DE102020212892A1 - Method for controlling an electric motor of a two-wheeler, control unit, computer program product, machine-readable storage medium and two-wheeler - Google Patents

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Matthias Weinmann
Daniel Baumgaertner
Tim Dackermann
Jana Maria Ickenroth
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Abstract

Verfahren zur Regelung eines Elektromotors (111) eines Zweirads (100), insbesondere eines Elektrofahrrads, wenigstens umfassend die Schritte: Erkennung (210) einer Eingabe eines Zweiradfahrers zur Aktivierung eines motorischen Schiebehilfe-Betriebsmodus des Zweirads (100); und Regelung (220) des Elektromotors (111) zum Antrieb des Zweirads (100) in Abhängigkeit der erkannten Eingabe zur Aktivierung der Schiebehilfe, wobei zumindest kurzzeitig ein Maximaldrehmoment (330) als Motordrehmoment (M) oberhalb des maximalen Betriebsdrehmoments (320) des Elektromotors (111) mittels des Elektromotors (111) erzeugt wird.Method for controlling an electric motor (111) of a two-wheeler (100), in particular an electric bicycle, at least comprising the steps of: detecting (210) an input from a two-wheeler driver to activate a motorized pushing-assistance operating mode of the two-wheeler (100); and control (220) of the electric motor (111) for driving the two-wheeler (100) as a function of the recognized input for activating the pushing aid, with at least briefly a maximum torque (330) as motor torque (M) above the maximum operating torque (320) of the electric motor ( 111) is generated by means of the electric motor (111).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Elektromotors eines Zweirads in einem aktivierten Schiebehilfe-Betriebsmodus, wobei das Zweirad insbesondere ein Elektrofahrrad ist. Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen sowie ein Zweirad mit diesem Steuergerät. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, welches dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem dieses Computerprogrammprodukt gespeichert ist.The present invention relates to a method for controlling an electric motor of a two-wheeler in an activated push-assist operating mode, the two-wheeler being an electric bicycle in particular. The invention also relates to a control unit that is set up to carry out the method according to the invention, and a two-wheeler with this control unit. Furthermore, the invention relates to a computer program product which is set up to carry out the method according to the invention and a machine-readable storage medium on which this computer program product is stored.

Stand der TechnikState of the art

Die Schrift DE 10 2016 209 560 B3 offenbart ein Steuerungsverfahren für einen Elektromotor zur Regelung einer Schiebehilfe eines Elektrofahrrads, wobei das Verfahren eine Ermittlung einer Zielgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines erfassten aktuellen Neigungswinkels beziehungsweise Nickwinkels des Elektrofahrrads bezogen auf die Querachse des Elektrofahrrads umfasst.The font DE 10 2016 209 560 B3 discloses a control method for an electric motor for regulating a pushing aid of an electric bicycle, the method comprising determining a target speed as a function of a detected current angle of inclination or pitch angle of the electric bicycle relative to the transverse axis of the electric bicycle.

Das Dokument DE 10 2016 218 374 B3 offenbart ein Steuerungsverfahren zur Regelung eines Elektromotors eines Elektrofahrrads, wobei bei aktivierter Schiebehilfe-Funktion eine Beschleunigung des Elektrofahrrads in Richtung der Längsachse mittels eines ersten Sensors erfasst wird.The document DE 10 2016 218 374 B3 discloses a control method for regulating an electric motor of an electric bicycle, wherein when the pushing assistance function is activated, an acceleration of the electric bicycle in the direction of the longitudinal axis is detected by means of a first sensor.

Das Dokument EP 2 931 550 B1 offenbart eine Verfahren zur Gesamtmassenbestimmung eines Elektrofahrrads beziehungsweise zur Ermittlung eines Gewichts des Elektrofahrrads.The document EP 2 931 550 B1 discloses a method for determining the total mass of an electric bicycle or for determining the weight of the electric bicycle.

Das maximales Betriebsdrehmoment eines Elektromotors ist das bezogen auf eine Getriebeausgangswelle maximale Drehmoment, das im normalen Fahrbetrieb eines Zweirads, insbesondere eines Elektrofahrrads, nicht überschritten wird. Es wird typischerweise beim Verkauf beziehungsweise im Marketing zur Leistungseinschätzung einer jeweiligen Antriebseinheit eines Zweirads angegeben. Vorteilhafterweise ist das maximale Betriebsdrehmoment eines Elektromotors das maximale Drehmoment, welches bezogen auf die Getriebeausgangswelle, von einem Getriebe dauerhaft und ohne Beschädigung des Getriebes beziehungsweise des Elektromotors übertragen werden kann.The maximum operating torque of an electric motor is the maximum torque related to a transmission output shaft, which is not exceeded during normal driving of a two-wheeler, in particular an electric bicycle. It is typically specified in sales or in marketing to estimate the performance of a respective drive unit of a two-wheeler. Advantageously, the maximum operating torque of an electric motor is the maximum torque which, in relation to the transmission output shaft, can be transmitted by a transmission permanently and without damaging the transmission or the electric motor.

Bei schweren Zuladungen eines Elektrofahrrads, beispielsweise bei angekuppeltem und vollbesetzten Kinderanhänger am Elektrofahrrad oder bei einem vollbeladenen Lastenfahrrad, kann es vorkommen, dass auch die Summe aus dem erzeugten Motordrehmoment des elektrischen Antriebsmotors des Zweirads, welches dem Maximales Betriebsdrehmoment entspricht, und der Kraft des Nutzers des Elektrofahrrads beim Schieben des Elektrofahrrads nicht oder nur knapp ausreichen, um das Zweirad beziehungsweise das Elektrofahrrad vorwärts zu bewegen. Diese kritische Situation kann insbesondere an einer Steigung einer Fahrtstrecke vorkommen und ist sicherheitskritisch für den Nutzer und/oder die Zuladung und/oder beschädigt gegebenenfalls Komponenten des Fahrrads, beispielsweise kann das Zweirad beziehungsweise Elektrofahrrad in einer solchen Situation umkippen oder rückwärtsrollen.When an e-bike is heavily loaded, for example when a child trailer is attached to the e-bike and is full of people, or a fully loaded cargo bike, it can happen that the sum of the motor torque generated by the electric drive motor of the two-wheeler, which corresponds to the maximum operating torque, and the power of the user of the Electric bike when pushing the electric bike is not or only just enough to move the two-wheeler or the electric bike forward. This critical situation can occur in particular on an incline on a route and is safety-critical for the user and/or the payload and/or may damage components of the bicycle, for example the two-wheeler or electric bicycle can tip over or roll backwards in such a situation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schiebehilfe-Betriebsmodus eines Zweirads zu verbessern, insbesondere um bei schweren Zuladungen oder an Steigungen der Fahrtstrecke den Zweiradfahrer ausreichend zu unterstützen.The object of the present invention is to improve the push-assist operating mode of a two-wheeler, in particular in order to provide the two-wheeler driver with sufficient support when the vehicle is heavily loaded or on inclines.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 bis 15 gelöst.The above object is achieved according to the invention according to independent claims 1 and 12 to 15.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Elektromotors als Antriebsmotor eines Zweirads, wobei das Zweirad insbesondere ein Elektrofahrrad ist. Zunächst wird in einem Verfahrensschritt eine Eingabe eines Zweiradfahrers zur Aktivierung eines motorischen Schiebehilfe-Betriebsmodus des Zweirads erfasst. Mit anderen Worten wird erfasst, ob der Zweiradfahrer beim Schieben des Zweirads motorisch unterstützt werden will beziehungsweise ob der Zweiradfahrer eine Eingabe zur Aktivierung der Schiebehilfe tätigt. Anschließend wird durch eine Regelung des Elektromotors in Abhängigkeit der erkannten Eingabe zur Aktivierung der Schiebehilfe vorteilhafterweise zunächst ein Motordrehmoment mittels des Elektromotors zum Antrieb des Zweirads erzeugt, welches einen Betrag kleiner oder gleich eines maximalen Betriebsdrehmoments des Elektromotors aufweist beziehungsweise kleiner oder gleich des maximalen Betriebsdrehmoments des Elektromotors ist. Das erzeugte Motordrehmoment unterstützt vorteilhafterweise eine manuell aufgebrachte Schiebekraft des Zweiradfahrers auf das Zweirad beim Schieben des Zweirads. Erfindungsgemäß wird, insbesondere anschließend und vorteilhafterweise zumindest kurzzeitig beziehungsweise zumindest für eine kurze Zeitspanne, ein Maximaldrehmoment als Motordrehmoment mittels des Elektromotors erzeugt, welches einen Betrag oberhalb des maximalen Betriebsdrehmoments des Elektromotors aufweist. Das Maximaldrehmoment wird insbesondere unmittelbar nach einem Einsetzten der Regelung des Elektromotors und/oder nach Ablauf einer Startzeitspanne nach Beginn der Regelung des Elektromotors und/oder zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne erzeugt. Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise dem Zweiradfahrer zum Schieben ein größeres Drehmoment des Elektromotors bereitgestellt als beispielsweise für eine hohe Dauerbelastbarkeit im normalen Fahrtbetrieb zulässig, nämlich das Maximaldrehmoment. Vorteilhafterweise resultiert durch das erzeugte Maximaldrehmoment bei den während der Schiebehilfe vorliegenden kleinen Motordrehzahlen des Elektromotors zumindest für eine kurze Zeitspanne keine unkritische Belastung für den Elektromotor oder das Getriebe. Somit wird einem Zweiradfahrer das Schieben durch das erzeugte Maximaldrehmoment erleichtert, insbesondere bei große Zuladungen des Zweirads und/oder im Falle eines angekuppelten Anhängers, beispielsweise eines Kinderanhängers, und/oder bei einer großen Steigung einer Fahrtstrecke. Dieser Vorteil resultiert insbesondere bei Elektrofahrrädern, welche als Lastenfahrräder eingesetzt beziehungsweise ausgestaltet sind und regelmäßig mit zusätzlichen Massen beladen werden. Durch das Verfahren werden kritische Fahrsituationen und/oder eine hohe Dauerbelastung des Zweiradfahrers bezüglich der aufzubringenden Schiebekraft und/oder eine hohe Dauerbelastung des Elektromotors bezüglich der Aufbringung eines Motordrehmoments ohne oder mit nur geringer Motorrotation vermieden. Mit anderen Worten wird zur Unterstützung des Schiebens dem Zweiradfahrer mit der Erzeugung des Maximaldrehmoments eine Drehmomentreserve beziehungsweise eine Leistungsreserve des Elektromotors zur Verfügung gestellt, um zumindest kurzzeitig ein höheres Drehmoment des Elektromotors bereitstellen zu können, welches es beispielsweise erlaubt, eine Steigung der Fahrtstrecke mit hoher Beladung des Zweirads schiebend zu überwinden.The present invention relates to a method for controlling an electric motor as the drive motor of a two-wheeler, the two-wheeler being an electric bicycle in particular. First, in a method step, an input from a two-wheeler driver to activate a motorized push-assist operating mode of the two-wheeler is recorded. In other words, it is detected whether the two-wheeler driver wants motorized support when pushing the two-wheeler or whether the two-wheeler driver makes an input to activate the pushing aid. Subsequently, by controlling the electric motor as a function of the recognized input for activating the pushing aid, an engine torque is advantageously first generated by means of the electric motor to drive the two-wheeler, which has an amount less than or equal to a maximum operating torque of the electric motor or less than or equal to the maximum operating torque of the electric motor is. The motor torque generated advantageously supports a manually applied pushing force of the two-wheeler driver onto the two-wheeler when pushing the two-wheeler. According to the invention, in particular subsequently and advantageously at least briefly or at least for a short period of time, a maximum torque is generated as motor torque by means of the electric motor, which has an amount above the maximum operating torque of the electric motor. The maximum torque is in particular immediately after the start of the control of the electric motor and / or after a starting period after the start of the control of the electric motor and / or generated at least for a predetermined period of time. The invention advantageously provides the two-wheeler driver with a greater torque of the electric motor for pushing than is permissible, for example, for a high continuous load capacity in normal driving operation, namely the maximum torque. Advantageously, the maximum torque generated at the low engine speeds of the electric motor during the pushing assistance does not result in an uncritical load on the electric motor or the transmission, at least for a short period of time. The maximum torque generated makes it easier for a two-wheeler rider to push, particularly when the two-wheeler is heavily loaded and/or when a trailer is attached, for example a child trailer, and/or when the route is steep. This advantage results in particular in the case of electric bicycles which are used or designed as cargo bicycles and are regularly loaded with additional masses. The method avoids critical driving situations and/or a high constant load on the two-wheeler driver with regard to the pushing force to be applied and/or a high constant load on the electric motor with regard to the application of a motor torque with little or no motor rotation. In other words, to support pushing, the two-wheeler driver is provided with a torque reserve or a power reserve of the electric motor with the generation of the maximum torque in order to be able to provide a higher torque of the electric motor at least briefly, which, for example, allows the route to be climbed with a heavy load to overcome by pushing the two-wheeler.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird das Maximaldrehmoment in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeitspanne erzeugt. Mit anderen Worten wird das Maximaldrehmoment beziehungsweise das Drehmoment des Elektromotors oberhalb des maximales Betriebsdrehmoments beispielsweise nur für die vorgegebene Zeitspanne erzeugt und anschließend der Elektromotor so geregelt, dass das durch die Regelung erzeugte Motordrehmoment einen Betrag kleiner oder gleich dem maximalen Betriebsdrehmoment aufweist. Durch diese Ausführung wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die Dauerbelastung des Elektromotors nicht zu hoch wird. Des Weiteren kann in dieser Ausführung vorteilhafterweise ein besonders hoher Betrag des Maximaldrehmoments erzeugt werden, da die Belastung nur kurzzeitig wirkt beziehungsweise auf die vorgegebene Zeitspanne begrenzt ist.In a particularly preferred embodiment, the maximum torque is generated as a function of a predetermined period of time. In other words, the maximum torque or the torque of the electric motor above the maximum operating torque is generated, for example, only for the specified period of time and then the electric motor is controlled so that the motor torque generated by the control has an amount less than or equal to the maximum operating torque. This design advantageously ensures that the permanent load on the electric motor does not become too high. Furthermore, in this embodiment, a particularly high amount of the maximum torque can advantageously be generated, since the load only acts for a short time or is limited to the specified time period.

Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiteren Ausgestaltung eine aktuelle Temperatur des Elektromotors erfasst werden. Die Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt in dieser Ausgestaltung zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Temperatur des Elektromotors, wobei das erzeugte Motordrehmoment auf das maximale Betriebsdrehmoment begrenzt wird beziehungsweise die Erzeugung des Maximaldrehmoments als Motordrehmoment abgebrochen wird, wenn die erfasste Temperatur einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Mit anderen Worten wird das Maximaldrehmoment beziehungsweise das Motordrehmoment oberhalb des maximales Betriebsdrehmoments nur erzeugt, wenn die erfasste Temperatur einen Betrag kleiner oder gleich dem Temperaturschwellenwert aufweist. Falls die Temperatur den Temperaturschwellenwert überschreitet wird anschließend der Elektromotor so geregelt, dass das durch die Regelung erzeugte Motordrehmoment einen Betrag kleiner oder gleich dem maximalen Betriebsdrehmoment aufweist. In dieser Ausgestaltung wird eine Beschädigung von Komponenten des Elektromotors beziehungsweise der Antriebseinheit, beispielsweise eines Getriebes, vorteilhafterweise vermieden.Alternatively or additionally, in a further embodiment, a current temperature of the electric motor can be detected. In this embodiment, the maximum torque is also generated as a function of the detected temperature of the electric motor, with the motor torque generated being limited to the maximum operating torque or the generation of the maximum torque as motor torque being terminated if the detected temperature exceeds a temperature threshold value. In other words, the maximum torque or the engine torque above the maximum operating torque is only generated when the detected temperature is less than or equal to the temperature threshold value. If the temperature exceeds the temperature threshold value, the electric motor is then regulated in such a way that the motor torque generated by the regulation is less than or equal to the maximum operating torque. In this embodiment, damage to components of the electric motor or the drive unit, for example a gear, is advantageously avoided.

Es kann des Weiteren in einer optionalen Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass während der Regelung des Elektromotors eine Grenzkraftsituation des Elektromotors erkannt wird. Die Grenzkraftsituation wird erkannt, wenn das durch die Regelung erzeugte Motordrehmoment eine Toleranz zum vorgegebenen maximalen Betriebsdrehmoment des Elektromotors beispielsweise für eine kritische Zeitspanne unterschreitet und/oder eine erfasste Motordrehzahl trotz erzeugtem Motordrehmoment nicht steigt oder fällt. Die Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt in dieser Ausführung zusätzlich in Abhängigkeit der Erkennung der Grenzkraftsituation beziehungsweise in Abhängigkeit der erkannten Grenzkraftsituation. Mit anderen Worten wird das Maximaldrehmoment nur erzeugt, wenn eine Grenzkraftsituation erkannt wird. Durch diese Ausführung resultiert der Vorteil, dass die Erzeugung des Maximaldrehmoments nur bei einem ermittelten Bedarf des Zweiradfahrers zur Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt.Furthermore, in an optional embodiment of the invention, it can be provided that a limit force situation of the electric motor is detected during the regulation of the electric motor. The limit force situation is recognized when the engine torque generated by the control falls below a tolerance for the specified maximum operating torque of the electric motor for a critical period of time, for example, and/or a detected engine speed does not increase or decrease despite the engine torque being generated. In this embodiment, the maximum torque is additionally generated as a function of the detection of the limit force situation or as a function of the detected limit force situation. In other words, the maximum torque is only generated when a limit force situation is detected. This embodiment results in the advantage that the maximum torque is only generated if the two-wheeler rider needs to generate the maximum torque.

In einer weiteren Ausführung wird ein Nickwinkel des Zweirads um die Querachse des Zweirads erfasst. Die Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt, wenn ein Betrag des erfassten Nickwinkels einen Neigungswinkelschwellenwert überschreitet. Durch diese Ausführung resultiert der Vorteil, dass die Erzeugung des Maximaldrehmoments vorteilhafterweise an Steigungen der Fahrtstrecke durchgeführt wird, das heißt, in Fällen in denen eine erhöhte Wahrscheinlichkeit vorliegt, dass der Zweiradfahrer ein besonders hohes Motordrehmoment benötigt oder wünscht.In a further embodiment, a pitch angle of the two-wheeler about the transverse axis of the two-wheeler is detected. Maximum torque is generated when a magnitude of the sensed pitch angle exceeds a bank angle threshold. This design has the advantage that the maximum torque is advantageously generated on inclines of the route, that is, in cases where there is an increased probability that the two-wheeler driver needs or desires a particularly high motor torque.

Es kann alternativ oder zusätzlich in einer Weiterführung vorgesehen sein, dass eine Erfassung einer weiteren Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung einer Boost-Funktion durchgeführt wird. Die Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt in dieser Ausgestaltung, wenn die Eingabe zur Aktivierung der Boost-Funktion erfasst wurde. In dieser Ausgestaltung resultiert der Vorteil, dass der Zweiradfahrer die Erzeugung des Maximaldrehmoments manuell bei Bedarf zuschalten kann.It can be provided alternatively or additionally in a development that a detection Solution of a further input of the two-wheeler to activate a boost function is carried out. In this embodiment, the maximum torque is generated when the input for activating the boost function has been detected. This configuration has the advantage that the two-wheeler driver can switch on the generation of the maximum torque manually if required.

Es kann in einer anderen Weiterführung alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, ein aktuelles Gewicht des Zweirads zu ermitteln. Anschließend wird die vorgegebene Zeitspanne zur Erzeugung des Maximaldrehmoments und/oder das Maximaldrehmoment in Abhängigkeit des ermittelten Gewichtes angepasst. In dieser Ausgestaltung resultiert der Vorteil, dass die vorgegebene Zeitspanne und/oder das erzeugte Maximaldrehmoment automatisch an den Bedarf angepasst wird.In another development, it can be provided as an alternative or in addition to determine a current weight of the two-wheeler. Then the predetermined time period for generating the maximum torque and/or the maximum torque is adjusted as a function of the determined weight. In this embodiment, the advantage results that the predefined time period and/or the maximum torque generated is automatically adapted to the requirement.

In einer anderen Ausführung der Erfindung wird eine aktuelle Geschwindigkeit des Zweirads erfasst. Anschließend wird das Maximaldrehmoment zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit erzeugt, wobei insbesondere die vorgegebene Zeitspanne zur Erzeugung des Maximaldrehmoments und/oder das Maximaldrehmoment in Abhängigkeit der ermittelten Geschwindigkeit angepasst werden und/oder das Maximaldrehmoment nur unterhalb eines Geschwindigkeitsschwellenwertes erzeugt wird. Durch diese Ausführung resultiert der Vorteil, dass die Erzeugung des Maximaldrehmoments nur in Grenzkraftsituationen beziehungsweise falls sich das Zweirad beispielsweise sehr langsam vorwärtsbewegt, stillsteht oder rückwärts rollt erfolgt, so dass die Komponenten der Antriebseinheit, insbesondere der Elektromotor und das Getriebe vorteilhafterweise selten mit dem erhöhten Maximaldrehmoment belastet werden.In another embodiment of the invention, a current speed of the two-wheeler is recorded. The maximum torque is then also generated as a function of the detected speed, with the specified time span for generating the maximum torque and/or the maximum torque being adjusted as a function of the determined speed and/or the maximum torque being generated only below a speed threshold value. This design has the advantage that the maximum torque is only generated in limit force situations or if the two-wheeler is moving forward very slowly, for example, is stationary or rolling backwards, so that the components of the drive unit, in particular the electric motor and the transmission, advantageously rarely have to deal with the increased maximum torque be charged.

In einer anderen Ausgestaltung wird eine aktuelle Beschleunigung des Zweirads in Richtung der Längsachse des Zweirads erfasst. Anschließend wird das Maximaldrehmoment zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung erzeugt, wobei insbesondere die vorgegebene Zeitspanne zur Erzeugung des Maximaldrehmoments und/oder das Maximaldrehmoment in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung angepasst werden und/oder das Maximaldrehmoment nur unterhalb eines Beschleunigungsschwellenwertes erzeugt wird. Durch diese Ausgestaltung resultiert der Vorteil, dass die Erzeugung des Maximaldrehmoments nur in Grenzkraftsituationen beziehungsweise falls sich das Zweirad beispielsweise sehr langsam vorwärtsbewegt, stillsteht oder rückwärts rollt erfolgt, so dass die Komponenten der Antriebseinheit, insbesondere der Elektromotor und das Getriebe vorteilhafterweise selten mit dem erhöhten Maximaldrehmoment belastet werden.In another embodiment, a current acceleration of the two-wheeler is detected in the direction of the longitudinal axis of the two-wheeler. The maximum torque is then also generated as a function of the detected acceleration, with the specified time span for generating the maximum torque and/or the maximum torque being adjusted as a function of the detected acceleration and/or the maximum torque being generated only below an acceleration threshold value. This configuration has the advantage that the maximum torque is only generated in limit force situations or if the two-wheeler, for example, is moving forward very slowly, is stationary or rolling backwards, so that the components of the drive unit, in particular the electric motor and the transmission, advantageously rarely have the increased maximum torque be charged.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird eine aktuelle Motordrehzahl des Elektromotors erfasst und die Erzeugung des Maximaldrehmoments in Abhängigkeit der erfassten Motordrehzahl des Elektromotors durchgeführt. Vorteilhafterweise wird bei der Erzeugung des Maximaldrehmoments insbesondere die vorgegebene Zeitspanne zur Erzeugung des Maximaldrehmoments und/oder das Maximaldrehmoment in Abhängigkeit der erfassten Motordrehzahl angepasst und/oder das Maximaldrehmoment nur unterhalb eines Motordrehzahlschwellenwertes erzeugt. Durch diese alternative oder zusätzliche Ausgestaltung resultiert somit der Vorteil, dass die Erzeugung des Maximaldrehmoments nur in Grenzkraftsituationen beziehungsweise falls sich das Zweirad beispielsweise sehr langsam vorwärtsbewegt, stillsteht oder rückwärts rollt erfolgt, so dass die Komponenten der Antriebseinheit, insbesondere der Elektromotor und das Getriebe vorteilhafterweise selten mit dem erhöhten Maximaldrehmoment belastet werden.In an alternative or additional embodiment, a current engine speed of the electric motor is detected and the maximum torque is generated as a function of the detected engine speed of the electric motor. Advantageously, when generating the maximum torque, the predetermined time period for generating the maximum torque and/or the maximum torque is adjusted as a function of the detected engine speed and/or the maximum torque is only generated below an engine speed threshold value. This alternative or additional configuration thus results in the advantage that the maximum torque is only generated in limit force situations or if the two-wheeler is moving forward very slowly, for example, is stationary or rolling backwards, so that the components of the drive unit, in particular the electric motor and the transmission, advantageously rarely be loaded with the increased maximum torque.

In einer bevorzugten Weiterführung kann es vorgesehen sein, dass ein Stillstand oder ein Zurückrollen des Zweirads erkannt wird, wobei die Erkennung des Stillstands oder des Zurückrollens in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung, der erfassten Geschwindigkeit und/oder der erfassten Motordrehzahl durchgeführt wird. Die Erzeugung des Maximaldrehmoments erfolgt in dieser Weiterführung zusätzlich in Abhängigkeit des erkannten Stillstands oder des erkannten Zurückrollens des Zweirads. Vorteilhafterweise wird in dieser Ausgestaltung das Maximaldrehmoment erzeugt, wenn ein Bedarf für ein erhöhtes Motordrehmoment vorliegt.In a preferred development, it can be provided that a standstill or a rollback of the two-wheeler is detected, with the standstill or rollback being detected as a function of the detected acceleration, the detected speed and/or the detected engine speed. In this development, the maximum torque is also generated as a function of the detected standstill or the detected rolling back of the two-wheeler. In this refinement, the maximum torque is advantageously generated when there is a need for an increased engine torque.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät für den Elektromotor des Zweirads, insbesondere für einen Elektromotor eines Elektrofahrrads. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The invention also relates to a control device for the electric motor of the two-wheeler, in particular for an electric motor of an electric bicycle. The control unit is set up to carry out the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, welches dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des Elektromotors des Zweirads, insbesondere eines Elektrofahrrads, durchzuführen.The invention also relates to a computer program product which is set up to carry out a method according to the invention for controlling the electric motor of the two-wheeler, in particular an electric bicycle.

Die Erfindung betrifft auch ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert ist.The invention also relates to a machine-readable storage medium on which the computer program product according to the invention is stored.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Zweirad, insbesondere Elektrofahrrad, mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät.The invention also relates to a two-wheeler, in particular an electric bicycle, with the control unit according to the invention.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren.

  • 1: Elektrofahrrad als Zweirad
  • 2: Ablaufdiagramm des Verfahrens als Blockschaltbild
  • 3: Diagramm zu einem Verlauf des Motordrehmoments
Further advantages result from the following description of exemplary embodiments with reference to the figures.
  • 1 : Electric bicycle as a two-wheeler
  • 2 : Flow chart of the method as a block diagram
  • 3 : Diagram for a curve of the engine torque

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

In 1 ist ein Elektrofahrrad als Zweirad 100 schematisch dargestellt. Das Zweirad 100 weist ein Vorderrad 101 und ein Hinterrad 102 als Räder sowie einen Lenker 103 auf. Darüber hinaus umfasst das Zweirad 100 eine Tretachse 104, welche an beiden Seiten jeweils mittels einer Kurbel 105 mit einem Pedal 106 verbunden ist. Im Bereich der Tretachse 104 ist eine Antriebseinheit 110 mit einem Elektromotor 111 als Antriebsmotor angeordnet. Alternativ kann die Antriebseinheit 110 mit dem Elektromotor 111 auch an der Radnabe des Vorderrads 101 oder an der Radnabe des Hinterrads 102 angeordnet sein. Der Elektromotor 111 wird mittels einer Batterie 112 mit Strom beziehungsweise elektrischer Leistung versorgt. Zur Kraftübertragung weist das Zweirad 101 ein Abtriebsritzel 107 und/oder eine optionale Gangschaltung auf, welche jeweils mit der Tretachse 104 und dem Elektromotor 111 verbunden sind, wobei das durch den Zweiradfahrer auf die Tretachse aufgebrachte Fahrerdrehmoment und/oder das mittels des Elektromotors 111 erzeugte Motordrehmoment von dem Abtriebsritzel 107 oder der Gangschaltung mittels eines Verbindungselements, beispielsweise einer Kette oder einem Riemen, mit der Radnabe des Hinterrads 102 verbunden ist. Des Weiteren umfasst das Zweirad 100 optionale Sensoren 113, 114, 115, 117 und 118 sowie eine optionale Anzeigevorrichtung 120 beziehungsweise ein Display. Bevorzugt umfasst das Zweirad 100 den Geschwindigkeitssensor 115, welcher beispielsweise als Reed-Sensor am Hinterrad 102 angeordnet ist und mittels eines Magneten die Umdrehungen des Hinterrads 102 bei bekanntem Radumfang des Hinterrads 102 bestimmt. Alternativ kann die Geschwindigkeit beispielsweise mittels eines Ortssensors für ein globales Navigationssatellitensystem (nicht dargestellt), beispielsweise eines GPS-Sensors, oder mittels eines Beschleunigungssensors 113 ermittelt werden. Am Lenker 103 sind bevorzugt Mittel 117 und/oder 118, insbesondere wenigstens ein Schalter, zur Erfassung einer Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung einer Schiebehilfe-Funktion und/oder einer Boost-Funktion während des Schiebehilfe-Betriebsmodus angeordnet. Die Anzeigevorrichtung 120 ist bevorzugt dazu eingerichtet, dem Zweiradfahrer Informationen anzuzeigen, beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrrads, wobei die Anzeigevorrichtung 120 optional einen Touchscreen oder andere Mittel, wie Drückköpfe, aufweist, welche dazu eingerichtet sind, wenigstens eine Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung der Schiebehilfe-Funktion und/oder der Boost-Funktion zu erfassen. Es kann vorgesehen sein, des ein Sensor 114 zur Erfassung eines Nickwinkels des Zweirads 100 am Zweirad 100, insbesondere an der Antriebseinheit 110, angeordnet ist, beispielsweise eine inertiale Messeinheit.In 1 an electric bicycle is shown schematically as a two-wheeler 100 . The two-wheeler 100 has a front wheel 101 and a rear wheel 102 as wheels, and a handlebar 103 . In addition, the two-wheeler 100 includes a pedal axle 104 which is connected to a pedal 106 on both sides by means of a crank 105 . A drive unit 110 with an electric motor 111 as the drive motor is arranged in the area of the pedal axle 104 . Alternatively, the drive unit 110 with the electric motor 111 can also be arranged on the wheel hub of the front wheel 101 or on the wheel hub of the rear wheel 102 . The electric motor 111 is supplied with electricity or electrical power by means of a battery 112 . For power transmission, the two-wheeler 101 has an output pinion 107 and/or an optional gear shift, which are each connected to the pedal axle 104 and the electric motor 111, with the rider torque applied by the two-wheeler rider to the pedal axle and/or the engine torque generated by means of the electric motor 111 is connected to the wheel hub of the rear wheel 102 from the output sprocket 107 or the gear shift by means of a connecting element, for example a chain or a belt. Furthermore, the two-wheeler 100 includes optional sensors 113, 114, 115, 117 and 118 and an optional display device 120 or a display. The two-wheeler 100 preferably includes the speed sensor 115, which is arranged, for example, as a reed sensor on the rear wheel 102 and uses a magnet to determine the revolutions of the rear wheel 102 when the wheel circumference of the rear wheel 102 is known. Alternatively, the speed can be determined, for example, using a location sensor for a global navigation satellite system (not shown), for example a GPS sensor, or using an acceleration sensor 113 . Means 117 and/or 118, in particular at least one switch, are preferably arranged on the handlebar 103 for detecting an input from the two-wheeler rider for activating a push-assist function and/or a boost function during the push-assist operating mode. The display device 120 is preferably set up to display information to the two-wheeler rider, for example the speed of the bicycle, the display device 120 optionally having a touch screen or other means, such as push buttons, which are set up to receive at least one input from the two-wheeler rider to activate the pushing aid To detect function and / or the boost function. Provision can be made for a sensor 114 for detecting a pitch angle of the two-wheeler 100 to be arranged on the two-wheeler 100, in particular on the drive unit 110, for example an inertial measuring unit.

In 2 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens als Blockschaltbild schematisch dargestellt. Das Verfahren beginnt mit einer Erkennung 210 beziehungsweise einer Erfassung einer Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung des motorischen Schiebehilfe-Betriebsmodus des Zweirads. Anschließend wird im Schritt 220 der Elektromotor angesteuert, so dass ein Motordrehmoment M erzeugt wird. Mit anderen Worten wird im nächsten Schritt 220 der Elektromotors 111 in Abhängigkeit der erkannten Eingabe zur Aktivierung der Schiebehilfe geregelt, wobei diese Regelung ein Motordrehmoment M erzeugt. Typischerweise wird dabei eine vorgegebene Geschwindigkeit des Zweirads beim Schiebebetrieb nicht überschritten. Das erzeugte Motordrehmoment wird auf das Vorderrad 101 oder das Hinterrad 102 zum Antrieb des Zweirads 100 übertragen, wodurch die manuell aufgebrachte Kraft des Zweiradfahrers motorisch beim Schieben des Zweirads unterstützt wird. Es kann optional vorgesehen sein, dass im Schritt 230 ein Nickwinkel des Zweirads 100 um die Querachse des Zweirads 100 erfasst wird, insbesondere mittels einer inertialen Messeinheit 114. Es kann des Weiteren im anderen optionalen Schritt 240 eine Grenzkraftsituation erkannt werden, wenn beispielsweise das durch die Regelung 220 erzeugte Motordrehmoment eine Toleranz zum vorgegebenen maximalen Betriebsdrehmoment des Elektromotors 111 unterschreitet. Des Weiteren kann im optionalen Schritt 250 eine weitere Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung einer Boost-Funktion erfasst werden. Vorteilhafterweise wird im weiteren optionalen Schritt 260 eine aktuelle Geschwindigkeit des Zweirads erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann im optionalen Schritt 261 eine Erfassung einer aktuellen Beschleunigung des Zweirads in Richtung der Längsachse des Zweirads durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann im optionalen Schritt 262 eine Erfassung einer aktuellen Motordrehzahl des Elektromotors erfolgen. Darüber hinaus kann eine optionale Ermittlung 270 eines aktuellen Gewichts des Zweirads 100 vorgesehen sein, beispielsweise durch das in der Schrift EP 2 931 550 B1 offenbarte Ermittlungsverfahren. Bevorzugt wird des Weiteren im ebenfalls optionalen Schritt 280 eine aktuelle Temperatur des Elektromotors 111 erfasst. Anschließend wird erfindungsgemäß im Verfahrensschritt 290 ein Maximaldrehmoment oberhalb eines maximales Betriebsdrehmoments des Elektromotors 111 als Motordrehmoment mittels des Elektromotors 111 erzeugt. Es kann vorgesehen sein, dass die Erzeugung 290 des Maximaldrehmoments nur erfolgt, wenn der im Schritt 230 erfasste Nickwinkel einen Neigungswinkelschwellenwert überschreitet und/oder, wenn im Schritt 240 eine Grenzkraftsituation erkannt wird. Alternativ oder zusätzlich wird optional die Erzeugung des Maximaldrehmoments nur durchgeführt, wenn im Schritt 250 die Eingabe zur Aktivierung der Boost-Funktion erfasst wurde. Alternativ oder zusätzlich wird optional die Erzeugung des Maximaldrehmoments in Abhängigkeit der im optionalen Schritt 260 erfassten Geschwindigkeit, der im optionalen Schritt 261 erfassten Beschleunigung und/oder der im optionalen Schritt 261 erfassten Motordrehzahl durchgeführt. Es kann dabei vorgesehen sein, im Schritt 265 einen Stillstand oder ein Zurückrollen des Zweirads 100 in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung, der erfassten Geschwindigkeit und/oder der erfassten Motordrehzahl zu erkennen und im Schritt 290 das Maximaldrehmoment zusätzlich in Abhängigkeit des erkannten Stillstands oder des erkannten Zurückrollens des Zweirads zu erzeugen. Mit anderen Worten wird in dieser Ausgestaltung das Maximaldrehmoments nur erzeugt, wenn ein Betrag der im Schritt 260 erfassten Geschwindigkeit kleiner oder gleich einen Geschwindigkeitsschwellenwert ist, und/oder, wenn ein Betrag der im Schritt 261 erfassten Beschleunigung kleiner oder gleich einen Beschleunigungsschwellenwert ist, und/oder, wenn ein Betrag der im Schritt 262 erfassten Motordrehzahl kleiner oder gleich einen Drehzahlschwellenwert ist, und/oder, wenn ein im Schritt 265 erkannter Stillstand oder ein erkanntes Zurückrollens des Zweirads vorliegt. Optional erfolgt die Erzeugung 290 des Maximaldrehmoments in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise für eine vorgegebene Zeitspanne. Nach der vorgegebenen Zeitspanne wird das erzeugte Motordrehmoment vorteilhafterweise durch das maximale Betriebsdrehmoment begrenzt. Die Erzeugung 290 des Maximaldrehmoments wird vorzugsweise in Abhängigkeit der im Schritt 280 erfassten Temperatur des Elektromotors durchgeführt wird, wobei das erzeugte Motordrehmoment, insbesondere erneut, auf das maximale Betriebsdrehmoment begrenzt wird, wenn die erfasste Temperatur einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, eine vorgegebene Zeitspanne zur Erzeugung des Maximaldrehmoments und/oder den Betrag des erzeugten Maximaldrehmoments in Abhängigkeit des im Schritt 270 ermittelten Gewichtes anzupassen.In 2 a flowchart of the method is shown schematically as a block diagram. The method begins with a detection 210 or a detection of an input by the two-wheeler driver to activate the motorized pushing-assist operating mode of the two-wheeler. The electric motor is then activated in step 220 so that a motor torque M is generated. In other words, in the next step 220, the electric motor 111 is controlled as a function of the detected input to activate the pushing aid, with this control generating a motor torque M. Typically, a predetermined speed of the two-wheeler is not exceeded when pushing. The motor torque generated is transmitted to the front wheel 101 or the rear wheel 102 to drive the two-wheeler 100, as a result of which the manually applied force of the two-wheeler is supported by a motor when pushing the two-wheeler. It can optionally be provided that in step 230 a pitch angle of the two-wheeler 100 about the transverse axis of the two-wheeler 100 is detected, in particular by means of an inertial measuring unit 114. Furthermore, in the other optional step 240, a limit force situation can be detected if, for example, the Regulation 220 engine torque generated falls below a tolerance for the predetermined maximum operating torque of the electric motor 111. Furthermore, in optional step 250, a further input from the two-wheeler driver to activate a boost function can be recorded. In a further optional step 260, a current speed of the two-wheeler is advantageously recorded. Alternatively or additionally, in optional step 261, a current acceleration of the two-wheeler in the direction of the longitudinal axis of the two-wheeler can be detected. Alternatively or additionally, in optional step 262 a current engine speed of the electric motor can be detected. In addition, an optional determination 270 of a current weight of the two-wheeler 100 can be provided, for example by the document EP 2 931 550 B1 disclosed investigative procedures. Furthermore, a current temperature of electric motor 111 is preferably recorded in step 280, which is also optional. According to the invention, a maximum torque above a maximum operating torque of electric motor 111 is then generated as motor torque by means of electric motor 111 in method step 290 . It can be provided that the generation 290 of the maximum torque only takes place if in step 230 detected pitch angle exceeds a bank angle threshold value and/or if a limit force situation is detected in step 240. As an alternative or in addition, the maximum torque is optionally only generated if the input for activating the boost function was detected in step 250 . Alternatively or additionally, the maximum torque is optionally generated as a function of the speed recorded in optional step 260 , the acceleration recorded in optional step 261 and/or the engine speed recorded in optional step 261 . Provision can be made in step 265 to detect a standstill or a rollback of the two-wheeler 100 depending on the detected acceleration, the detected speed and/or the detected engine speed and in step 290 the maximum torque additionally as a function of the detected standstill or the detected rollback of the two-wheeler. In other words, in this embodiment, the maximum torque is only generated if an amount of the speed detected in step 260 is less than or equal to a speed threshold value, and/or if an amount of the acceleration detected in step 261 is less than or equal to an acceleration threshold value, and/or or if an amount of the engine speed detected in step 262 is less than or equal to a speed threshold value, and/or if a standstill detected in step 265 or a detected rollback of the two-wheeler is present. Optionally, the generation 290 of the maximum torque takes place as a function of a predefined period of time, for example for a predefined period of time. After the predetermined period of time, the engine torque produced is advantageously limited by the maximum operating torque. The generation 290 of the maximum torque is preferably carried out as a function of the temperature of the electric motor detected in step 280, the motor torque generated being limited, in particular again, to the maximum operating torque if the temperature detected exceeds a temperature threshold value. In addition, provision can be made for adapting a predefined period of time for generating the maximum torque and/or the amount of the maximum torque generated as a function of the weight determined in step 270 .

In 3 ist ein Diagramm eines beispielhaften Verlaufs des mittels des Elektromotors im Schiebehilfe-Betriebsmodus erzeugten Motordrehmoments M über der Zeit t dargestellt. Zunächst wird in diesem Beispiel zum Zeitpunkt t0 der Schiebehilfe-Betriebsmodus durch eine erfasste beziehungsweise erkannte Eingabe des Zweiradfahrers aktiviert. Anschließend wird durch eine Ansteuerung beziehungsweise Regelung 220 des Elektromotors 111 ein mittels des Elektromotors 111 erzeugtes Motordrehmoment bis zu einem Zeitpunkt t1 erhöht, wobei das Motordrehmoment den Betrag MNormalbetrieb beziehungsweise 310 erreicht. Der Zweiradfahrer beginnt das Zweirad 100 während der Zeitspanne zwischen t0 und t1 zu schieben und somit das Zweirad 100 auf einen Anfangsgeschwindigkeitswert zu beschleunigen, beispielsweise durch Schieben des Zweirads in einer asphaltierten Ebene. Der Betrag der resultierenden Beschleunigung und der Betrag der Anfangsgeschwindigkeit basiert insbesondere auf der Summe des erzeugten Motordrehmoments 310 und der menschlichen beziehungsweise manuellen Schiebekraft sowie dem Gewicht des Fahrrads und den Fahrbedingungen, beispielsweise der Steigung der Fahrtstrecke und dem Lauf- beziehungsweise Reibwiderstand der Räder 101 und 102. Das erzeugte Motordrehmoment wird typischerweise in Abhängigkeit der resultierenden Geschwindigkeit des Zweirads 100 begrenzt, beispielsweise um eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit nicht zu überschreiten. Die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit ist beispielsweise in Deutschland gesetzlich vorgegeben und beträgt insbesondere 6 km/h. Anschließend wird das Zweirad 100 zum Zeitpunkt t2 auf eine Steigung der Fahrstrecke geschoben, wobei beim Schieben an der Steigung durch den Elektromotor 111 und/oder den Zweiradfahrer zusätzlich eine Komponente der Gewichtskraft beziehungsweise die Hangabtriebskraft überwunden werden muss. Typischerweise wird folglich das Motordrehmoment ab dem Zeitpunkt t2 an der Steigung einer Fahrtstrecke bis zum maximalen Betriebsdrehmoment 320 des Elektromotors erhöht und durch dieses maximales Betriebsdrehmoment 320 begrenzt. Das maximale Betriebsdrehmoment beträgt beispielsweise zwischen 30 und 120 Nm, insbesondere 65 Nm. Die optionale Erkennung 240 der Grenzkraftsituation erfolgt, wenn das durch die Regelung 220 erzeugte Motordrehmoment eine Toleranz 321 zum vorgegebenen maximalen Betriebsdrehmoment 320 des Elektromotors unterschreitet oder eine erfasste Motordrehzahl während einer Zeitspanne zwischen t2 und t3 nicht steigt oder sinkt. Wird zum Zeitpunkt t4 eine Grenzkraftsituation erkannt, beispielsweise da die Toleranz unterschritten und/oder die Toleranz 321 für eine Zeitspanne unterschritten ist, wird als Motordrehmoment M anschließend durch den Schritt 290 das Maximaldrehmoment 330 erzeugt. Das Maximaldrehmoment wird mittels des Elektromotors 111 erzeugt, wobei das erzeugte Maximaldrehmoment 330 oberhalb des angegebenen maximalen Betriebsdrehmoment 320 des Elektromotors 111 liegt. Alternativ oder zusätzlich wird das Maximaldrehmoment 330 erzeugt, wenn der erfasste Nickwinkel einen Neigungswinkelschwellenwert überschreitet und/oder, wenn die Eingabe zur Aktivierung der Boost-Funktion erfasst wird. Das Maximaldrehmoment 330 wird zur Vermeidung von Beschädigungen des Elektromotors 111 oder zur Vermeidung von Beschädigungen eines Getriebes der Antriebseinheit 110 bevorzugt nur für eine vorgegebene Zeitspanne Δt bis zum Zeitpunkt t5 erzeugt. Es kann vorgesehen sein, dass diese vorgegebene Zeitspanne Δt zur Erzeugung 290 des Maximaldrehmoments 330 und/oder das Maximaldrehmoment 330 in Abhängigkeit eines ermittelten Gewichtes angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich wird das Maximaldrehmoment 330 erzeugt, bis die optional erfasste Temperatur einen Temperaturschwellenwert erreicht oder überschreitet. Beispielsweise überschreitet die erfasste Temperatur den Temperaturschwellenwert zum Zeitpunkt t5. Anschließend wird insbesondere die Regelung des Elektromotors 111 zum Antrieb des Zweirads 100 so durchgeführt, dass das durch die Regelung 220 erzeugte Motordrehmoment M durch das maximale Betriebsdrehmoment 320 des Elektromotors 111 begrenzt ist, wobei zwischen dem Abbruch der Erzeugung des Maximaldrehmoment 330 zum Zeitpunkt t5 und dem Unterschreiten des maximalen Betriebsdrehmoments 320 ab dem Zeitpunkt t6 eine zeitliche Verzögerung vorliegen kann. Das maximale Betriebsdrehmoment 320 wird im kraftunterstützenden Betriebsmodus des Zweirads beziehungsweise Elektrofahrrads nicht überschritten, sondern nur während des aktivierten motorischen Schiebehilfe-Betriebsmodus. Das erfinderische Verfahren unterstützt somit einen Zweiradfahrer im rein motorischen Betriebsmodus bei niedrigen Geschwindigkeiten kleiner der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit. Mit anderen Worten wird das maximale Betriebsdrehmoment 320 nicht überschritten, wenn das Zweirad sich mit einer höheren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit bewegt. Beispielsweise wird das maximale Betriebsdrehmoment 320 nicht überschritten, wenn ein Zweiradfahrer zum Antrieb des Zweirads eine Trittkraft auf die Pedale aufbringt und mittels des Elektromotors kraftunterstützt wird.In 3 a diagram of an exemplary curve of motor torque M generated by means of the electric motor in the push-assist operating mode is shown over time t. First, in this example, at time t0, the pushing assistance operating mode is activated by a detected or recognized input from the two-wheeler rider. An engine torque generated by means of the electric motor 111 is then increased by an actuation or regulation 220 of the electric motor 111 up to a point in time t1, the engine torque reaching the amount M normal operation or 310 . The two-wheeler rider begins to push the two-wheeler 100 during the time period between t0 and t1 and thus accelerates the two-wheeler 100 to an initial speed value, for example by pushing the two-wheeler on a paved surface. The amount of the resulting acceleration and the amount of the initial speed is based in particular on the sum of the generated motor torque 310 and the human or manual pushing force as well as the weight of the bicycle and the driving conditions, for example the incline of the route and the running or frictional resistance of the wheels 101 and 102 The motor torque generated is typically limited as a function of the resulting speed of the two-wheeler 100, for example in order not to exceed a predetermined maximum speed. The specified maximum speed is specified by law in Germany, for example, and is in particular 6 km/h. Then, at time t2, the two-wheeler 100 is pushed up an incline on the route, wherein when pushing on the incline by the electric motor 111 and/or the two-wheeler rider, a component of the weight force or the downhill slope force must also be overcome. Consequently, the motor torque is typically increased from time t2 on the incline of a route up to the maximum operating torque 320 of the electric motor and is limited by this maximum operating torque 320 . The maximum operating torque is, for example, between 30 and 120 Nm, in particular 65 Nm. The optional detection 240 of the limit force situation takes place when the engine torque generated by the controller 220 falls below a tolerance 321 for the specified maximum operating torque 320 of the electric motor or a detected engine speed does not increase or decrease during a time period between t2 and t3. If a limit force situation is detected at point in time t4, for example because the tolerance has not been reached and/or tolerance 321 has been undershot for a period of time, maximum torque 330 is then generated as motor torque M by step 290. The maximum torque is generated by the electric motor 111, the maximum torque 330 generated being above the specified maximum operating torque 320 of the electric motor 111. Alternatively or additionally, the maximum torque 330 is generated when the sensed pitch angle exceeds a bank angle threshold and/or when the input to activate the boost function is sensed. The maximum torque 330 is used to avoid damage to the electric motor 111 or to avoid Damage to a transmission of drive unit 110 preferably only occurs for a predetermined period of time Δt up to time t5. It can be provided that this predetermined period of time Δt for generating 290 the maximum torque 330 and/or the maximum torque 330 are adapted as a function of a determined weight. Alternatively or additionally, the maximum torque 330 is generated until the optionally sensed temperature reaches or exceeds a temperature threshold. For example, the sensed temperature exceeds the temperature threshold at time t5. Then, in particular, the control of the electric motor 111 for driving the two-wheeler 100 is carried out in such a way that the motor torque M generated by the control 220 is limited by the maximum operating torque 320 of the electric motor 111, whereby between the termination of the generation of the maximum torque 330 at time t5 and the Below the maximum operating torque 320 from the time t6 there may be a time delay. The maximum operating torque 320 is not exceeded in the power-assisted operating mode of the two-wheeler or electric bicycle, but only during the activated motorized pushing aid operating mode. The inventive method thus supports a two-wheeler driver in purely motorized operating mode at low speeds below the specified maximum speed. In other words, the maximum operating torque 320 is not exceeded when the two-wheeler is moving at a higher speed than the specified maximum speed. For example, the maximum operating torque 320 is not exceeded if a two-wheeler driver exerts pedaling force on the pedals to drive the two-wheeler and is power-assisted by means of the electric motor.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102016209560 B3 [0002]DE 102016209560 B3 [0002]
  • DE 102016218374 B3 [0003]DE 102016218374 B3 [0003]
  • EP 2931550 B1 [0004, 0026]EP 2931550 B1 [0004, 0026]

Claims (15)

Verfahren zur Regelung eines Elektromotors (111) eines Zweirads (100), insbesondere eines Elektrofahrrads, wenigstens umfassend die Schritte • Erkennung (210) einer Eingabe eines Zweiradfahrers zur Aktivierung eines motorischen Schiebehilfe-Betriebsmodus des Zweirads (100), und • Regelung (220) des Elektromotors (111) zum Antrieb des Zweirads (100) in Abhängigkeit der erkannten Eingabe zur Aktivierung der Schiebehilfe, wobei zumindest kurzzeitig ein Maximaldrehmoment (330) als Motordrehmoment (M) oberhalb des maximalen Betriebsdrehmoments (320) des Elektromotors (111) mittels des Elektromotors (111) erzeugt wird.Method for controlling an electric motor (111) of a two-wheeler (100), in particular an electric bicycle, at least comprising the steps • Recognition (210) of an input by a two-wheeler driver to activate a motorized pushing-aid operating mode of the two-wheeler (100), and • Regulation (220) of the electric motor (111) for driving the two-wheeler (100) as a function of the recognized input for activating the pushing aid, with at least briefly a maximum torque (330) as motor torque (M) above the maximum operating torque (320) of the electric motor ( 111) is generated by means of the electric motor (111). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeitspanne (Δt) erfolgt.procedure after claim 1 , wherein the generation (290) of the maximum torque (330) takes place as a function of a predetermined period of time (Δt). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (280) einer aktuellen Temperatur des Elektromotors (111), wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) in Abhängigkeit der erfassten Temperatur des Elektromotors (111) durchgeführt wird, wobei das erzeugte Motordrehmoment (M) auf das maximale Betriebsdrehmoment (320) begrenzt wird, wenn die erfasste Temperatur einen Temperaturschwellenwert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (280) of a current temperature of the electric motor (111), wherein • the generation (290) of the maximum torque (330) is carried out as a function of the detected temperature of the electric motor (111), the motor torque (M) generated being limited to the maximum operating torque (320) if the detected temperature exceeds a temperature threshold value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgender Schritt durchgeführt wird • Erkennung (240) einer Grenzkraftsituation des Elektromotors (111), wenn das durch die Regelung (220) erzeugte Motordrehmoment (M) eine Toleranz (321) zum vorgegebenen maximalen Betriebsdrehmoment (320) des Elektromotors (111) unterschreitet, wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) erfolgt, wenn eine Grenzkraftsituation erkannt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the following step is carried out • Recognition (240) of a limit force situation of the electric motor (111) when the motor torque (M) generated by the control (220) falls below a tolerance (321) for the specified maximum operating torque (320) of the electric motor (111), wherein • the generation (290) of the maximum torque (330) takes place when a limit force situation is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (230) eines Nickwinkels des Zweirads (100) um die Querachse des Zweirads (100), wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) erfolgt, wenn der erfasste Nickwinkel einen Neigungswinkelschwellenwert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (230) of a pitch angle of the two-wheeler (100) about the transverse axis of the two-wheeler (100), wherein • the generation (290) of the maximum torque (330) takes place when the detected pitch angle exceeds an inclination angle threshold value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (250) einer weiteren Eingabe des Zweiradfahrers zur Aktivierung einer Boost-Funktion, wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) erfolgt, wenn die Eingabe zur Aktivierung der Boost-Funktion erfasst wurde.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (250) of a further input from the two-wheeler driver to activate a boost function, where • The generation (290) of the maximum torque (330) occurs when the input to activate the boost function has been detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Ermittlung (270) eines aktuellen Gewichts des Zweirads (100), wobei • eine vorgegebene Zeitspanne (Δt) zur Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) und/oder das Maximaldrehmoment (330) in Abhängigkeit des ermittelten Gewichtes angepasst werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Determination (270) of a current weight of the two-wheeler (100), where • a predetermined period of time (Δt) for generating (290) the maximum torque (330) and/or the maximum torque (330) are adjusted as a function of the determined weight. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (260) einer aktuellen Geschwindigkeit des Zweirads, wobei • die Regelung (220) des Elektromotors und/oder die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (260) of a current speed of the two-wheeler, where • the control (220) of the electric motor and/or the generation (290) of the maximum torque (330) also takes place as a function of the detected speed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (261) einer aktuellen Beschleunigung des Zweirads (100) in Richtung der Längsachse des Zweirads (100), wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (261) of a current acceleration of the two-wheeler (100) in the direction of the longitudinal axis of the two-wheeler (100), wherein • the generation (290) of the maximum torque (330) is carried out as a function of the detected acceleration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erfassung (262) einer aktuellen Motordrehzahl des Elektromotors (111), wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) in Abhängigkeit der erfassten Motordrehzahl des Elektromotors (111) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the following steps are carried out • Detection (262) of a current engine speed of the electric motor (111), wherein • the generation (290) of the maximum torque (330) is carried out as a function of the detected engine speed of the electric motor (111). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei folgende Schritte durchgeführt werden • Erkennung (265) eines Stillstands oder eines Zurückrollens des Zweirads (100), wobei der Stillstand oder das Zurückrollen in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung, der erfassten Geschwindigkeit und/oder der erfassten Motordrehzahl erkannt, wobei • die Erzeugung (290) des Maximaldrehmoments (330) zusätzlich in Abhängigkeit des erkannten Stillstands oder des erkannten Zurückrollens des Zweirads (100) erfolgt.Procedure according to one of Claims 8 until 10 , wherein the following steps are carried out • detection (265) of standstill or rolling back of the two-wheeler (100), standstill or rolling back being recognized as a function of the detected acceleration, the detected speed and/or the detected engine speed, with • the generation ( 290) of the maximum torque (330) additionally depending on the detected standstill or the detected rolling back of the two-wheeler (100). Steuergerät für einen Elektromotor (111) eines Zweirads (100), insbesondere für einen Elektromotor (111) eines Elektrofahrrads als Zweirad (100), wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.Control unit for an electric motor (111) of a two-wheeler (100), in particular for an electric motor (111) of an electric bicycle as a two-wheeler (100), the control unit being set up to carry out a method according to one of Claims 1 until 11 to perform. Computerprogrammprodukt, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Regelung eines Elektromotors (111) eines Zweirads (100), insbesondere eines Elektrofahrrads als Zweirad (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.Computer program product which is set up to implement a method for controlling an electric motor (111) of a two-wheeler (100), in particular an electric bicycle as a two-wheeler (100), according to one of Claims 1 until 11 to perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program product Claim 13 is saved. Zweirad (100), insbesondere Elektrofahrrad, mit einem Steuergerät nach Anspruch 12.Two-wheeler (100), in particular an electric bicycle, with a control unit claim 12 .
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