DE102017109048A1

DE102017109048A1 - Elektrofahrrad

Info

Publication number: DE102017109048A1
Application number: DE102017109048.7A
Authority: DE
Inventors: Dan-Mihai Dogariu; Radu Cosgarea
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrrad mit einem ersten Rad 10 und einem zweiten Rad 20, mit einer ersten Traktionsmotoreinheit 1, wobei die erste Traktionsmotoreinheit 1 an dem ersten Rad 10 zum Antrieb des ersten Rades 10 angeordnet ist, mit einer Steuereinheit zum Steuern der ersten Traktionsmotoreinheit 1, wobei eine zweite Traktionsmotoreinheit 2 vorgesehen ist, wobei die zweite Traktionsmotoreinheit 2 an dem zweiten Rad 20 zum Antrieb des zweiten Rades 20 angeordnet ist, und wobei die zweite Traktionsmotoreinheit 2 durch die Steuereinheit steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrrad mit einem ersten Rad und einem zweiten Rad und mit einer ersten Traktionsmotoreinheit, wobei die erste Traktionsmotoreinheit an dem ersten Rad zum Antrieb des ersten Rades angeordnet ist, und mit einer Steuereinheit zum Steuern der ersten Traktionsmotoreinheit.
Elektrofahrräder sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Üblicherweise wird ein Fahrrad mit einem Elektromotor ausgestattet, um eine elektrische Antriebsstützung, beispielsweise bei Bergauffahrten, bei Gegenwind oder als Unterstützung, beim Treten zu verwenden.
Die Druckschrift DE 102014000925 A1 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, umfasst ein Elektrofahrrad mit Elektroantrieb, einen Rahmen, ein Vorderrad und ein Hinterrad, eine Energiespeichereinheit, z. B. Batterieeinheit oder eine Brennstoffzelle, eine Elektromaschine als Elektromotor zum ausschließlichen elektrischen Antrieb eines Antriebsrades, insbesondere Hinterrades, im Normalbetrieb des Elektrofahrrades mit elektrischer Energie von dem Energiespeicher und/oder von einem Generator, ein Tretantriebsmittel, den Generator, welcher mit dem Tretantriebsmittel mechanisch gekoppelt ist zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels der mit Muskelkraft auf das Tretantriebsmittel aufgebrachten mechanischen Energie und eine Steuereinheit zur Steuerung der Elektromaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrofahrrad mit verbesserten Fahrverhalten bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Elektrofahrrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrofahrrad. Dabei kann das Elektrofahrrad beispielsweise als ein Fahrrad mit einem elektrischen Hilfsantrieb ausgestaltet sein. Solche Hilfsantriebe werden beispielsweise zur Unterstützung des Antriebs über ein Pedalsystem eingesetzt. Alternativ kann als Elektrofahrrad kettenlos ausgebildet sein. Insbesondere verfügt das kettenlose Elektrofahrrad über keine mechanische Verkopplung vom Pedal zum Antriebsrad. Dadurch kann eine Kette sowie deren Wartung entfallen. Bei kettenlosen Elektrofahrrädern ist keine mechanische Kraftübertragungseinrichtung, z. B. eine Kette oder eine Kardanwelle, zur mechanischen ständigen Übertragung der auf das Pedalsystem aufgebrachten Antriebskraft als Muskelkraft auf das Antriebsrad vorgesehen.
Das Elektrofahrrad weist ein erstes Rad und ein zweites Rad auf. Dabei kann das erste Rad als Hinterrad und das zweite Rad als Vorderrad ausgebildet sein. Die Räder können über einen Rahmen miteinander verbunden sein. Dabei weisen die Räder vorteilhafterweise Scheibenbremsen und Bremssättel auf.
Das Elektrofahrrad weist eine erste Traktionsmotoreinheit auf, wobei die erste Traktionsmotoreinheit an dem ersten Rad zum Antrieb des ersten Rades angeordnet ist. Dabei kann die erste Traktionsmotoreinheit als ein erster elektrischer Radnabenmotor ausgebildet sein.
Das Elektrofahrrad weist eine Steuereinheit zum Steuern der ersten Traktionsmotoreinheit auf. Diese Steuereinheit kann insbesondere an einem vorhandenen Generator angeordnet werden.
Im Rahmen der Erfindung ist eine zweite Traktionsmotoreinheit vorgesehen, wobei die zweite Traktionsmotoreinheit an dem zweiten Rad, insbesondere dem Vorderrad zum Antrieb des zweiten Rades, angeordnet ist, und wobei die zweite Traktionsmotoreinheit durch die Steuereinheit steuerbar ist. Damit können beide Traktionsmotoreinheiten durch die Steuereinheit gesteuert werden. Somit ist eine Kraftübertragung auf beide Räder möglich. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Antrieb. Insbesondere vorteilhaft ist dies bei Bergauf oder anderem unebenen Gelände. Auch ist dies vorteilhaft bei als Elektrofahrrad ausgestaltenden Mountainbikes oder ähnlichen Fahrrädern, da diese besonders dicke Reifen aufweisen und schwerer als herkömmliche Fahrräder sind und einen besonders hohen Energieverbrauch aufweisen, insbesondere auf weicheren Untergrund. Durch eine gleichmäßige Belastung des Vorder- und des Hinterrades mit einer Traktionsmotoreinheit wird zudem vorteilhafterweise einem ungleichmäßigen Fahrverhalten entgegengesteuert. Die Steuereinheit kann die beiden Traktionsmotoreinheiten abhängig von der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung, Energieverbrauch etc. steuern. Auch kann die Steuereinheit ein automatisches Bremssystem aufweisen, d.h. die beiden Traktionsmotoreinheiten beispielsweise automatisch bremsen. Durch die beiden Traktionsmotoreinheiten ist zudem eine Rekuperation (Energierückgewinnung) möglich.
Bevorzugt ist durch die Steuereinheit eine unabhängige Steuerung der ersten Traktionsmotoreinheit als auch der zweiten Traktionsmotoreinheit bewerkstelligbar. Dies bedeutet, dass die Traktionsmotoreinheit unabhängig voneinander gesteuert werden können. So kann die Traktionsmotoreinheit des zweiten Rades, beispielsweise des Vorderrades beispielsweise nur bergauf zuschaltet werden, entweder mit voller Leistung oder nur mit teilweiser Leistung, abhängig beispielsweise von der Bergsteigung. Die Traktionsmotoreinheiten können jeweils prozentual linear oder nichtlinear zugeschaltet werden. Dadurch ergibt sich beispielsweise ein verbesserter Einsatz der beiden Traktionsmotoreinheiten. Es können somit verschiedene Betriebsmoden generiert werden, insbesondere für die verschiedenen Gegebenheiten, wie Fahruntergrund, Gegenwind etc.. Dadurch kann ein verbessertes Fahrverhalten für den Fahrer bei beispielsweise geringerem Energieverbrauch erzeugt werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist am Elektrofahrrad ein Pedalsystem vorgesehen. Zudem ist bevorzugt mindestens ein pedalgetriebener Generator vorgesehen, der an dem Pedalsystem angebracht ist, zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie, und mindestens ein Akkumulator, der an dem mindestens einem Generator gekoppelt ist. Die zwei Traktionsmotoreinheiten sind jeweils zum Antrieb des ersten Rades und des zweiten Rades mit dem zumindest einen Akkumulator und/oder Generator gekoppelt. Dabei ist der Generator als elektrische Maschine ausgebildet, so dass er auch als Elektromotor eingesetzt werden kann, d.h. insbesondere die zwei Traktionsmotoreinheiten antreiben kann. Insbesondere kann das Elektrofahrrad kettenlos ausgebildet sein. Das kettenlose Elektrofahrrad verfügt gegenüber allen anderen drehmomentgekoppelten Lösungen über keine mechanische Verkopplung vom Pedal zum Hinterrad. Die vom Fahrer erzeugte Antriebsleistung, die mittels Generator in elektrische Leistung gewandelt wird, wird von den Traktionsmotoreinheiten, gegebenenfalls mit Akkumulatorunterstützung, wieder in mechanische Leistung umgesetzt.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist ein Neigungssensor vorgesehen, für die Erfassung einer Neigung und/oder einer Schräge des Elektrofahrrads, wobei die beiden Traktionsmotoreinheiten basierend auf der erfassten Neigung und/oder der Schräge von der Steuereinheit gesteuert sind. Der Neigungssensor ist dafür mit der Steuereinheit verbunden. Der Neigungssensor kann bevorzugt in oder an dem Rahmen des Elektrofahrrads angeordnet sein. Durch den Neigungssensor können Seitenneigung des Elektrofahrrads erfasst werden. Bei Gefahr eines Aufsetzens einer der beiden Traktionsmotoreinheiten kann beispielsweise ein Warnsignal durch die Steuereinrichtungen ausgegeben werden oder aber durch die Steuerung der beiden Traktionsmotoreinheiten ein solches Aufsetzen verhindert werden. Dadurch kann bei Vorhandensein einer Seitenneigung ein Aufsetzen und eine Zerstörung/Beschädigung der Traktionsmotoreinheit am Boden verhindert werden. Die beiden Traktionsmotoreinheiten können in vorteilhafte Weise so gesteuert werden, dass ein Reifenschlupf verhindern wird. Insbesondere sind die beiden Traktionsmotoreinheiten hierbei unabhängig steuerbar. Dadurch ergibt sich noch eine flexiblere Steuerung.
Bevorzugt ist ein erster Belastungssensor zur Erfassung einer ersten Radlast, insbesondere Hinterradlast vorgesehen, und ein zweiter Belastungssensor zur Erfassung einer zweiten Radlast, insbesondere Vorderradlast, vorgesehen, wobei die beiden Traktionsmotoreinheiten basierend auf der erfassten ersten Radlast und der erfassten zweiten Radlast von der Steuereinheit gesteuert sind. Vorzugsweise ist die Radlast die Kraft senkrecht zur Fahrbahn, die auf das Rad einwirkt. In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung ist eine Vordergabel vorgesehen. Dabei kann der erste Belastungssensor in oder an dem Rahmen angeordnet sein, zum Messen der Belastung/Last auf das erste Rad (Hinterrad) und der zweite Belastungssensor in oder an der Vordergabel zum Messen der Belastung/Last auf das zweite Rad (Vorderrad). Dadurch können vorteilhafterweise die Traktionsmotoreinheiten des ersten Rades und zweiten Rades in Abhängigkeit von den Belastungen durch die Steuereinheit gesteuert werden. Die Belastungssensoren sind dazu mit der Steuereinheit verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise als eine drahtlose Funkverbindung ausgestaltet sein. Andere Verbindungen sind ebenfalls möglich.
Vorzugsweise ist ein Drehmomenterfassungssensor zur Erfassung eines auf das Pedalsystem wirkende Drehmoment vorgesehen, wobei die beiden Traktionsmotoreinheiten basierend auf dem erfassten Drehmoment durch die Steuereinheit und/oder den mindestens einen Generator gesteuert sind. Bei Elektrofahrrädern kann dadurch der Fahrerwunsch nach Vortrieb dabei direkt aus dem vom Fahrer an den Pedalen erzeugten Moment abgeleitet werden. Zudem können vorteilhafterweise die Traktionsmotoreinheiten des ersten und zweiten Rades in Abhängigkeit von dem Drehmoment durch die Steuereinheit gesteuert werden. Der Drehmomenterfassungssenor ist dafür mit der Steuereinheit verbunden. Dies kann beispielsweise eine Funkverbindung sein. Das vom Drehmomenterfassungssensor erfasste Drehmoment kann zudem für ein automatisches Bremssystem und eine Geschwindigkeitskontrolle verwendet werden. Diese werden ebenfalls durch die Steuereinheit gesteuert.
Insbesondere vorteilhaft können die beiden Traktionsmotoreinheiten in Abhängigkeit von dem erfassten Werten des Neigungssensors, des ersten Belastungssensors und des zweiten Belastungssensors als auch von dem erfassten Drehmoment des Drehmomenterfassungssenors gesteuert werden. Das bedeutet, dass die verschiedenen Betriebsmodi von den erfassten Werten abhängen. So kann beispielsweise bei einen steilen Berg der zugeschaltete Antrieb des zweiten Rades (Vorderradantrieb) kraftmäßig höher ausfallen als bei einem flachen Berg. Zudem kann der Widerstand, d.h. das Gegendrehmoment des Pedalsystems abhängig vom Drehmoment, sowie den erfassten Werten des Neigungssensors, des ersten Belastungssensors und des zweiten Belastungssensors eingestellt werden. Daraus ergibt sich ein natürliches Fahrgefühl für den Fahrer.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bremsanlage vorgesehen. Die Bremsanlage kann mechanisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Die Bremsanlage umfasst vorzugweise eine Lenkeranordnung und einen Bremshebel, wobei der Bremshebel an der Lenkeranordnung angeordnet ist. Weiterhin ist eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, um eine vom Fahrer gewünschte Höhe einer Bremskraft zu erfassen. In Abhängigkeit von der Höhe der Bremskraft wird zumindest ein Teil der notwendigen Bremsleistung durch den Betrieb des Generators bereitgestellt, wodurch ein Ladestrom zum Aufladen des Akkumulators des Elektrofahrrads erzeugbar ist. Dabei wird die Höhe der Bremskraft durch das Betätigen des Bremshebels durch den Fahrer erwirkt. Eine Vollbremsung bzw. maximale Bremsung ist bei durchgezogenem Bremshebel der Fall. Durch das Betreiben des Generators während des Bremsvorgangs kann der Akkumulator wieder aufgeladen werden und ferner eine Bremswirkung durch den Generatorbetrieb erreicht werden. Somit stellt der Generator des Elektrofahrrads auch eine Bremsenergie bereit, welche zum Abbremsen des Elektrofahrrads verwendet wird.
Diese Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) findet vorzugsweise während einer Bergabfahrt, bei der die Bremsanlage betätigt werden, statt. Ferner kann durch Betreiben des Generators auch bei einer nassen Fahrbahn eine sichere Bremsung erreicht werden. Der Bremshebel, bzw. das Ziehen des Bremshebels, ist gleichzusetzten mit der gewünschten Höhe der Bremskraft. Es kann eine Bremsung alleine über den Generatorbetrieb oder aber über den Generatorbetrieb und zusätzlich über die konventionelle Bremsanlage erfolgen.
Vorzugsweise führt bei einem Bremsvorgang die Steuereinheit eine Bremsung des Elektrofahrrads derart aus, dass bis zu einer vorgegebenen Höhe der Bremskraft eine Bremsleistung ausschließlich durch Betreiben des Generators erzeugbar ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist bei Überschreiten der vorgegebenen Höhe der Bremskraft eine zusätzliche Bremsleistung mittels der mechanischen und/oder hydraulischen Bremsanlage durch die Steuereinheit erzeugbar. Somit wird bei Betätigung des Bremshebels zunächst immer zuerst durch Betrieb des Generators gebremst, erst anschließend, wenn eine vorgegebene Höhe der Bremskraft überschritten wird, wird mechanisch gebremst. Dadurch kann mehr mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden und der Akkumulator schneller und besser aufgeladen werden. Hierdurch kann die mechanische bzw. hydraulische Bremsanlage vor Verschleiß geschützt werden, da immer zuerst der Generator als Bremse verwendet wird.
Vorteilhafterweise umfasst die Erfassungseinrichtung eine erste Feder mit einem ersten Federwiderstand und eine zweite Feder mit einem zweiten, zum ersten Federwiderstand unterschiedlichen, Federwiderstand. Die beiden Federn können seriell hintereinander in der Erfassungseinrichtung angeordnet werden. Der erste Federwiderstand der ersten Feder ist dabei geringer als der zweite Federwiderstand der zweiten Feder ausgestaltet. Bei Betätigen des Bremshebels bewirkt zunächst ausschließlich die erste Feder mit dem ersten Federwiderstand den Bremsvorgang. Dies entspricht einem elektrischen Bremsvorgang, da lediglich durch Betrieb des Generators gebremst wird. Aufgrund des weicheren Federwiderstands braucht der Fahrer nur geringe Kraft zum Betätigen des Bremshebels bis zu dieser, durch das Ziehen der Bremse, vorgegebenen Höhe der Bremskraft. Überschreitet der Fahrer die vorgegebene Höhe der Bremskraft, dass heißt zieht er den Bremshebel weiter durch, so bewirkt zusätzlich die zweite Feder mit dem höheren Federwiderstand einen zusätzlichen Bremsvorgang. Dies bedeutet, dass zusätzlich zu dem elektrischen Bremsvorgang nun auch die mechanische bzw. hydraulische Bremsanlage den Bremsvorgang bewirkt. Aufgrund des höheren Federwiderstands braucht der Fahrer nun wesentlich mehr Kraft, um den Bremshebel weiter zu ziehen und somit eine Bremsung durch die mechanische bzw. hydraulische Bremsanlage zu bewirken. Somit wird über das Ziehen des Bremshebels die Höhe der Bremskraft erzeugt und über die unterschiedlichen Federwiderstände dem Fahrer angezeigt, wann ausschließlich elektrisch und wann zusätzlich mechanisch gebremst wird.
Das erfindungsgemäße Elektrofahrrad kann auch als medizinisches Indoorfahrrad verwendet werden, bei dem während dem Training der Akkumulator aufgeladen wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrrads gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht einer Bremsanlage.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrrads 100. Das Elektrofahrrad 100 weist ein erstes Rad 10, insbesondere ein Hinterrad und ein zweites Rad 20, insbesondere ein Vorderrad auf.
Ferner weist das Elektrofahrrad an dem Hinterrad eine erste Traktionsmotoreinheit 1 auf, welche zum Antrieb und zur Energierückgewinnung ausgebildet ist. Weiterhin weist das Elektrofahrrad 100 an dem Vorderrad eine zweite Traktionsmotoreinheit 2 auf, welche zum Antrieb und zur Energierückgewinnung ausgebildet ist. Die Traktionsmotoreinheiten 1,2 können als ein elektrischer Radnabenmotor/Elektromotor ausgebildet sein.
Das Elektrofahrrad 100 weist ein Pedalsystem 8 auf. An dem Pedalsystem 8 ist ein pedalgetriebener Generator 7 angebracht, zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie. Der Generator 7 ist mit einem Akkumulator 9 gekoppelt. Der Akkumulator 9 ist an einem Rahmen 50 des Elektrofahrrads 100 befestigt und dient zur Speicherung von elektrischer Energie. Durch den Generator 7 und den Akkumulator 9 können die zwei Traktionsmotoreinheiten 1, 2 ausschließlich elektrisch betrieben werden. Ein zusätzliches Betreiben durch Muskelkraft des Elektrofahrrads 100 unter Zuhilfenahme einer Kette ist ebenfalls möglich, jedoch hier nicht gezeigt.
Ferner umfasst das Elektrofahrrad 100 eine Steuereinheit (nicht gezeigt), welche die zwei Traktionsmotoreinheiten 1,2 steuert bzw. regelt. Die Steuereinheit ist dabei an oder in dem Generator 7 angeordnet.
Das Elektrofahrrand 100 umfasst einen Neigungssensor 13 für die Erfassung einer Neigung und/oder einer Schräge des Elektrofahrrads 100. Der Neigungssensor 13 ist dabei mit der Steuereinheit verbunden, die Steuereinheit gibt vorzugsweise bei Überschreiten einer vorbestimmten Seitenneigung eine Warnung aus. Die Warnung kann beispielsweise akustisch und/oder optisch erfolgen. Der Neigungssensor 13 ist in oder am Rahmen 50 des Elektrofahrrads 100 angeordnet. Durch den Neigungssensor 13 können Seitenneigungen des Elektrofahrrads 100 erfasst werden. Bei Gefahr eines Aufsetzens einer der beiden Traktionsmotoreinheiten 1,2 kann beispielsweise ein Warnsignal durch die Steuereinrichtung ausgegeben werden oder aber durch Steuerung der beiden Traktionsmotoreinheiten 1,2 ein solches Aufsetzten verhindert werden. Die beiden Traktionsmotoreinheiten 1,2 können mit Hilfe der erfassten Neigung bzw. Schräge des Elektrofahrrad 100 zudem in vorteilhafte Weise so gesteuert werden, dass ein Reifenschlupf verhindern wird.
Ferner umfasst das Elektrofahrrads 100 einen ersten Belastungssensor 11, welcher in oder an der Rahmen 50 vorgesehen ist. Der erste Belastungssensor 11 ist zur Erfassung einer Hinterradlast vorgesehen. Das Elektrofahrrad 100 weist einen zweiten Belastungssensor 12 zur Erfassung einer Vorderradlast auf. Der zweite Belastungssensor 12 ist dabei in oder an der Vordergabel 60 des Elektrofahrrads vorgesehen. Am Pedalsystem 8 sind ein Drehmomenterfassungssensor (nicht gezeigt) zur Erfassung eines auf das Pedalsystem 8 wirkende Drehmoment vorgesehen, wobei der Antrieb der zwei Traktionsmotoreinheiten 1,2 basierend auf dem erfassten Drehmoment durch die Steuereinheit geregelt bzw. gesteuert ist.
Durch die Steuereinheit ist eine Steuerung, insbesondere eine unabhängige Steuerung der ersten Traktionsmotoreinheit 1 als auch der zweiten Traktionsmotoreinheit 2 bewerkstelligbar. Dies bedeutet, dass verschiedene unabhängige Betriebsmodi der ersten Traktionsmotoreinheit 1 und der zweiten Traktionsmotoreinheit 2 möglich sind. Dabei wird die Steuerung der zwei Traktionsmotoreinheiten 1,2 basierend auf der erfassten Vorderradlast und der erfassten Hinterradlast von der Steuereinheit gesteuert. Zusätzlich oder alternativ wird die Steuerung der zwei Traktionsmotoreinheiten 1,2 durch die erfasste Neigung und/oder die erfasste Schräge von der Steuereinheit gesteuert. So kann beispielsweise auf einer ebenen Fläche, die zweite Traktionsmotoreinheit 2 des Vorderrads, das heißt der Vorderradanrieb, in einem ersten Betriebsmodus stark reduziert werden. Bei einer starken Steigung kann hingegen die zweite Traktionsmotoreinheit 2 in einem zweiten Betriebsmodus im hohen Maße hinzugeschaltet werden. Somit ist ein verbessertes Fahrverhalten des Elektrofahrrads 100 möglich. Insbesondere wird durch eine solche Steuerung der Fahrer entlastet.
Dies gilt insbesondere bei stark unebenen Gelände, Matsch etc. Die Steuereinheit kann hier die beiden Traktionsmotoreinheit 1,2 komplett unabhängig voneinander steuern, so dass beispielsweise eine stabilere Lage des Elektrofahrrads 100 erzielt werden kann. Die beiden Traktionsmotoreinheiten 1,2 werden aus Generator 7 und/oder Akkumulator 9 gemeinsam gespeist.
Das Elektrofahrrad 100 weist zudem ein automatisches Bremssystem und eine Geschwindigkeitskontrolle auf. Diese werden durch die Steuereinheit auf Grundlage des am Drehmomenterfassungssensors erfassten Drehmoment gesteuert. Zudem kann der Widerstand, d.h. das Gegendrehmoment des Pedalsystems 8 abhängig vom Drehmoment eingestellt werden. Auch kann das Einstellen des Widerstands des Pedalsystems 8 abhängig von der Vorderlast und der Hinterlast sein. Dadurch wird eine haptische Simulation der Gegenkräfte an dem Pedalsystem 8 hinsichtlich eines mechanischen Fahrrads mit einer mechanischen Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere einer Kette, bewerkstelligt. Beispielsweise simuliert das Steuersystem dem Fahrzeugbenutzer eine Änderung des Fahrwiderstandes des Pedalsystems 8 bei einer Bergauf- oder Bergabfahrt. Somit wird für den Fahrer ein natürliches, klassisches Fahrgefühl erzeugt.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Bremsanlage zum Bremsen. Die Bremsanlage kann mechanisch, insbesondere hydraulisch ausgebildet sein. Die Bremsanlage weist am Hinterrad eine hintere Scheibenbremse 3 (1) und einen hinteren Bremssattel 5 (1) auf. Die Bremsanlage weist am Vorderrad eine vordere Scheibenbremse 4 (1) und einen vorderen Bremssattel 6 (1) auf. Die Bremsanlage weist zudem eine Lenkeranordnung 30 auf. Diese Lenkeranordnung 30 (1) weist einen Lenker 32 und einen am Lenker 32 angeordneten Bremshebel 31 auf.
Das Elektrofahrrad 100 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 40, welche an der Bremsanlage angeordnet ist, um eine vom Fahrer gewünschte Höhe einer Bremskraft zu erfassen. Die Steuereinheit ist ausgelegt, um in Abhängigkeit von der Höhe der Bremskraft den Generator 7 (1) zu betreiben. Dadurch wird zumindest ein Teil der notwendigen Bremsleistung durch den Betrieb des Generators 7 (1) bereitgestellt. Die kinetische Energie des Elektrofahrrads 100 in Form des sich drehenden Hinterrads und des sich drehenden Vorderrades wird durch den Betrieb des Generators 7 in Strom umgewandelt, wobei die Steuereinheit den erzeugten Strom zum Aufladen des Akkumulators 9 verwendet. Dadurch ist ein Ladestrom zum Aufladen des Akkumulator 9 des Elektrofahrrads 100 erzeugbar; gleichzeitig wird eine Bremswirkung durch den Betrieb des Generators 7 erreicht.
Bei Betätigung des Bremshebels 31 teilt die Steuereinheit des Elektrofahrrads 100 einen Bremswunsch des Fahrers dabei in einen ersten Bremsteil und einen zweiten Bremsteil auf. Dabei ist der erste Bremsteil und der zweite Bremsteil abhängig von der gewünschten Höhe der Bremskraft durch den Fahrer. Der erste Bremsteil wird ausschließlich durch das Betreiben des Generators 7 (1) und der zweite Bremsteil zusätzlich mittels der vorhandenen mechanischen und/oder hydraulischen Bremsanlage des Elektrofahrrads 100 erzeugt. Die gewünschte Höhe wird dabei durch das unterschiedlich starke Ziehen des Bremshebels 31 ermittelt. Der erste Bremsteil reicht dabei von einer Position I des Bremshebels 31 bis zu einer Position II des Bremshebels 31. Dabei entsprechen die unterschiedlichen Positionen des Bremshebels 31 einer von dem Fahrer gewünschten Höhe der Bremskraft, die Position I entspricht einem Anfangszustand, d.h. keiner Bremsung durch den Fahrer; die Position III hingegen einem Endzustand, d.h. einer Vollbremsung. Für den ersten Bremsteil, und damit ein Bremsen ausschließlich mittels des Generatorbetriebs, muss der Fahrer den Bremshebel 31 von der Position I bis maximal in die Position II hineinbewegen. Bis zur Position II erfolgt die Bremsleistung ausschließlich mittels des Betriebs des Generators 7. Hierdurch kann die mechanische bzw. hydraulische Bremsanlage vor Verschleiß geschützt werden, da immer zuerst der Generator 7 als Bremse verwendet wird.
Wird der Bremshebel 31 über Position II hinaus bis zur Position III bewegt, so wird hierdurch der zweite Bremsteil aktiviert. Bei dem zweiten Bremsteil wird zusätzlich zu der Bremsung mittels Betreiben des Generators 7 eine Bremsung mittels der mechanischen und/oder hydraulischen Bremsanlage addiert. Das heißt, dass zusätzlich zum Generatorbetrieb nun mittels mechanischer bzw. hydraulischer Bremsanlage gebremst wird.
Dies bedeutet, dass über einen Winkel a, das heißt, ab dem Anfangszustand bis zum Endzustand die Bremsleistung mittels des Betriebs des Generators 7 erfolgt, wobei zusätzlich ab einer Position II bis zum Endzustand, d.h. über einen Winkel b, zusätzlich ein mechanisches bzw. hydraulisches bremsen addiert wird. Dabei ist der Winkel b immer kleiner als der Winkel a. Vorzugsweise beträgt der Winkel b 40-60% vom Winkel a, insbesondere 50 %.
Zu Erfassung der unterschiedlichen Positionen ist hierzu eine Erfassungseinrichtung 40 an oder in der Lenkeranordnung 32 des Elektrofahrrads 100 angeordnet. Die Erfassungseinrichtung 40 ist dabei als Federanordnung ausgebildet.
Die Erfassungseinrichtung 40 umfasst eine erste Feder mit einem ersten Federwiderstand und eine zweite Feder mit einem zweiten Federwiderstand. Die beiden Federn können seriell hintereinander beispielsweise direkt am Bremshebel 31, angeordnet werden. Bremshebel 31 und Erfassungseinrichtung 40 sind dann mit dem Lenker 32 verbunden. Der erste Federwiderstand der ersten Feder ist dabei geringer als der zweite Federwiderstand der zweiten Feder ausgestaltet. Bis zur Position II bewirkt bei betätigen des Bremshebels 31 ausschließlich die erste Feder mit dem ersten Federwiderstand den Bremsvorgang. Das heißt, dass der Fahrer nur geringe Kraft zum Betätigen des Bremshebels 31 bis zur Position II braucht. Ab Position II des Bremshebels 31 wirkt zusätzlich die zweite Feder mit dem höheren Federwiderstand; das heißt, dass der Fahrer nun wesentlich mehr Kraft braucht, um den Bremshebel von der Position II bis zur Position III zu ziehen. Somit ist für den Fahrer erkenntlich, wann die Bremsung über die mechanische bzw. hydraulische Bremsanlage beginnt.
Bezugszeichenliste

1: erste Traktionsmotoreinheit (elektrischen Motor)
2: zweite Traktionsmotoreinheit
3: hintere Scheibenbremse
4: vordere Scheibenbremse
5: hinterer Bremssattel
6: vorderer Bremssattel
7: Generator
8: Pedalsystem
9: Akkumulator
10: erstes Rad
11: erster Belastungssensor
12: zweiter Belastungssensor
13: Neigungssensor
20: zweites Rad
30: Lenkeranordnung
31: Bremshebel
32: Lenker
40: Erfassungseinrichtung
50: Rahmen
60: Vordergabel
100: Elektrofahrrad
I,II,III: Positionen
a,b: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014000925 A1 [0003]

Claims

Elektrofahrrad (100) mit einem ersten Rad (10) und einem zweiten Rad (20), mit einer ersten Traktionsmotoreinheit (1), wobei die erste Traktionsmotoreinheit (1) an dem ersten Rad (10) zum Antrieb des ersten Rades (10) angeordnet ist, mit einer Steuereinheit zum Steuern der ersten Traktionsmotoreinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Traktionsmotoreinheit (2) vorgesehen ist, wobei die zweite Traktionsmotoreinheit (2) an dem zweiten Rad (20) zum Antrieb des zweiten Rades (20) angeordnet ist, und wobei die zweite Traktionsmotoreinheit (2) durch die Steuereinheit steuerbar ist.
Elektrofahrrad (100) dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit eine unabhängige Steuerung der ersten Traktionsmotoreinheit (1) als auch der zweiten Traktionsmotoreinheit (2) bewerkstelligbar ist.
Elektrofahrrad (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungssensor (13) vorgesehen ist, für die Erfassung einer Neigung und/oder einer Schräge des Elektrofahrrads (100), wobei die zwei Traktionsmotoreinheiten (1,2) basierend auf der erfassten Neigung und/oder der Schräge von der Steuereinheit gesteuert sind.
Elektrofahrrad (100), nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Belastungssensor (11) zur Erfassung einer ersten Radlast vorgesehen ist, und ein zweiter Belastungssensor (12) zur Erfassung einer zweiten Radlast vorgesehen ist, und wobei die beiden Traktionsmotoreinheiten (1,2) basierend auf der erfassten ersten Radlast und der erfassten zweiten Radlast von der Steuereinheit gesteuert sind.
Elektrofahrrad (100), nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (50) und eine Vordergabel (60) vorgesehen sind, und der erste Belastungssensor (11) in oder an dem Rahmen (50) und der zweite Belastungssensor (12) in oder an der Vordergabel (60) angeordnet sind.
Elektrofahrrad (100), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • ein Pedalsystem (8) vorgesehen ist, • mindestens ein pedalgetriebener Generator (7) vorgesehen ist, der an dem Pedalsystem (8) angebracht ist, zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie, • mindestens ein Akkumulator (9) vorgesehen ist, der an dem mindestens einen Generator (7) gekoppelt ist, • und wobei die zwei Traktionsmotoreinheiten (1,2) jeweils zum Antrieb des ersten Rades (10) und des zweiten Rades (20) mit dem zumindest einen Akkumulator (9) und/oder Generator (7) gekoppelt sind.
Elektrofahrrad (100), nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomenterfassungssensor zur Erfassung eines auf das Pedalsystem (8) wirkende Drehmoment vorgesehen ist, wobei die beiden Traktionsmotoreinheiten (1,2) basierend auf dem erfassten Drehmoment durch die Steuereinheit und/oder den mindestens einen Generator (7) gesteuert sind.
Elektrofahrrad (100), nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass • eine Bremsanlage vorgesehen ist, • eine Erfassungseinrichtung (40) vorgesehen ist, um eine vom Fahrer gewünschte Höhe einer Bremskraft zu erfassen, • wobei in Abhängigkeit von der Höhe der Bremskraft zumindest ein Teil der notwendigen Bremsleistung durch Betrieb des Generators (7) bereitgestellt ist, und wodurch ein Ladestrom zum Aufladen des Akkumulators (9) des Elektrofahrrads (100) erzeugbar ist.
Elektrofahrrad (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsvorgang die Steuereinheit eine Bremsung des Elektrofahrrads (100) derart ausführt, dass bis zu einer vorgegebenen Höhe der Bremskraft eine Bremsleistung ausschließlich durch Betreiben des Generators (7) erzeugbar ist.
Elektrofahrrad (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten der vorgegebenen Höhe der Bremskraft eine zusätzliche Bremsleistung mittels der mechanischen und/oder hydraulischen Bremsanlage durch die Steuereinheit erzeugbar ist.