anzusteuern ist. Beispielsweise bei Fahrrädern mit Hilfsantrieb wie Pedelecs wird die Soll-Leistung in Abhängigkeit vom Pedaldrehmoment und/oder von der Pedaldrehzahl eingestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der hier beschriebenen Herange- hensweise wird ein elektrischer Fahrradantrieb mit einer
Steuerungsvorrichtung und einem nachgeschalteten Elektromotor vorgesehen. Die Steuerungsvorrichtung steuert die Leistung des Elektromotors. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Einga¬ beschnittstelle und/oder vorzugsweise auch eine Mess- Schnittstelle, insbesondere für das Pedaldrehmoment und/oder für die Pedaldrehzahl, um diese Größen (n) bei der Ermittlung der Soll-Leistung bzw . des Soll-Drehmoments zu berücksichtigen . Die Eingabeschnittstelle ist insbesondere eine Schnittstelle für elektrische Signale. Die Eingabeschnittstelle ist eingerichtet zum Empfang einer Antriebsdrehzahl, einer Abtriebsdrehzahl und/oder einer Leistungsvorgabe. Die Antriebsdrehzahl, die Abtriebsdrehzahl sowie die Leistungsvorgabe können als analoges oder digitales Signal vorgesehen sein, so dass die Eingangs¬ schnittstelle der Steuerungsvorrichtung zum Empfang eines derartigen Signals eingerichtet ist.
Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner einen Dividierer. Dieser Dividierer ist zum Bilden des Verhältnisses der an der Eingangsschnittstelle anliegenden Abtriebsdrehzahl und der an der Eingangsschnittstelle anliegenden Antriebsdrehzahl ausgebildet. Hierzu kann ein Dividierer zwei Eingänge aufweisen, die mit der Eingangsschnittstelle verbunden sind, insbesondere zum Empfang der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl. Der Dividierer ist eingerichtet, das Verhältnis von Antriebsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl oder des Kehrwertes hiervon zu bilden.
Ferner umfasst die Steuerungsvorrichtung einen Vergleicher. Dieser ist dem Dividierer nachgeschaltet. Der Vergleicher ist eingerichtet zum Vergleichen von Verhältnissen, die zu unterschiedlichen Zeiten vom Dividierer gebildet werden. Hierzu kann der Vergleicher beispielsweise einen Speicher aufweisen, um ein Verhältnis zu speichern, das mit einem Verhältnis, das einem späteren Zeitpunkt zugeordnet ist, verglichen wird. Ferner kann der Vergleicher eingerichtet sein, eine zeitliche Ableitung der Verhältnisse zu bilden, um dadurch einen Vergleich von Verhältnissen zu unterschiedlichen Zeiten zu bilden. Der Vergleich ergibt sich durch die zeitliche Ableitung, wobei in diesem Fall der nachgeschaltete Subtrahierer (wie im Weiteren näher erläutert) bei einer zeitlichen Ableitung, die über einem Wert liegt, die Soll-Leistung als die Leistungsvorgabe abzüglich des Betrags erstellt. Die Ausgabe des Vergleichers gibt ein Signal ab, das einen festgestellten Schaltvorgang wiedergibt. Ein Ergebniswert des Vergleichers, der über einem vorgegebenen Schwellwert liegt (bzw. der länger als eine Mindestdauer über dem Schwellwert liegt) entspricht einem festgestellten Schaltvorgang. Liegt der Ergebniswert nicht über dem Schwellwert, entspricht dies dem Zustand „kein Schaltvorgang". Das hier beschriebene Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs wird mit dem hier be¬ schriebenen Dividierer und dem Vergleicher realisiert. Der Vergleich gibt wie beschrieben ein Signal ab, das einen festgestellten Schaltvorgang wiedergibt.
Im Weiteren sind Komponenten der Steuerungsvorrichtung beschrieben, mit dem die Steuerungsvorrichtung in der Lage ist, zudem das hier beschriebene Verfahren der Leistungssteuerung zu realisieren.
Die Steuerungsvorrichtung umfasst gemäß diesem Aspekt zudem einen Subtrahierer. Dieser ist dem Vergleicher nachgeschaltet. Der Subtrahierer kann zwei Eingänge aufweisen, die mit einem Ausgang des Vergleichers verbunden sind, an dem der Vergleicher ein Vergleichsergebnis abgibt. Der Subtrahierer ist zum Sub¬ trahieren eines Betrags von der Leistungsvorgabe eingerichtet. Dieser Betrag kann vorgegeben sein, entweder durch eine Konstante, etwa innerhalb der Steuerungsvorrichtung oder in einem mit der Steuerungsvorrichtung verbundenen Speicher, oder kann von einer weiteren Steuerungseinheit des elektrischen Fahrradantriebs vorgegeben werden. Insbesondere kann der Betrag, um den die Leistungsvorgabe verringert wird, von den Schaltstufen abhängen, zwischen denen das Schaltgetriebe wechselt. Das hierin beschriebene Verfahren zur Leistungssteuerung sieht vor, dass die Soll-Leistung gegenüber der Leistungsvorgabe um diesen Betrag verringert wird. Auch hierbei kann der Betrag wie vo- rangehend beschrieben vorgesehen sein.
Insbesondere hängt der Betrag, um den die Soll-Leistung gegenüber der Leistungsvorgabe verringert wird, von den Schaltstufen bzw. den Übersetzungsverhältnissen ab, zwischen denen das Schalt- getriebe wechselt. Der Betrag kann mit der Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen oder mit dem Verhältnis dieser Übersetzungsverhältnisse steigen oder fallen. Insbesondere kann der Betrag auch von der Abtriebsdrehzahl oder von der Antriebsdrehzahl und insbesondere von einem Drehmoment an der Antriebskurbel abhängen. Je größer die genannte Drehzahl oder das Drehmoment ist, desto größer kann der Betrag vorgesehen sein, um den die Soll-Leistung gegenüber der Leistungsvorgabe verringert ist. Alternativ kann bei einem größeren Drehmoment oder bei einer größeren Drehzahl auch ein kleinerer Betrag vorgesehen sein, als bei einem kleineren Drehmoment oder bei einer kleineren Drehzahl . Schließlich kann eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld vor¬ gesehen sein, dass einen Betrag zumindest einer der vorliegenden Größen zuordnet: die Abtriebsraddrehzahl, die Antriebsrad¬ drehzahl, die Differenz oder das Verhältnis der Überset- Zungsverhältnisse, die beim Schaltvorgang geändert werden, das Übersetzungsverhältnis oder die Getriebestellung des Schalt¬ getriebes vor dem Schaltvorgang, das Übersetzungsverhältnis oder die Getriebestellung nach dem Schaltvorgang, die Leistungs- vorgäbe für den Hilfsantrieb und/oder Wertepaare, die von Getriebestellungen des Schaltgetriebes vor dem Schaltvorgang als er erste Wert der Paare und die Getriebestellung nach dem Schaltvorgang als der zweite Wert der Paare. Der Betrag kann insbesondere normiert sein auf eine aktuelle Leistungsvorgabe oder auf andere Betriebsparameter, wie sie vorangehend genannt sind .
Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Leistungsstufe. Diese ist dem Subtrahierer nachgeschaltet. Die Leistungsstufe umfasst einen Eingang, der mit einem Ausgangssubtrahierer verbunden ist, an dem die Leistungsvorgabe anliegt, welche um den genannten Betrag verringert ist. Die Leistungsendstufe ist eingerichtet, den Elektromotor mit elektrischer Leistung zu versorgen. Der Betrag der elektrischen Leistung, mit dem der Elektromotor versorgt wird, entspricht der vom Subtrahierer abgegebenen Leistungsvorgabe. Diese ist, wie bereits bemerkt, um den genannten Betrag verringert und bildet den Sollwert mit dem der Elektromotor angesteuert wird bzw. bildet den Sollwert, mit dem der Elektromotor als Leistungs-Zielvorgabe geregelt wird.
Die Steuerungsvorrichtung kann teilweise oder vollständig durch analoge und/oder digitale, festverdrahtete Bauelemente rea¬ lisiert werden. Hierbei definieren die Bauelemente und deren Verschaltung die genannten Funktionen. Alternativ oder in
Kombination hierzu kann ein Prozessor vorgesehen sein, insbesondere ein Mikroprozessor, auf dem ein Programm abläuft, welches die genannten Funktionen bzw. sog. Einheiten realisiert. Insbesondere kann der Dividierer, der Vergleicher und der
Subtrahierer in Form von Programmabschnitten vorgesehen sein, die auf einen Prozessor ablaufen. Die Eingangsschnittstelle ist eine Schnittstelle für elektrische Signale, und kann insbe¬ sondere eine digitale Eingangsschnittstelle sein oder kann von einer Analog/Digital-Wandler gebildet sein. Dieser Wandler kann insbesondere Teil dieses genannten Prozessors sein. Zwischen Subtrahierer und Leistungsstufe kann eine weitere Schnittstelle vorgesehen sein, die insbesondere für elektrische Signale ausgestaltet ist. Ferner kann diese Schnittstelle als Digi- tal/Analog-Wandler vorgesehen sein, mit dem ein vom Subtrahierer geliefertes digitales Signal an die Leistungsstufe übertragen wird. Die Leistungsstufe kann einen Strom, eine Spannung und/oder ein Pulsweitenverhältnis als Leistungssignal abgeben, das der elektrischen Leistung entspricht, welche wiederum äquivalent zu der Leistungsvorgabe ist.
Das Schaltgetriebe ist insbesondere eine Kettenschaltung, wie sie für Fahrräder allgemein bekannt ist. Alternativ ist das Schaltgetriebe eine Nabenschaltung oder einer Tretlagerschaltung. Die kinetische Leistung kann von der Antriebskurbel auf das Abtriebsrad mittels einer Kette oder eines Riemens übertragen werden.
Das Schaltgetriebe kann mechanisch (etwa über einen Bowdenzug) oder elektrisch mit einem Gangwahlschalter verbunden sein, an dem der Benutzer eine gewünschte Schaltzustand (und damit Über¬ setzung) eingeben kann. Der Schaltzustand wird auch als
Schaltposition bezeichnet. Dieses Signal kann elektrisch an einen elektromechanischen Aktuator übermittelt werden, der den Schaltzustand gewünschten Schaltzustand des Schaltgetriebes einstellt, oder kann auf mechanische Weise an einem mechanischen Aktuator übertagen werden, der den gewünschten Schaltzustand einstellt. Der Aktuator kann als Teil des Schaltgetriebes angesehen werden. Der Gangwahlschalter kann (insbesondere zur mechanischen Schaltzustandeingabe) ein Hebel oder ein drehbarer Ring sein, oder kann (insbesondere zur elektrischen/elektronischen Schaltzustandeingabe) eine Taste, ein elektrischer Schalter oder ein Eingabesymbol eines berührungsempfindlichen Bildschirms sein, über das eine Schaltzu¬ stand-Benutzereingabe eingegeben werden kann.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt ein Fahrrad und dient zur näheren Erläuterung der hier beschriebenen Verfahren und der Funktionsweise des hier beschriebenen Fahrradantriebs; und Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des hier beschriebenen Fahrradantriebs und dient ferner zur Erläuterung der hier beschriebenen Verfahren. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das in Figur 1 dargestellte Fahrrad 10 weist eine Antriebskurbel 20 auf, an deren Ende Pedale vorgesehen sind, die in bekannter Weise betätigt werden. Ein Drehzahlsensor 22 an der An- triebskurbel 20 erfasst die Drehzahl bzw. die Drehbewegung der Antriebskurbel. Als Drehzahlsensor wird insbesondere ein Winkelgeber vorgesehen. Das Fahrrad umfasst ferner ein Abtriebsrad 30, welches in der Figur 1 als Hinterrad dargestellt ist. Zur Erfassung der Bewegung bzw. der Drehzahl des Ab- triebsrads ist ein Drehzahlsensor 32 vorgesehen. Während der Drehzahlsensor 22 zur Erfassung der Drehbewegung der Antriebskurbel 20 an der Antriebskurbel vorgesehen ist, befindet sich der Drehzahlsensor 32 des Abtriebsrads am Abtriebsrad selbst. Der Drehzahlsensor 32 kann ein Winkelgeber sein oder ist ein gegenüber dem Abtriebsrad feststehender induktiver oder magnetischer Sensor, der das Passieren einer magnetischen Markierung erfassen kann. Der Drehzahlsensor 32 kann ferner ein optischer Drehzahlsensor sein, der optische Markierungen am Abtriebsrad erfassen kann.
Ein Drehmomentsensor (der an der Stelle vorgesehen sein kann, wie es Bezugszeichen 32 darstellt) in der Kurbelwelle oder an der Kurbel misst das vom Fahrer erbrachte Pedaldrehmoment. Der Drehmomentsensor kann über eine Messschnittstelle angeschlossen sein. Ferner kann der Drehzahlsensor 22 über die Messschnittstelle angeschlossen sein. Über die Messschnittstelle kann das Pedaldrehmoment und/oder die Pedaldrehzahl an eine Leistungssteuerung 70 angegeben werden, so dass die Leistungssteuerung 70 das Soll-Drehmoment oder die Soll-Leistung gemäß dieser Eingabegrößen ermittelt . Die Messschnittstelle kann topologisch an der Stelle vorgesehen sein, an der die Benutzereingabeschnittstelle 60 dargestellt ist, d.h. dem Antrieb 50 vorgeschaltet. Die Messschnittstelle kann physisch an der Drehzahlkurbel, an einem Sensor an der Drehzahlkurbel (etwa Drehzahlsensor 22) oder an einer Leistungssteuerung 70 oder Benutzereingabeschnittstelle 60 vorgesehen sein und/oder kann elektrisch mit dem Drehzahlsensor 22 verbunden (bzw. diesem nachgeschaltet) sein. Die Messschnittstelle kann an der Stelle vorgesehen sein, an der die Eingangsschnittstelle 110 in Figur 2 dargestellt ist. Die Eingangsschnittstelle bzw. die Benut¬ zereingabeschnittstelle kann von der Messschnittstelle rea¬ lisiert sein.
Die Antriebskurbel 20 bewegt ein vorderes Kettenblatt, dessen Bewegung über eine Kette an ein hinteres Kettenblatt 40 übertragen wird. Das hintere Kettenblatt 40 ist drehmoment¬ übertragend mit dem Abtriebsrad 30 verbunden ist (vorzugsweise über einen Freilauf) . Zwischen der Antriebskurbel 20 und dem Abtriebsrad 30 ist ein Schaltgetriebe 40 vorgesehen, über das ein Kettenblatt am Abtriebsrad und/oder ein Kettenblatt an der Antriebskurbel 20 gewählt werden kann. Da die Kettenblätter an dem Abtriebsrad 30 und gegebenenfalls auch die Kettenblätter an der Antriebskurbel 20 jeweils in bekannter Weise unter¬ schiedliche Durchmesser aufweisen, ergeben sich bei unterschiedlichen Kettenblättern unterschiedliche Übersetzungs¬ verhältnisse, d. h. unterschiedliche Schaltzustände . Das Schaltgetriebe kann somit als Kettenschaltung mit mehreren Kettenblättern an dem Abtriebsrad oder auch an der Antriebskurbel ausgebildet sein. Da auch Nabenschaltungen als Schaltgetriebe in Betracht kommen, ist das Schaltgetriebe 40 lediglich symbolhaft am Hinterrad dargestellt, wobei der Verlauf der in Figur 1 dargestellten Kette nicht an die Art des Schaltgetriebes 40 angepasst ist, zumal es sich in Figur 1 lediglich um eine symbolhafte Darstellung handelt.
Das Fahrrad 10 der Figur 1 umfasst ferner einen Hilfsantrieb 50, der mit gestrichelter Linie lediglich symbolhaft dargestellt ist. Der Hilfsantrieb 50 erzeugt ein Drehmoment bzw. eine kinetische Leistung, die über die in Figur 1 dargestellte Kette an das Abtriebsrad 30 übertragen wird. Der Hilfsantrieb 50 ist über das Schaltgetriebe 40 mit dem Abtriebsrad 30 verbunden ist. Das Fahrrad umfasst zudem einen Gangwahlschalter 42, mit dem ein Schaltvorgang des Schaltgetriebes 40 ausgelöst werden kann bzw. mit dem der Schaltzustand des Schaltgetriebes 40 eingestellt werden kann. Ferner ist eine Benutzereingabeschnittstelle 60 vorgesehen, über die die Leistung des Hilfsantriebs 50 geregelt wird. Die Benutzereingabeschnittstelle kann insbesondere durch die Messschnittstelle realisiert sein. Über die Mess¬ schnittstelle bzw. den oder die daran angeschlossenen Sensoren (etwa ein Drehmomentsensor an der Pedalkurbel 20, der ein Pedal-Antriebsdrehmoment ermittelt) oder der Drehzahlsensor 22) kann der Benutzer eine Leistungs- oder Drehmomentanforderung eingeben. Die Benutzereingabeschnittstelle 60 und der Gang¬ wahlschalter 42 werden in der Figur 1 von unterschiedlichen Geräten vorgesehen, können jedoch auch integriert sein, wobei bei einer integrierten Lösung unterschiedliche Elemente zur
Gangeingabe und zur Eingabe der Leistungsvorgabe verwendet werden .
Eine optionale Leistungssteuerung 70 kann vorgesehen sein, die zunächst eine Eingabe von der Benutzereingabeschnittstelle 60 empfängt, und diese in eine Leistungsvorgabe (als Signal) umwandelt, die (als Signal) an den Hilfsantrieb 50 übermittelt wird. Die Leistungssteuerung 70 kann von einer Messschnittstelle (oder auch von einer anderen Schnittstelle) angesteuert werden. Wenn die Leistungssteuerung 70 vorgesehen ist, dann kann über die Benutzereingabeschnittstelle ein Fahrmodus eingegeben werden, der ein gewünschtes Fahrverhalten des Hilfsantriebs 50 wie¬ dergibt. In diesem Fall erzeugt die Leistungssteuerung 70 aus dieser Vorgabe und unter Berücksichtigung weiterer Fahrparameter wie Drehmoment, Drehzahl oder ähnliches die konkrete Leistung, die von dem Hilfsantrieb 50 zu erzeugen ist. Falls die Leis¬ tungssteuerung 70 nicht vorgesehen ist, dann kann über die Benutzereingabeschnittstelle 60 die konkrete Leistung einge¬ geben werden. Hierbei kann die Benutzereingabeschnittstelle in einem einfachen Fall ein Wahlhebel zum Einstellen der gewünschten Unterstützungsleistung des Hilfsantriebs 50 sein. Der gestrichelte Pfeil zwischen dem Gangwahlschalter 42 und dem Schaltgetriebe 40 gibt eine Steuerrichtung wieder, wobei das betreffende Signal des Gangwahlschalters 42 elektrisch oder vorzugsweise mechanisch, etwa über einen Bowdenzug, übertragen wird. Der gestrichelte Pfeil zwischen Benutzereingabe¬ schnittstelle und Hilfsantrieb 50 gibt die Steuerrichtung des Hilfsantriebs wieder, wobei von der Benutzereingabeschnitt¬ stelle 60 vorgegeben wird, welche Leistung vom Hilfsantrieb 50 zu erbringen ist, optional über eine Leistungssteuerung 70.
Die Sensoren 22 und 32 erfassen die jeweiligen Drehzahlen (d. h. der Antriebskurbel 20 bzw. Abtriebsrad 30), wobei diese
Drehzahlen zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Tritt eine Änderung dieses Verhältnisses auf, so kann ausgeschlossen werden, dass sich das Übersetzungsverhältnis geändert hat, wodurch ein Schaltvorgang (der diese Änderung bedingt) festgestellt werden kann.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die von der Benutzereingabe- schnittsteile 60 bzw. der Leistungssteuerung 70 abgegebene
Leistungsanforderung an den Hilfsantrieb 50 verringert wird, wenn wie vorangehend beschrieben ein Schaltvorgang festgestellt wird. Die Leistungsanforderung, wie sie von der Benutzereingabeschnittstelle 60 oder der Leistungssteuerung 70 abgegeben wird, wird temporär verringert, insbesondere über ein Zeit¬ fenster, welches den Schaltvorgang umfasst, so dass während dem Schaltvorgang der Hilfsantrieb 50 eine gegenüber der Vorgabe reduzierte Leistung erbringt. Der in Figur 2 dargestellte Fahrradantrieb 150 umfasst eine
Steuerungsvorrichtung 100 sowie ein Elektromotor 110, der von der Steuerungsvorrichtung 100 angesteuert wird. Der Elektromotor 110 erzeugt eine kinetische Leistung, deren Abgabe mit dem Fall 160 symbolhaft dargestellt ist. Der elektrische Fahrradantrieb 150 kann als eine Ausführungsform des Hilfsantriebs 50 angesehen werden, insbesondere als eine elektrische Ausführungsform des Hilfsantriebs . Die Steuerungsvorrichtung 110 umfasst eine Eingangsschnitt¬ stelle 110, die die Leistungsvorgabe (der Benutzereingabe¬ schnittstelle 60 oder der Leistungssteuerung 70) empfängt. Der obere, auf die Eingangsschnittstelle 110 gerichtete Pfeil gibt die Leistungsvorgabe wieder, während die beiden unteren Pfeile die Antriebsdrehzahl der Antriebskurbel und die Abtriebsdrehzahl des Abtriebsrads wiedergeben. Es kann vorgesehen sein, dass die Eingangsschnittstelle 110 diese Signale aufbereitet (durch Verstärken, Wandeln, zeitlich und/oder hinsichtlich der Werte Diskretisieren, ...).
Die Antriebsdrehzahl und die Abtriebsdrehzahl werden einem Dividierer 120 der Steuerungsvorrichtung 100 übermittelt, der ein Verhältnis zwischen den beiden Drehzahlen erzeugt. Ein derartiges Verhältnis der Drehzahlen wird zu zwei unter¬ schiedlichen, insbesondere aufeinanderfolgenden Zeitpunkten erzeugt, wodurch sich eine zeitliche Änderung des Verhältnisses ermittelt lassen kann. Hierzu umfasst die Steuerungsvorrichtung einen Vergleicher 130, der Verhältnisse vergleicht, die zu unterschiedlichen Zeit¬ punkten von dem Dividierer 120 erzeugt werden bzw. der Verhältnisse vergleicht, die Drehzahl betreffend, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten am Abtriebsrad 30 und an der Antriebskurbel 20 zu erfassen waren. Die Steuerungsvorrichtung 100 umfasst ferner einen Subtrahierer 140, der den Vergleicher nachgeschaltet ist, und der einen Betrag von der Leistungsvorgabe (siehe gestrichelter Pfeil) abzieht. Der Subtrahierer 140 ist eingerichtet, den Betrag von der Leistungsvorgabe abzuziehen, wenn der vorgeschaltete Vergleicher 130 einen Schaltvorgang detektiert. Der Vergleicher 130 kann beispielsweise bei einer erfassten Änderung ein Signal abgeben, das dem Subtrahierer zum Subtrahieren des Betrags veranlasst, wobei der Subtrahierer den Betrag nicht von der Leistungsvorgabe abzieht, wenn der Ver- gleicher keinen Schaltvorgang detektiert bzw. an dem Subtrahierer 140 kein Signal anliegt, dass einen Gangwechsel wie¬ dergibt . Dem Subtrahierer 140 ist eine Leistungsstufe 112 nachgeschaltet, welche die von dem Subtrahierer 140 abgegebene (um den Betrag verringerte oder nicht verringerte) Leistungsvorgabe umsetzt. Hierbei versorgt die Leistungsstufe 112 den Elektromotor 110 mit einer elektrischen Leistung, die dem Ausgabesignal des Subtrahierers 140 entspricht.
Insbesondere die Komponenten 120, 130 und 140 können als Programmcode umgesetzt sein, der auf einem Prozessor abläuft und dadurch den Dividierer, den Vergleicher und gegebenenfalls auch den Subtrahierer realisiert.
Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass der Subtrahierer 140 nur dann die Leistungsvorgabe verringert, wenn ein Schaltvorgang detektiert wurde, insbesondere nur während eines Zeitfensters, in dem der Schaltvorgang liegt. Die Länge des Zeitfensters kann vorgegeben sein. Alternativ kann nur dann die Leistungsvorgabe von dem Subtrahierer 140 verringert werden, wenn eine Änderung des Verhältnisses der Abtriebsdrehzahl zur Antriebsdrehzahl ermittelt wird, wobei der Subtrahierer die Leistungsvorgabe nicht verringert, wenn keine Änderung des Verhältnisses vor¬ liegt .
Bezugs zeichenliste
10 Fahrrad
20 Antriebskurbel
22 Drehzahlsensor
30 Abtriebsrad
32 Drehzahlsensor des Abtriebsrads
40 Schaltgetriebe
42 GangwahlSchalter
50 Hilfsantrieb
60 Benutzereingabeschnittstelle
70 LeistungsSteuerung
100 Steuerungs orrichtung
102 Elektromotor
110 Eingangsschnittstelle
120 Dividierer
130 Vergleicher
140 Subtrahierer
112 Leistungsstufe
150 elektrischer Fahrradantrieb
160 Pfeil

Claims

Verfahren zur Erfassung eines Schaltvorgangs eines
Schaltgetriebes (40) eines Fahrrads (10), mit den
Schritten :
Erfassen einer Antriebsdrehzahl einer Antriebskurbel (20) des Fahrrads (10) mittels eines Drehzahlsensors (22), der die Drehbewegung der Antriebskurbel (20) erfasst;
Erfassen einer Abtriebsdrehzahl eines Abtriebsrads (30) des Fahrrads (10), wobei die Antriebskurbel (20) und das Abtriebsrad (30) über das Schaltgetriebe (40) bewe- gungsübertragend verbunden sind; und
Feststellen eines Schaltvorgangs, wenn sich das Ver¬ hältnis von erfasster Abtriebsdrehzahl und erfasster Antriebsdrehzahl ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schaltvorgang festgestellt wird, wenn sich das Verhältnis von
Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl um einen
Ist-Änderungsbetrag ändert, der größer als ein vorgegebener Schwellen-Änderungsbetrag ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaltvorgang festgestellt wird, wenn sich das Verhältnis von Ab¬ triebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl ändert und ferner während dem Ändern dieses Verhältnisses die Ab¬ triebsdrehzahl und/oder die Antriebsdrehzahl über einem Mindestwert liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schaltvorgang festgestellt wird, wenn sich das Verhältnis von Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl ändert und ferner während dem Ändern dieses Verhältnisses an der An¬ triebskurbel (20) oder an dem Abtriebsrad (30) oder an dem Schaltgetriebe (40) ein Drehmoment erfasst wird, das ein vorgegebenes Mindestdrehmoment übersteigt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abtriebsdrehzahl des Abtriebsrads (30) des Fahrrads (10) erfasst wird mittels eines Drehzahlsensors (32), der die Drehbewegung des Abtriebsrads (30) erfasst, mittels eines an dem Fahrrad (10) angebrachten Geschwindigkeitssensors zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrrads, oder mittels einer Geschwindigkeit, die durch eine Ortungs¬ einrichtung ermittelt wird.
Verfahren zur Leistungssteuerung eines Hilfsantriebs (50) eines Fahrrads (10), mit den Schritten:
Ausführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrrad (10), dessen Schaltvorgang des Schaltgetriebes (40) erfasst wird, ferner den Hilfsantrieb (50) aufweist, der mittelbar oder unmit¬ telbar auf das Antriebsrad (30) wirkt;
Erfassen einer Leistungsvorgabe für den Hilfsantrieb (50) ;
Ermitteln einer Soll-Leistung, die gegenüber der Leistungsvorgabe verringert ist, wenn ein Schaltvorgang festgestellt wird, und
Betreiben des Hilfsantriebs (50) gemäß der so verrin¬ gerten Soll-Leistung während dem Schaltvorgang.
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend:
Betreiben des Hilfsantriebs (50) gemäß einer Soll-Leistung, die der Leistungsvorgabe entspricht, wenn sich das Ver¬ hältnis von erfasster Abtriebsdrehzahl und erfasster Antriebsdrehzahl nicht ändert.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, umfassend:
Betreiben des Hilfsantriebs (50) gemäß der entsprechenden Soll-Leistung durch Zuführen elektrischer Leistung als Soll-Leistung zu einem Elektromotor, der den Hilfsantrieb realisiert, und der insbesondere das Abtriebsrad (30) über das Schaltgetriebe (40) antreibt.
9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, umfassend: Erfassen der Leistungsvorgabe für den Hilfsantrieb (50) durch Erfassen eines Eingabesignals einer Benutzereingabeschnittstelle (60) oder durch Erfassen eines Steu¬ ersignals einer Leistungssteuerung (70), die ein Einga- besignal einer Benutzereingabeschnittstelle (60) empfängt und verarbeitet.
Elektrischer Fahrradantrieb (150) mit einer Steuerungs¬ vorrichtung (100) und einem nachgeschalteten Elektromotor (102), wobei die Steuerungsvorrichtung (100) eine Eingangsschnittstelle (110) eingerichtet zum Empfang einer Antriebsdrehzahl, einer Abtriebsdrehzahl sowie einer Leistungsvorgabe umfasst, und
die Steuerungsvorrichtung (100) ferner umfasst:
einen mit der Eingangsschnittstelle (110) ver¬ bundenen Dividierer (120) aufweist, der zum Bilden des Verhältnisses der an der Eingangsschnittstelle anliegenden Abtriebsdrehzahl und der an der Eingangsschnittstelle (110) anliegenden Antriebs¬ drehzahl ausgebildet ist;
einen dem Dividierer (120) nachgeschalteten Vergleicher (130) umfasst, der zum Vergleichen von Verhältnissen eingerichtet ist, die zu unter¬ schiedlichen Zeiten von dem Dividierer (120) gebildet werden;
einen dem Vergleicher (130) nachgeschalteten Subtrahierer (140), der zum Subtrahieren eines Betrags von der Leistungsvorgabe eingerichtet ist; und
eine dem Subtrahierer nachgeschaltete Leistungs¬ stufe (112) umfasst, die eingerichtet ist, den Elektromotor (102) mit einer elektrischen Leistung zu versorgen, deren Betrag der vom Subtrahierer (140) abgegebenen Leistungsvorgabe entspricht.
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