DE102020210337A1 - Method and device for operating a drive of a two-wheeler in emergency mode and a corresponding two-wheeler - Google Patents
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Abstract
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebs eines wenigstens teilweise elektrisch antreibbaren Zweirads in einem Notbetrieb sowie eine Vorrichtung beansprucht, die ein derartiges Verfahren ausführt. Darüber hinaus soll auch ein Zweirad, insbesondere ein Elektrofahrrad, welches ein derartiges Verfahren ausführt oder eine entsprechende Vorrichtung aufweist beansprucht werden.
Der Antrieb sowie ein Energiespeicher, der den Antrieb mit elektrischer Energie versorgt stellen den wesentlichen Teil eines Antriebssystems des Zweirads dar. Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise eine Steuereinheit, die dieses Verfahren ausführt, prüft zunächst die Funktionsfähigkeit des Antriebssystems beziehungsweise deren Komponenten. Wird bei diesem Prüfvorgang ein Fehlerfall erster Art festgestellt, wird der Antrieb in einem Notbetrieb betrieben. Dieser Notbetrieb kann dabei darin bestehen, dass nur einzelne Funktionen freigeschalten werden, während andere Funktionen gesperrt werden. Es ist jedoch auch möglich, im Notbetrieb eine Einschränkung der Drehzahl, des Drehmoments, der abgegebenen Leistung und/oder allgemein des erzeugten Vortriebs des Zweirads gegenüber dem Normalbetrieb vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, die Energieabgabe des Energiespeichers im Notbetrieb zu beschränken. So kann sowohl die Einschränkung des Antriebs als auch die Beschränkung der Energieabgabe auf einen oder mehrere vorgegebene Werte erfolgen und/oder für eine vorgegebene Zeit vorgenommen werden. Optional kann nach der vorgegebenen Zeit der Antrieb gesperrt und/oder die Ansteuerung oder die Energieabgabe unterbunden werden.
According to the present invention, a method for operating an electric drive of an at least partially electrically drivable two-wheeler in emergency operation and a device that executes such a method is claimed. In addition, a two-wheeler, in particular an electric bicycle, which carries out such a method or has a corresponding device should also be claimed.
The drive and an energy store that supplies the drive with electrical energy represent the essential part of a drive system of the two-wheeler. The method according to the invention or a control unit that executes this method first checks the functionality of the drive system or its components. If an error of the first type is detected during this testing process, the drive is operated in an emergency mode. This emergency operation can consist in the fact that only individual functions are enabled while other functions are blocked. However, it is also possible to limit the speed, the torque, the power output and/or generally the generated propulsion of the two-wheeler in emergency operation compared to normal operation. Alternatively or additionally, it can also be provided that the energy output of the energy store is limited in emergency operation. Both the drive and the energy output can be restricted to one or more predefined values and/or for a predefined time. Optionally, after the specified time, the drive can be blocked and/or the activation or the energy output can be prevented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einrichtung eines Notbetriebs des Antriebs eines Zweirads, insbesondere eines Elektrofahrrads, sowie ein entsprechendes Zweirad.The invention relates to a method and a device for setting up emergency operation of the drive of a two-wheeler, in particular an electric bicycle, and a corresponding two-wheeler.
Stand der TechnikState of the art
Elektrofahrräder weisen üblicherweise ein Antriebssystem auf, welches neben dem Antrieb und dem Energiespeicher weitere Komponenten enthalten, die die den Betrieb steuern. Hierbei kommen sowohl Sensoren zum Einsatz, die die Trettätigkeit des Fahrers auf die Tretkurbel als auch Bedienelemente, die die Einstellung von gewünschten Unterstützungsstufen durch den Antrieb ermöglichen. Durch den am Elektrofahrrad vorhandenen Energiespeicher können darüber hinaus weitere Komponenten eingesetzt und mit dem Antriebssystem verbunden werden, die den Antrieb und/oder die Nutzung unterstützen. So können beispielsweise Schlösser in das Antriebssystem integriert werden, die durch eine direkte Blockierung des Antriebs als Wegfahrsperre dienen. Ebenso können Bremsanlagen oder auch Schaltungen sowohl für den normalen Fahrbetrieb in Abstimmung mit dem gewünschten Vortrieb als auch als Diebstahlschutz eingebunden werden.Electric bicycles usually have a drive system which, in addition to the drive and the energy store, contains other components that control operation. Sensors are used here, which monitor the pedaling activity of the driver on the pedal crank, as well as control elements that allow the drive to set the desired support levels. Thanks to the energy store on the electric bicycle, other components can also be used and connected to the drive system, which support the drive and/or use. For example, locks can be integrated into the drive system, which serve as an immobilizer by directly blocking the drive. Likewise, braking systems or circuits can be integrated both for normal driving in coordination with the desired propulsion and as theft protection.
Alle Komponenten, die mit dem Antriebsystem verbunden werden können, sind typischerweise über elektrische Leitungen, Kommunikationsleitung oder drahtlose Verbindungen uni- oder bidirektional ansprechbar. Alle direkt oder indirekt angeschlossenen Komponenten sowie deren Verbindungen können beispielsweise über einen CAN-Bus regelmäßig auf deren Funktionalität hin geprüft werden. Bei Ausfall einer Komponenten, einer Leitung oder einer Verbindung kann der Fall auftreten, dass der Antrieb nicht mehr korrekt angesteuert wird, so dass der weitere elektrische Antrieb für den Fahrer im Zweifelsfall nicht mehr zur Verfügung steht. Dies ist besonders ungünstig für den Fahrer, wenn er sich mit seinem Elektrofahrrad abseits des Straßenverkehrs und der üblichen Zivilisation in bergigen Gegenden bewegt.All components that can be connected to the drive system can typically be addressed unidirectionally or bidirectionally via electrical lines, communication lines or wireless connections. All directly or indirectly connected components and their connections can be regularly checked for their functionality, for example via a CAN bus. If a component, a line or a connection fails, it can happen that the drive is no longer controlled correctly, so that the additional electric drive is no longer available to the driver in case of doubt. This is particularly unfavorable for the driver when he moves with his electric bike away from road traffic and the usual civilization in mountainous areas.
Die vorliegende Erfindung soll hierfür eine Abhilfe schaffe, indem nach bestimmten Kriterien ein Notbetrieb des Antriebs ermöglicht wird, so dass der Fahrer des Elektrofahrrads eine ausreichende Unterstützung bis zum nächsten Stützpunkt erhält, an dem ihm geholfen werden kann.The present invention is intended to remedy this by enabling emergency operation of the drive according to certain criteria, so that the driver of the electric bicycle receives sufficient support up to the next support point where he can be helped.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebs eines wenigstens teilweise elektrisch antreibbaren Zweirads in einem Notbetrieb sowie eine Vorrichtung beansprucht, die ein derartiges Verfahren ausführt. Darüber hinaus soll auch ein Zweirad, insbesondere ein Elektrofahrrad, welches ein derartiges Verfahren ausführt oder eine entsprechende Vorrichtung aufweist beansprucht werden.According to the present invention, a method for operating an electric drive of an at least partially electrically drivable two-wheeler in emergency operation and a device that executes such a method is claimed. In addition, a two-wheeler, in particular an electric bicycle, which carries out such a method or has a corresponding device should also be claimed.
Der Antrieb sowie ein Energiespeicher, der den Antrieb mit elektrischer Energie versorgt stellen den wesentlichen Teil eines Antriebssystems des Zweirads dar. Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise eine Steuereinheit, die dieses Verfahren ausführt, prüft zunächst die Funktionsfähigkeit des Antriebssystems beziehungsweise deren Komponenten. Wird bei diesem Prüfvorgang ein Fehlerfall erster Art festgestellt, wird der Antrieb in einem Notbetrieb betrieben. Dieser Notbetrieb kann dabei darin bestehen, dass nur einzelne Funktionen freigeschalten werden, während andere Funktionen gesperrt werden. Es ist jedoch auch möglich, im Notbetrieb eine Einschränkung der Drehzahl, des Drehmoments, der abgegebenen Leistung und/oder allgemein des erzeugten Vortriebs des Zweirads gegenüber dem Normalbetrieb vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, die Energieabgabe des Energiespeichers im Notbetrieb zu beschränken. So kann sowohl die Einschränkung des Antriebs als auch die Beschränkung der Energieabgabe auf einen oder mehrere vorgegebene Werte erfolgen und/oder für eine vorgegebene Zeit vorgenommen werden. Optional kann nach der vorgegebenen Zeit der Antrieb gesperrt und/oder die Ansteuerung oder die Energieabgabe unterbunden werden.The drive and an energy store that supplies the drive with electrical energy represent the essential part of a drive system of the two-wheeler. The method according to the invention or a control unit that executes this method first checks the functionality of the drive system or its components. If an error of the first type is detected during this testing process, the drive is operated in an emergency mode. This emergency operation can consist in the fact that only individual functions are enabled while other functions are blocked. However, it is also possible to limit the speed, the torque, the power output and/or generally the generated propulsion of the two-wheeler in emergency operation compared to normal operation. Alternatively or additionally, it can also be provided that the energy output of the energy store is limited in emergency operation. Thus, both the drive and the energy output can be restricted to one or more specified values and/or for a specified time. Optionally, after the specified time, the drive can be blocked and/or the activation or the energy output can be prevented.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt darin, dass der Fahrer beziehungsweise Nutzer des Zweirads noch nach dem Ausfall einer Komponenten oder eines Teil des Antriebssystem eine Mindestleistung durch den Antrieb zur Verfügung gestellt bekommt. Durch diese Mindestleistung im Antrieb wird ihm ermöglicht, zu einem Ort zu kommen, an dem ihm zum Beispiel nach einem Unfall, weitergeholfen werden kann.The advantage of this configuration according to the invention is that the driver or user of the two-wheeler is still provided with a minimum power by the drive after the failure of a component or part of the drive system. This minimum power in the drive enables him to get to a place where he can be helped after an accident, for example.
Mögliche Komponenten oder Teile des Antriebssystems, die hinsichtlich ihrer Funktionalität geprüft werden, sind beispielweise wenigstens der Antrieb, der Energiespeicher, eine elektrische Leitung, eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindung, eine Steuereinheit, eine Bedieneinheit und/oder eine Anzeigeeinheit zu prüfen. Hierbei kann ein Fehler in der Funktionalität erkannt werden, wenn der Betrieb des Antriebs und/oder des Energiespeichers beeinträchtigt wird. Neben einem Fehler in der Funktionalität zum Beispiel durch Kabelbruch kann auch das vollständige Fehler einer Komponente zum Anlass genommen werden, den Notbetrieb zu aktivieren. So könnte beispielsweise bei einem erkannten Defekt des Anzeige- und/oder Bedienelement nach einem Sturz trotzdem noch eine Heimfahrt sichergestellt sein.Possible components or parts of the drive system that are tested with regard to their functionality are, for example, at least the drive, the energy store, an electrical line, a wired or wireless communication link, a control unit, an operating unit and/or a display unit. In this case, a functional error can be detected if the operation of the drive and/or the energy store is impaired. In addition to an error in functionality, for example due to a broken cable, a complete error in a component can also be used as an opportunity to activate emergency operation. For example, if a defect in the display and/or operating element is detected, a trip home could still be ensured after a fall.
Während ein erster erkannter Fehlerfall beziehungsweise ein Fehler erste Art noch nicht zu einem sicherheitskritischen Betrieb des Antriebs und/oder der Energieversorgung führt, kann ein zweiter Fehlerfall oder ein Fehler zweiter Art bei den Komponenten des Antriebssystems erkannt werden, bei dem ein Weiterbetrieb des Antriebs und/oder des Energiespeichers durch das Verfahren aus Sicherheitsgründen unterbunden werden muss. Hierzu zählen beispielsweise Fehler in den elektrischen Zellen des Energiespeichers oder Fehler im Antrieb, die den Antrieb nachhaltig schädigen würden.While a first detected fault or a fault of the first type does not yet lead to safety-critical operation of the drive and/or the energy supply, a second fault or a fault of the second type can be detected in the components of the drive system, in which case operation of the drive and/or or the energy store must be prevented by the method for safety reasons. These include, for example, errors in the electrical cells of the energy store or errors in the drive that would permanently damage the drive.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Notbetrieb nicht automatisch bei einer Erkennung einer ersten Fehlerart gestartet wird sondern erst nach einer Bestätigung durch den Fahrer. Hierzu kann der Fahrer über einen beabsichtigen Notbetrieb informiert werden, so dass er diesen Bestätigen kann. Dies kann beispielsweise durch eine einfache Eingabe am Anzeige- und/oder Bedienelement erfolgen, gegebenenfalls auch mittels eines Codes, sofern diese Elemente dem Antriebssystem noch zur Verfügung stehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass hierzu ein Button am Energiespeicher verwendet wird, der in eine bestimmte Folge gedrückt werden muss. Alternativ kann auch der Sensor an der Tretkurbel verwendet werden, um mittels einer vorgegebenen Betätigungsart der Pedalen in den Notbetrieb zu wechseln. Es können auch mehrere Eingabemöglichkeiten vorgesehen sein, um den Umstand abzusichern, dass eine oder mehrere der Eingabemöglichkeiten ausgefallen sind.Furthermore, it can be provided that emergency operation is not started automatically when a first type of error is detected, but rather only after confirmation by the driver. For this purpose, the driver can be informed about an intended emergency operation, so that he can confirm this. This can be done, for example, by simply making an entry on the display and/or operating element, possibly also by means of a code if these elements are still available to the drive system. However, it is also conceivable that a button on the energy store is used for this purpose, which has to be pressed in a specific sequence. Alternatively, the sensor on the pedal crank can also be used to switch to emergency operation by means of a predetermined type of actuation of the pedals. Multiple input options can also be provided to safeguard against the fact that one or more of the input options have failed.
Eine besondere Form des Notbetriebs besteht darin, zumindest eine Schiebehilfe zu ermöglichen, so dass der Fahrer das Zweirad noch nach Hause schieben kann und dabei Unterstützung erhält.A special form of emergency operation consists in enabling at least a pushing aid, so that the driver can still push the two-wheeler home and receive support in the process.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Sensor- oder Messgrößen erfasst werden, die den Betrieb, den Zustand oder das Fahrverhalten des Zweirads und insbesondere dessen Fahrer charakterisieren. Hieraus kann abgeleitet werden, ob vor der Erkennung eines Fehlerfalls ein Unfall oder sonstige auffällige Situation stattgefunden hat, die zu diesem Fehlerfall geführt hat. Mit den so erfassten Sensor- oder Messgrößen beziehungsweise allgemein Betriebsgrößen kann anschließend eine weitere Bedingung verwendet werden, um den Notbetrieb zu aktivieren. Durch eine derartige Berücksichtigung des Fahrverhaltens beziehungsweise des Fahrzustands vor dem erkannten Fehler kann eine Plausibilisierung durchgeführt werden, indem die fehlerhafte Komponente erkannt wird. Weiterhin kann in diesem Fall eine Unterscheidung zwischen einer unberechtigten Entnahme des Zweirads mit beispielsweise fehlendem Anzeige- oder Bedienelement und einem unfallbedingten Ausfall der entsprechenden Komponenten vorgenommen werden.In a particular embodiment of the invention, it can be provided that sensor or measured variables are recorded that characterize the operation, the state or the driving behavior of the two-wheeler and in particular its driver. From this it can be derived whether an accident or other conspicuous situation that led to this error occurred before the error was detected. A further condition can then be used with the sensor or measurement variables recorded in this way, or generally operating variables, in order to activate emergency operation. Such a consideration of the driving behavior or the driving state before the detected fault allows a plausibility check to be carried out by the faulty component being detected. Furthermore, in this case, a distinction can be made between an unauthorized removal of the two-wheeler with, for example, a missing display or operating element and a failure of the corresponding components due to an accident.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages result from the following description of exemplary embodiments and from the dependent patent claims.
Figurenlistecharacter list
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Das Blockschaltbild der
1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Steuereinheit. Das Flussdiagramm der2 zeigt ein mögliches erfindungsgemäßes Verfahren.The block diagram of1 shows a possible embodiment of the invention in the form of a control unit. The flowchart of2 shows a possible method according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie eingangs bereits ausgeführt, kann es bei der Nutzung von wenigstens teilweise angetriebenen Zweirädern und insbesondere Elektrofahrrädern zu Unfällen, insbesondere zu Stürzen im Gelände, abseits regelmäßiger Pfade oder Bebauungen kommen. Hierbei können ebenfalls Teile des Antriebssystems in Mitleidenschaft gezogen werden, die unter Umstände dazu führen können, dass das Antriebssystem nicht mehr bedienbar ist. So kann bei einem Sturz das Display oder der Halter eines Anzeige- oder Bedienelements brechen oder es können Kabel oder Leitungen brechen, so dass keine Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten mehr möglich ist. Um dem Fahrer trotzdem eine Möglichkeit zu verschaffen, sein Zweirad nach Hause oder zumindest zu einer Stelle zu bewegen, bei der er Hilfe erhält, wird in der vorliegenden Erfindung ein Notbetrieb unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten ermöglicht.As already explained at the beginning, the use of at least partially powered two-wheelers and in particular electric bicycles can lead to accidents, in particular to falls off-road, away from regular paths or built-up areas. This can also affect parts of the drive system, which under certain circumstances can lead to the drive system no longer being operable. In the event of a fall, for example, the display or the holder of a display or control element can break, or cables or lines can break so that communication between the individual components is no longer possible. In order to still give the driver the opportunity to move his two-wheeler home or at least to a place where he can get help, emergency operation is made possible in the present invention, taking safety aspects into account.
Basierend auf den erfassten Sensorwerten, Sensorgrößen oder sonstiger Informationen über die Funktionsfähigkeit der Komponenten des Antriebssystems kann die Steuereinheit 100 entscheiden, ob der Antrieb 140 im Normalbetrieb oder im Notbetrieb betrieben wird. Falls ein sicherheitskritischer Zustand erkannt wird oder die Funktion des Antriebs nicht mehr sichergestellt werden kann, kann die Steuereinheit 100 auch die Ansteuerung des Antriebs 140 unterbinden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 100 basierend auf den Erkenntnissen der Funktionsfähigkeit auch die Energieabgabe des Energiespeichers 145 beschränken oder eine Abgabe unterbinden. Weiterhin ist vorgesehen, den Fahrer des Zweirads über eine entsprechende optische oder akustische Anzeige 150 über den Betrieb im Notbetrieb zu informieren. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die entsprechende Anzeige 150 mit der Möglichkeit versehen sein kann, eine Eingabe des Fahrers aufzunehmen, um sie als Bestätigung an die Steuereinheit 100 weiterzuleiten. Alternativ können auch andere Vorrichtungen vorgesehen sein, um eine entsprechende Bestätigung des Fahrers aufzunehmen und an die Steuereinheit 100 weiterzuleiten. In einer besonderen Ausführung der Erfindung kann nach einer erkannten Fehlfunktion beziehungsweise Einschränkung der Funktionsfähigkeit diese Information an einen externen Server gesendet werden, vorzugsweise drahtlos. Über einen Zugriff des Fahrers auf diesen Server kann der Fahrer somit die Freigabe des Notbetriebs bestätigen. Alternativ kann die Freigabe auch automatisch durch den Server erfolgen, wenn entsprechende Randbedingungen vorliegen.Based on the detected sensor values, sensor sizes or other information about the functionality of the components of the drive system, the
Im Flussdiagramm der
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann parallel zu dem vorstehenden Verfahren oder in einem weiteren Schritt 200 das Fahrverhalten des Zweirads erfasst werden. Hierzu können Betriebsgrößen, Zustandsgrößen und Umgebungsgrößen des Zweirads zeitlich erfasst werden. In einem Schritt 230 nach der Erkennung im Schritt 220, dass eine Einschränkung der Funktionalität des Antriebssystems oder einer dessen Komponenten vorliegt, können das Fahrverhalten beziehungsweise die erfassten Betriebsgrößen, die Zustandsgrößen sowie die Umgebungsgrößen zur Beurteilung der defekten Komponente hinzugenommen werden. Wird dabei erkannt, dass sich der Defekt der Komponente auf einen Unfall oder einen Sturz zurückführen lässt, kann mit der Prüfung des Schritts 240 weiter verfahren werden. Wird jedoch erkannt, dass kein Sturz oder Unfall Ursache für die Fehlfunktion oder die fehlende Funktionalität vorliegt, kann in einem Schritt 270 die Zustimmung oder Bestätigung des Fahrers oder eines Servers 160 abgefragt werden, den Notbetrieb falls möglich in den Schritten 240 und 260 durchzuführen. Gibt der Fahrer diese Zustimmung oder Bestätigung im Schritt 270 nicht ab oder liegt sie nach einer Abfrage beim Server 160 nicht vor, kann das Verfahren beendet werden.In a further embodiment of the invention, the driving behavior of the two-wheeler can be recorded parallel to the above method or in a
Claims (15)
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2021
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