DE102020214929A1 - Method and device for facilitating the use of a bicycle on a mountain - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die damit verbundene Vorrichtung erfasst dabei zunächst eine Tretgröße, die eine durch den Fahrer des Zweirads auf die Pedale der Tretkurbel aufgebrachte Kraft repräsentiert. Darüber hinaus wird zumindest eine fahrdynamische Größe erfasst, die einen Anfahrwunsch des Fahrers repräsentiert. Die Erfassung des Anfahrwunsches ist relevant, da bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung unterschieden werden muss, ob der Fahrer sich vorwärts bewegen oder mit seinem Zweirad nur stehen möchte. Letztere Situationen kommen beispielswese beim Stand am Berg oder einer Ampel vor. Der Kern der Erfindung besteht dabei darin, dass die Antriebseinheit in Abhängigkeit der erfassten Tretkraftgröße und der fahrdynamische Größe beziehungsweise des Anfahrwunsches derart angesteuert wird, dass eine negative (Dreh-)Bewegung der Tretachse verhindert wird.The method according to the invention and the device connected thereto first detect a pedal quantity that represents a force applied by the rider of the two-wheeler to the pedals of the pedal crank. In addition, at least one driving dynamics variable is recorded, which represents the driver's intention to start off. The detection of the desire to start off is relevant since, with the control according to the invention, a distinction must be made as to whether the driver wants to move forward or just want to stand still with his two-wheeler. The latter situations occur, for example, when standing on a hill or at a traffic light. The core of the invention is that the drive unit is controlled as a function of the recorded pedaling force and the driving dynamics variable or the starting request in such a way that a negative (rotational) movement of the pedal axle is prevented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erleichterung der Verwendung eines Zweirads mit einer Antriebseinheit, insbesondere ein Elektrofahrrad, sowie ein entsprechendes Zweirad.The invention relates to a method and a device for facilitating the use of a two-wheeler with a drive unit, in particular an electric bicycle, and a corresponding two-wheeler.
Stand der TechnikState of the art
Elektrofahrräder haben üblicherweise eine Anfahrerkennung, um zu verhindern, dass das Rad unbeabsichtigt beschleunigt, wenn der Fahrer im Stand den Fuß auf das Pedal stellt und somit eine Kraft erzeugt wird, die als Anfahrwunsch interpretiert wird. Durch die Unterbindung der Erzeugung eines Vortriebs in Abhängigkeit der erkannten Kraft auf die Pedale wird verhindert, dass beispielsweise bei einem Halt an einer Ampel das Elektrofahrrad ungewollt losfährt.Electric bicycles usually have a start-up detection system to prevent the wheel from unintentionally accelerating when the driver puts his foot on the pedal while the vehicle is stationary, thus generating a force that is interpreted as a start-up request. By suppressing the generation of propulsion as a function of the detected force on the pedals, the electric bicycle is prevented from starting off unintentionally when stopping at traffic lights, for example.
Bei einem Halt des Fahrradfahrers in Fahrtrichtung am Berg hat der Fahrer eine Kraft auf die Pedale aufzubringen, um das Fahrrad gegen die Hangabtriebskraft zu halten. Ohne eine derartige Gegenkraft würde das Fahrrad nach hinten rollen, wobei durch die starre Verbindung der Nabe am Hinterrad die Tretkurbel eine im Vergleich zum Vortrieb aufzubringende negative Drehbewegung erfährt. Um das Fahrrad gegen die Hangabtriebskraft zu sichern, hat der Fahrer diese Kraft zu kompensieren, indem er eine Kraft auf die Pedale aufbringt, die zudem die negative Drehbewegung der Tretachse der Tretkurbel unterbindet.When the cyclist stops in the direction of travel on a hill, the driver has to apply force to the pedals in order to hold the bicycle against the downhill force. Without such a counterforce, the bicycle would roll backwards, and the rigid connection of the hub to the rear wheel would cause the pedal crank to undergo a negative rotational movement compared to propulsion. In order to secure the bicycle against the downhill force, the rider has to compensate for this force by applying a force to the pedals, which also prevents the negative rotational movement of the pedal axis of the pedal crank.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Fahrer beim Halten eines Fahrrads bei einer Haltesituation an einer Steigung zu unterstützen.It is the object of the invention to support the driver when holding a bicycle in a holding situation on an incline.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beansprucht werden, die mit Hilfe der Antriebseinheit eines Zweirads, insbesondere eins Elektrofahrrads, dem Fahrer beim Anhalten des Zweirads an einer Steigung unterstützt. Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein entsprechendes Zweirad, insbesondere ein Elektrofahrrad, beansprucht werden.The aim of the present invention is to claim a method and a device which, with the aid of the drive unit of a two-wheeler, in particular an electric bicycle, supports the driver when stopping the two-wheeler on an incline. Furthermore, a corresponding two-wheeler, in particular an electric bicycle, is to be claimed with the present invention.
Das für die Erfindung vorgesehene Zweirad weist eine Tretkurbel mit Pedalen auf. Mit dieser Tretkurbel kann der Fahrer das Zweirad bewegen, indem er die Tretkurbel in positiver Drehrichtung bewegt. Zusätzlich ist eine Antriebseinheit vorgesehen, die ebenfalls einen Vortrieb des Zweirads durch Erzeugung einer Drehbewegung der Tretkurbel verbundenen Tretachse in positiver Drehrichtung erzeugt. Die Antriebseinheit und insbesondere deren erzeugter Vortrieb kann zudem in Abhängigkeit von der Betätigung der Tretkurbel durch den Fahrer abhängig gesteuert werden. Dies ist für die vorliegenden Erfindung jedoch keine Bedingung.The two-wheeler provided for the invention has a crank with pedals. With this pedal crank, the driver can move the two-wheeler by moving the pedal crank in the positive direction of rotation. In addition, a drive unit is provided, which also propels the two-wheeler by generating a rotational movement of the pedal axle connected to the pedal crank in the positive direction of rotation. The drive unit and in particular the propulsion it generates can also be controlled as a function of the actuation of the pedal crank by the driver. However, this is not a requirement for the present invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die damit verbundene Vorrichtung erfasst dabei zunächst eine Tretgröße, die eine durch den Fahrer des Zweirads auf die Pedale der Tretkurbel aufgebrachte Kraft repräsentiert. Darüber hinaus wird zumindest eine fahrdynamische Größe erfasst, die einen Anfahrwunsch des Fahrers repräsentiert. Die Erfassung des Anfahrwunsches ist relevant, da bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung unterschieden werden muss, ob der Fahrer sich vorwärts bewegen oder mit seinem Zweirad nur stehen möchte. Letztere Situationen kommen beispielswese beim Stand am Berg oder einer Ampel vor. Der Kern der Erfindung besteht dabei darin, dass die Antriebseinheit in Abhängigkeit der erfassten Tretkraftgröße und der fahrdynamische Größe beziehungsweise des Anfahrwunsches derart angesteuert wird, dass eine negative (Dreh-)Bewegung der Tretachse verhindert wird. Dabei soll insbesondere auch eine positive Drehung der Tretachse unterbunden werden.The method according to the invention and the device connected thereto first detect a pedal quantity that represents a force applied by the rider of the two-wheeler to the pedals of the pedal crank. In addition, at least one driving dynamics variable is recorded, which represents the driver's intention to start off. The detection of the desire to start off is relevant since, with the control according to the invention, a distinction must be made as to whether the driver wants to move forward or just want to stand still with his two-wheeler. The latter situations occur, for example, when standing on a hill or at a traffic light. The core of the invention is that the drive unit is controlled as a function of the recorded pedaling force and the driving dynamics variable or the starting request in such a way that a negative (rotational) movement of the pedal axle is prevented. In particular, a positive rotation of the pedal axle should also be prevented.
Mit einer derartigen Ausgestaltung kann erreicht werden, dass das Zweirad nicht nach hinten rollt beziehungsweise das Pedal nicht in eine Stellung gerät, die dem Fahrer das Anfahren erschwert.With such a design it can be achieved that the two-wheeler does not roll backwards or the pedal does not get into a position that makes it difficult for the driver to start off.
Als Tretkraftgröße kann dabei eine Drehmomentgröße erfasst werden, die dem vom Fahrer auf die Tretachse der Tretkurbel aufgebrachte Fahrertretdrehmoment repräsentiert. Dabei kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Ansteuerung der Antriebseinheit zur Verhinderung einer negativem Drehung der Tretkurbel nur dann erfolgt, wenn die Drehmomentgröße einen ersten Tretgrößenschwellenwert übersteigt. Mit diesem insbesondere ersten niedrigen Tretgrößenschwellenwert kann beispielsweise erkannt werden, dass der Fahrer tatsächlich eine Kraft auf die Pedale ausübt.A torque variable that represents the driver's pedaling torque applied by the driver to the pedal axis of the pedal crank can be detected as the pedaling force variable. In one embodiment, it can be provided that the drive unit is activated according to the invention to prevent negative rotation of the pedal crank only when the torque magnitude exceeds a first pedal magnitude threshold value. With this, in particular, first low pedaling variable threshold value, it can be recognized, for example, that the driver is actually exerting a force on the pedals.
Als fahrdynamische Größe, mittels der der Anfahrwunsch des Fahrers abgeleitet wird, kann eine Bewegung, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Zweirads oder einer Komponenten des Zweirads erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Kadenz beziehungsweise die Drehgeschwindigkeit der Tretkurbel für diesen Zweck erfasst werden. Dabei ist nicht notwendig, dass die Tretkurbel auch wirklich eine ganze Umdrehung bewegt wird, da es letztendlich nur auf die Dynamik ankommt, um zu entscheiden, ob der Fahrer anfahren will oder nicht. Es ist auch möglich, dass der Anfahrwunsch aus der Auswertung mehrerer fahrdynamischen Größen oder unter Hinzunahme der Tretkraftgröße abgeleitet wird.A movement, a speed and/or an acceleration of the two-wheeler or of a component of the two-wheeler can be detected as a dynamic driving variable, by means of which the driver's desire to start off is derived. Alternatively or additionally, the cadence or the rotational speed of the pedal crank can also be recorded for this purpose. It is not necessary for the pedal crank to actually be moved a full revolution, since ultimately only the dynamics are important in order to decide whether the driver wants to start or not. It is also possible for the desire to start off to be derived from the evaluation of a number of driving-dynamic variables or from the addition of the pedaling force variable.
Zur Erkennung des Anfahrwunsches kann vorgesehen sein, dass die fahrdynamische Größe oder die Tretkraftgröße mit weiteren Schwellenwerten verglichen wird. So kann die Tretkraftgröße mit einem zweiten Tretgrößenschwellenwert verglichen werden. Dabei kann bei dem zweiten Tretgrößenschwellenwert beispielsweise erkannt werden, dass der Fahrer zum Anfahren beispielsweise besonders kräftig in die Pedale tritt. Hierbei ist üblicherweise vorgesehen, dass der zweite Tretgrößenschwellenwert größer als der erste Tretgrößenschwellenwert ist. Auch die Bewegung des Zweirads in Längs- oder Querrichtung kann eine Aussage über den Anfahrwunsch geben. Hierbei kann sowohl die Dynamik als auch das zeitliche Verhalten der Bewegung auf die Wunsch nach einem Anfahren hinweisen. Im einfachsten Fall ist die Überschreitung eines Bewegungsschwellenwerts in Längsrichtung des Zweirads ein Indiz für den Wunsch des Anfahrens. Ebenso kann eine Aufrichtung des Zweirads auf das Anfahren hinweisen. Weiterhin ist auch denkbar, dass sich die Kadenz (Drehgeschwindigkeit in positiver Drehrichtung) erhöht, insbesondere stetig über einen ausreichenden Kreisbogen.In order to recognize the desire to start off, it can be provided that the driving dynamics quantity or the pedaling force quantity is compared with further threshold values. In this way, the pedaling force magnitude can be compared to a second pedaling magnitude threshold value. In this case, it can be recognized at the second pedaling variable threshold value, for example, that the driver is pedaling particularly hard to start off, for example. It is usually provided here that the second pedaling variable threshold value is greater than the first pedaling variable threshold value. The movement of the two-wheeler in the longitudinal or lateral direction can also provide information about the desire to pull away. Both the dynamics and the temporal behavior of the movement can indicate the desire to start. In the simplest case, exceeding a movement threshold value in the longitudinal direction of the two-wheeler is an indication of the desire to start off. Likewise, an upright position of the two-wheeler can indicate that the vehicle is starting off. Furthermore, it is also conceivable that the cadence (rotational speed in the positive direction of rotation) increases, in particular continuously over a sufficient arc of a circle.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Umfeldgrößen des Zweirads erfasst werden, wie beispielsweise die Steigung des Untergrunds, auf dem sich das Zweirad befindet. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Ansteuerung in Abhängigkeit von einer ausreichend großen Steigung aktiviert werden. Darüber hinaus kann auch das Maß der erzeugten Gegenkraft durch die Ansteuereinheit durch das Maß der erfassten Steigung gesteuert werden.In a further embodiment of the invention, it can be provided that parameters surrounding the two-wheeler are recorded, such as the incline of the ground on which the two-wheeler is located. As a result, the control according to the invention can be activated as a function of a sufficiently large gradient. In addition, the extent of the counterforce generated can also be controlled by the control unit through the extent of the gradient detected.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in einem weiteren Verfahrensschritt das erfindungsgemäße Verfahren beendet wird, wenn zu einem Zeitpunkt ein Anfahrwunsch des Fahrers erkannt wird.In addition, it can be provided that, in a further method step, the method according to the invention is ended if a driver's desire to start off is detected at a point in time.
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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In der
1 ist schematisch eine Steuereinheit vorgesehen, die ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem Flussdiagramm der2 ausführt.In the1 a control unit is schematically provided which implements a method according to the flowchart of the invention2 executes
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Anhand des Blockschaltbilds der
Weiterhin erfasst die Steuereinheit 100 mittels wenigstens eines Sensors 130 eine fahrdynamische Größe des Zweirads, aus der sich der Wunsch des Fahrers ableiten lässt, das Fahrzeug vorwärts zu bewegen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Geschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor oder Zustandssensor handeln, der die Bewegung des Zweirads zumindest in Vorwärts- d.h. Längsrichtung des Zweirads erfasst. Optional kann mittels eines Umfeldsensors, zum Beispiel eines Steigungs- oder Winkelsensors 140 die Steigung der Fahrbahn erfasst werden, auf dem sich das Zweirad befindet oder bewegt.Furthermore, the
Die Steuereinheit 100 weist darüber hinaus einen Speicher 100 auf, in dem Schwellenwerte oder Datentabellen abgelegt sein können, die zur Ansteuerung der Antriebseinheit 150 verwendet werden können. So kann basierend auf zumindest der Tretkraftgröße und wenigstens einer fahrdynamischen Größe beim Vergleich mit den abgespeicherten Schwellenwerten oder Datentabellen erkannt werden, dass der Fahrer sich nicht vorwärts bewegen will und das Zweirad im Stand verharren soll. In diesem Fall wird die Steuereinheit 100 die Antriebseinheit 150 gemäß dem nachfolgenden erfindungsgemäßen Verfahren ansteuern, um ein Zurückrollen des Zweirads zu verhindern.The
Gemäß dem Flussdiagramm der
Liegt jedoch keine Anfahrsituation vor und wird erkannt, dass der Fahrer auf die Pedale tritt, um das Zweirad gegen ein Rückrollen zu sichern oder auf eine Anfahrsituation zum Beispiel an der Ampel wartet, wird der nächste Schritt 260 zur Ansteuerung der Antriebseinheit durchlaufen. Im Schritt 260 wird die Antriebseinheit in der Art und Weise angesteuert, dass sie eine negative Drehzahl der Tretkurbel bzw. der mit dieser verbundenen Tretachse ermöglicht. Somit wird verhindert, dass das Zweirad rückwärts rollt.However, if there is no starting situation and it is recognized that the driver is stepping on the pedals to prevent the two-wheeler from rolling backwards or is waiting for a starting situation, for example at traffic lights, the
Optional kann im Schritt 240 die Tretkraftgröße herangezogen werden, um die Startbedingung für die Ansteuerung im Schritt 260 zu erfassen. Wird vom Fahrer ein geringer Druck ausgeübt, so dass die Tretkraftgröße einen ersten niedrigen und vorgebbaren Tretkraftschwellenwert übersteigt, z.B. 4Nm, so kann das System davon ausgehen, dass der Fahrer nur seinen Fuß auf die Pedale stellt, weil er an der Ampel steht oder eine Gegenkraft erzeugen will, weil das Zweirad am Berg steht und ansonsten zurückrollen würde. Anschließend kann das Verfahren beendet werden oder erneut mit dem Schritt 200 durchlaufen werden.Optionally, in
In einer weiteren optionalen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass im Schritt 240 über einen vorgegebenen oder applizierbaren Zeitraum die Fahrer Kadenz bei im Wesentlichen 0 Umdrehungen pro Minute liegt, trotz eines erfassten Fahrertretdrehmoments auf die Kurbel beziehungsweise die Tretachse.In a further optional refinement, it can be provided that in
Weiterhin kann optional im Schritt 220 eine Umgebungsgröße erfasst werden, zum Beispiel eine Steigungsgröße. Dieser Steigungsgröße kann die Steigung der Fahrbahn repräsentieren, auf der sich das Zweirad befindet oder bewegt. Wird im Schritt 240 zusätzlich erkannt, dass eine ausreichend große Steigung vorliegt, bei der das Zweirad droht zurückzurollen, kann die Ansteuerung der Antriebseinheit mit dem Schritt 260 weiterverfolgt werden. Denkbar ist auch, dass die Ansteuerung der Antriebseinheit und insbesondere die mit der Antriebeinheit erzeugte Gegenkraft auf die Tretkurbel in Abhängigkeit von der Größe der Steigung erfolgt. Die Gegenkraft wird dabei derart gewählt, dass sie die Hangabtriebskraft kompensiert, so dass der Fahrer eine geringere Kraft auf die Pedale und somit die Kurbel ausüben muss.Furthermore, an environmental variable can optionally be recorded in
In einer Weiterbildung der Erfindung kann nach dem Schritt 260 in einem nächsten Schritt 280 erneut eine Fahrertretkraftgröße und/oder zumindest eine fahrdynamische Größe erfasst werden. Wird im nachfolgenden Vergleich des Schritts 300 festgestellt, dass das Fahrertretdrehmoment unter einen Tretkraftschwellenwert fällt, z.B. dem ersten Tretkraftschwellenwert, so erkennt das System, dass der Fahrer absteigen möchte. In diesem Fall wird im nächsten Schritt 320 die Ansteuerung der Antriebseinheit zur Erzeugung der Gegenkraft abgeschaltet, bevor das Verfahren beendet wird. Ansonsten kann erneut mit der Erfassung der Tretkraftgröße im Schritt 280 weiter verfahren werden.In a further development of the invention, after
Generell kann zusätzlich eine Überwachung vorgesehen sein, die bei der Erkennung eines Anfahrwunsches oder einer Anfahrsituation die vorstehend beschriebene Ansteuerung der Antriebseinheit beendet und den normalen Ansteuerprozess in Gang setzt.In general, a monitoring system can also be provided, which terminates the above-described actuation of the drive unit and sets the normal actuation process in motion when a desire to start off or a starting situation is recognized.
Claims (11)
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DE102020214929.1A DE102020214929A1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Method and device for facilitating the use of a bicycle on a mountain |
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DE102020214929.1A DE102020214929A1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Method and device for facilitating the use of a bicycle on a mountain |
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DE (1) | DE102020214929A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022208385A1 (en) | 2022-08-11 | 2024-02-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Operating method and control unit for a drive of a vehicle and vehicle |
DE102022210707A1 (en) | 2022-10-11 | 2024-04-11 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for the defined provision of torque support during a vehicle start-up |
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2020
- 2020-11-27 DE DE102020214929.1A patent/DE102020214929A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102022208385A1 (en) | 2022-08-11 | 2024-02-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Operating method and control unit for a drive of a vehicle and vehicle |
DE102022210707A1 (en) | 2022-10-11 | 2024-04-11 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for the defined provision of torque support during a vehicle start-up |
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