DE102021200199A1 - Method and device for speed detection - Google Patents

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung und ein Verfahren beansprucht werden, mittels dem aus den übertragenen Signalen eines Sendemittels auf unterschiedliche Art ein Geschwindigkeitswert sowie ein Referenz-Geschwindigkeitswert abgeleitet wird, die jeweils die gleiche Bewegung repräsentieren. Anschließend wird ein Vergleich der beiden Geschwindigkeitswerte durchgeführt und geprüft, ob eine ausreichend große Abweichung vorliegt, um eine Fehlermeldung oder eine Änderung einer Steuerung eines angeschlossenen Mittels abzuleiten.The present invention is intended to claim a device and a method by means of which a speed value and a reference speed value, each representing the same movement, are derived in different ways from the transmitted signals of a transmission means. A comparison of the two speed values is then carried out and it is checked whether there is a sufficiently large deviation to derive an error message or a change in the control of a connected means.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitserfassung insbesondere an einem drehendem Element eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a device for detecting the speed, in particular on a rotating element of a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Zur berührungslosen Abstands- und Einbaulagenmessung von rotierenden Teilen werden sowohl optische als auch magnetische Sensoren verwendet. So erfolgt beispielsweise die Geschwindigkeitsmessung bei Fahrrädern während der Fahrt mittels magnetischer Raddrehzahlsensoren, mit denen die Drehung der Fahrradreifen erfasst wird. Dabei sind die Raddrehzahlsensoren als Magnetsensoren beispielsweise ortsfest an der Vorderradgabel oder Hinterradgabel vorgesehen, die bei jedem Durchlauf eines Magneten, der an der Speiche montiert ist, einen Impuls liefert. Aus dem zeitlichen Abstand zweier Impulse kann so auf die Drehgeschwindigkeit des Rads und mittels eines Umrechnungsfaktors auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. Fahrrads geschlossen werden. Für die Berechnung der Geschwindigkeit ist eine Kenntnis über den Umfang des Rades nötig. Nachteilig bei einer derartigen Geschwindigkeitserfassung ist die notwendige Zeitdauer, da zumindest zwei Impulse registriert werden müssen. Bei sehr langsamen Drehbewegungen ist daher die Erfassung sehr träge. Weiterhin besteht bei dieser Form der Geschwindigkeitserfassung sehr leicht die Möglichkeit einer Manipulation. Auch die Erfassung der Bewegungsrichtung des Rades ist alleine aus diesen Signalen nicht ableitbar, da sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsfahrt die gleichen Messsignale liefern würde.Both optical and magnetic sensors are used for non-contact distance and installation position measurement of rotating parts. For example, the speed of bicycles is measured while driving using magnetic wheel speed sensors, with which the rotation of the bicycle tires is recorded. The wheel speed sensors are provided as stationary magnetic sensors, for example, on the front wheel fork or rear wheel fork, which supplies a pulse every time a magnet mounted on the spoke passes through. From the time interval between two pulses, the rotational speed of the wheel can be deduced and, by means of a conversion factor, the speed of the vehicle or bicycle can be deduced. To calculate the speed, you need to know the circumference of the wheel. A disadvantage of such a speed detection is the time required, since at least two pulses have to be registered. In the case of very slow rotary movements, the detection is therefore very sluggish. Furthermore, with this form of speed detection, there is very easily the possibility of manipulation. The detection of the direction of movement of the wheel cannot be derived from these signals alone, since both forward and reverse travel would deliver the same measurement signals.

Eine weitere Möglichkeit, mittels der Erfassung von Magnetfeldsensorsignalen sowohl die Bewegungsrichtung, die Drehgeschwindigkeit als auch das Drehverhalten eines Rades eines Zweirads zu erfassen, ist in den Schriften DE 10 2017 212905 A1 , DE 10 2017 212911 A1 , DE 10 2017 212952 A1 und DE 10 2017 212903 A1 beschrieben. Die dort beschriebenen Geschwindigkeitserfassungssysteme ermöglichen durch einen zum Beispiel in der Antriebseinheit angeordneten Magnetfeldsensor die Erfassung von Magnetfeldsensorsignalen wenigstens eines in das Hinterrad und/oder Vorderrad eingebrachten Magneten. Über die so erfassten Magnetfeldsensorsignale, die während der Drehung des entsprechenden Rades in ihrer Intensität schwanken oder sogar aufgrund des Abstands zum Magnetfeldsensor gänzlich unmessbar werden, kann neben der Geschwindigkeit des Rades bzw. des Zweirads auf den Abstand zwischen Magneten und Magnetsensor, Verdrehung des Hinterrads in Bezug auf den Rahmen in einer Ebene bestehend aus der Fortbewegungsrichtung x und der Hochachse y sowie auf einen Höhen-und/oder Seitenschlag des Hinterrads geschlossen werden. Weiterhin ist möglich, einen falschen Radeinbau des Hinterrads sowie eine Lenkbewegung des Vorderrads zu erkennen. Die entsprechende Auswertung der Magnetfeldsensorsignale kann in einem Steuergerät für den Motor oder einer anderen Steuer- und/oder Auswerteeinheit erfolgen. Alternativ zur Anordnung des ersten Magnetsensors im oder am Motor kann dieser auch direkt am Rahmen, am Sattel, am Gepäckträger, am Lenker, am Vorbau oder an einer Energiequelle für den Motor angebracht sein. Weiterhin ist möglich, dass auch mehrere Magnete an jeweils einem Rad angebracht sind. Vorteilhafterweise sind die Magnete dabei in Mantelnähe, auf der Felge oder im Ventil angebracht.A further possibility of using the detection of magnetic field sensor signals to detect both the direction of movement, the rotational speed and the rotational behavior of a wheel of a two-wheeler is in the documents DE 10 2017 212905 A1 , DE 10 2017 212911 A1 , DE 10 2017 212952 A1 and DE 10 2017 212903 A1 described. The speed detection systems described there enable the detection of magnetic field sensor signals from at least one magnet placed in the rear wheel and/or front wheel by means of a magnetic field sensor arranged, for example, in the drive unit. The magnetic field sensor signals recorded in this way, which fluctuate in intensity during the rotation of the corresponding wheel or even become completely unmeasurable due to the distance to the magnetic field sensor, can be used to determine not only the speed of the wheel or the two-wheeler, but also the distance between the magnet and the magnetic sensor, twisting of the rear wheel in In relation to the frame in a plane consisting of the direction of movement x and the vertical axis y as well as vertical and/or lateral runout of the rear wheel. It is also possible to detect incorrect rear wheel installation and steering movement of the front wheel. The corresponding evaluation of the magnetic field sensor signals can take place in a control device for the motor or in another control and/or evaluation unit. As an alternative to arranging the first magnetic sensor in or on the motor, it can also be attached directly to the frame, the saddle, the luggage rack, the handlebars, the stem or an energy source for the motor. It is also possible for several magnets to be attached to each wheel. Advantageously, the magnets are attached near the jacket, on the rim or in the valve.

Weitere Möglichkeiten zur Geschwindigkeitserfassung bieten Beschleunigungssensoren und Inertialsensoren, bei denen aus der integral erfassten Beschleunigungsgröße auf die Geschwindigkeit des zugrunde liegenden Sensors geschlossen werden kann.Acceleration sensors and inertial sensors offer further options for speed detection, with which the speed of the underlying sensor can be inferred from the integrally detected acceleration variable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung und ein Verfahren beansprucht werden, mittels dem aus den übertragenen Signalen eines Sendemittels auf unterschiedliche Art ein Geschwindigkeitswert sowie ein Referenz-Geschwindigkeitswert abgeleitet wird, die jeweils die gleiche Bewegung repräsentieren. Anschließend wird ein Vergleich der beiden Geschwindigkeitswerte durchgeführt und geprüft, ob eine ausreichend große Abweichung vorliegt, um eine Fehlermeldung oder eine Änderung einer Steuerung eines angeschlossenen Mittels abzuleiten.The present invention is intended to claim a device and a method by means of which a speed value and a reference speed value, each representing the same movement, are derived in different ways from the transmitted signals of a transmission means. A comparison of the two speed values is then carried out and it is checked whether there is a sufficiently large deviation to derive an error message or a change in the control of a connected means.

Hierzu ist vorgesehen, dass ein Sensor an einem bewegten Element befestigt ist, z.B. an einem Rad eines Zweirads. Dieser Sensor erfasst die Bewegung des bewegten Elements und sendet die Bewegungsinformationen, beispielsweise in Form von Geschwindigkeitswerten, als Signale mittels eines Sendemittels aus, welches am Sensor befestigt oder mit ihm verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei ein Empfangsmittel auf, welches sowohl die Signale als auch die Signalstärke der drahtlos ausgesandten Signale erfasst. Basierend auf den so erfassten, im Bewegungsablauf in ihrer Intensität variierenden Signalstärken kann das Verfahren z.B. mittels eines Auswertemittels, einen Referenz-Geschwindigkeitswert ableiten, die ebenfalls die Bewegung des Elements repräsentiert. Um diesen Geschwindigkeitswert abzuleiten, wird dabei die Veränderung der Signalstärke analysiert, die sich aus den unterschiedlichen Abständen zwischen bewegtem Sendemittel und dem ortsfesten Empfangsmittel ergibt. Mittels eines Vergleich des Geschwindigkeitswertes und des Referenz-Geschwindigkeitswertes kann erkannt werden, ob beide Werte übereinstimmen oder zumindest keine allzu große Unterscheidung aufweisen. Wird dabei ein zu großer Unterschied zwischen diesen beiden Werten erkannt, wird eine Fehlermeldung erzeugt. Diese Fehlermeldung kann dabei auch darin resultieren, dass eine Ansteuerung eines elektrischen Geräts, zum Beispiel eines Elektromotors eines Elektrofahrrads abgeregelt oder unterbunden wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass bei der Erkennung eines zu großen Unterschieds der Werte ein elektrisches Gerät bewusst angesteuert oder in Betrieb genommen wird, zum Beispiel eine Wegfahrsperre oder eine Bremse.For this purpose it is provided that a sensor is fastened to a moving element, for example to a wheel of a two-wheeler. This sensor detects the movement of the moving element and transmits the movement information, for example in the form of speed values, as signals using a transmission means which is attached to or connected to the sensor. The device according to the invention has a receiving means which detects both the signals and the signal strength of the wirelessly transmitted signals. Based on the signal strengths recorded in this way, the intensity of which varies in the course of the movement, the method can, for example by means of an evaluation means, derive a reference speed value which also represents the movement of the element. In order to derive this speed value, the change in signal strength is analyzed, which results from the different distances between the moving transmitter and the stationary one Receiving means results. A comparison of the speed value and the reference speed value can be used to identify whether the two values match or at least do not differ too much. If the difference between these two values is too large, an error message is generated. This error message can also result in activation of an electrical device, for example an electric motor of an electric bicycle, being limited or prevented. Alternatively, provision can also be made for an electrical device, for example an immobilizer or a brake, to be deliberately actuated or put into operation when a too great a difference in the values is detected.

Der Vorteil dieser Lösung ergibt sich aus der zusätzlichen Nutzung eines bereits vorhanden Sendemittels, welches beispielsweise mit den Signalwerte erste Informationsinhalte übermittelt. Indem die Übertragung als solches dazu genutzt wird, die Geschwindigkeit zu berechnen, kann der Vorgang des Aussendens der ersten Informationsinhalte weitere zweite Informationsinhalte generieren. Weiterhin können sowohl bestehende Sendemittel als auch Empfangsmittel verwendet werden. Mit einer derartigen Überprüfung des Geschwindigkeitswerts oder allgemein eines Bewegungswertes mit einem Referenzwert kann erkannt werden, ob der zugrunde liegende Sensor defekt oder manipuliert ist. Hierbei kann beispielsweise erkannt werden, ob bei dem verwendeten Sensor eine Messdrift im Laufe der Lebensdauer des Sensors vorliegt. Auch kann erkannt werden, ob die Stromversorgung des Sensors gegebenenfalls ausgefallen oder reduziert ist, wenn die Erfassungsgüte nachlässt.The advantage of this solution results from the additional use of an already existing transmission means, which, for example, transmits initial information content with the signal values. By using the transmission as such to calculate the speed, the process of sending out the first information content can generate further second information content. Furthermore, both existing transmission means and reception means can be used. With such a check of the speed value or, in general, of a movement value with a reference value, it can be recognized whether the sensor on which it is based is defective or manipulated. In this way, it can be recognized, for example, whether there is a measurement drift in the sensor used over the course of the service life of the sensor. It can also be recognized whether the power supply of the sensor has failed or is reduced if the detection quality decreases.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird bei dem Vergleich geprüft, ob der Unterschied zwischen dem Geschwindigkeitswert und dem Referenz-Geschwindigkeitswert größer als ein vorgebbarer Schwellenwert ist, wobei die Fehlermeldung erzeugt wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei großen Absolutwerten des Geschwindigkeitswerts niedrige Schwellenwerte und bei kleinen Geschwindigkeitswerten hohe Schwellenwerte verwendet werden. Als Schwellenwerte können beispielsweise Prozentwerte des Absolutwerts verwendet werden, z.B. 1%, 2% oder 5 %.In a further development of the invention, the comparison checks whether the difference between the speed value and the reference speed value is greater than a definable threshold value, with the error message being generated if the threshold value is exceeded. It can be provided that low threshold values are used for large absolute values of the speed value and high threshold values for small speed values. For example, percentage values of the absolute value can be used as threshold values, e.g. 1%, 2% or 5%.

Erfindungsgemäß kann mit der beanspruchten Vorrichtung oder dem Verfahren jedwedes Gerät betrieben werden, bei dem eine Geschwindigkeit erfasst wird, zum Beispiel bei Fahrzeugen und insbesondere bei Fahrrädern. Vorteilhafterweise kann die Erfindung auch dazu verwendet werden, bei einer zu großen Abweichung der redundant erfassen Geschwindigkeitswerte, d.h. im Fehlerfall, die für den Betrieb des Geräts erforderliche Geschwindigkeitsgröße auf der Basis des Vergleichs festzulegen. Wird beispielweise bei dem Vergleich erkannt, dass der Geschwindigkeitswert und der Referenz-Geschwindigkeitswert eine zu große Differenz aufweisen, kann für die weitere Anzeige der Geschwindigkeit oder die Steuerung des Antriebs des Geräts oder im Falle eines Fahrzeugs, die Steuerung des Motors, der Referenz-Geschwindigkeitswert als relevante Geschwindigkeitsgröße verwendet werden. Die Verwendung dieser festgelegten Geschwindigkeitsgröße kann dabei auch nur in einem gewissen Zeitraum erfolgen, um den Betrieb des Geräts oder des Fahrzeugs zumindest noch eine gewisse Zeit aufrechtzuerhalten, bevor der Antrieb oder der Betrieb des Motors vollständig unterbunden wird.According to the invention, the claimed device or the method can be used to operate any device in which a speed is recorded, for example in vehicles and in particular in bicycles. Advantageously, the invention can also be used to determine the speed variable required for the operation of the device on the basis of the comparison if the deviation in the redundantly recorded speed values is too large, i.e. in the event of an error. If, for example, the comparison shows that the speed value and the reference speed value are too different, the reference speed value can be used for the further display of the speed or the control of the drive of the device or, in the case of a vehicle, the control of the motor can be used as a relevant speed variable. This defined speed value can also only be used for a certain period of time in order to maintain the operation of the device or the vehicle for at least a certain time before the drive or the operation of the motor is completely stopped.

Eine derartige Zuweisung des Referenz-Geschwindigkeitswerts als relevante Geschwindigkeitsgröße für die Anzeige oder Steuerung des Gerätes beziehungsweise des Fahrzeugs kann auch dann erfolgen, wenn die Signale zwar übertragen, jedoch keine oder nur unzureichend auswertbare Signalwerte aufweisen. So kann beispielsweise ein Sensor, dessen Erfassung aufgrund von Alterungseffekten nachgelassen hatte, zwar noch Signale übertragen, jedoch weisen die zugehörigen Signalwerte nicht mehr die erforderliche Güte auf. Im Extremfall kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor gänzlich ausgefallen ist und als Übertragungswert unzulässige Werte oder Nullwerte übertragen werden. In diesem Fall wird im Vergleich erkannt, dass die Differenz zum Referenz-Geschwindigkeitswert zu hoch ist und ein Fehlerfall erkannt. Der Fehlerfall wird in diesem Fall als vermuteter Ausfall des Sensors interpretiert und kann dem Nutzer entsprechend angezeigt werden, so dass eine Reparatur möglich ist.Such an assignment of the reference speed value as a relevant speed variable for the display or control of the device or the vehicle can also take place when the signals are transmitted but have no or only insufficiently evaluable signal values. For example, a sensor whose detection has decreased due to aging effects can still transmit signals, but the associated signal values no longer have the required quality. In extreme cases it can also be provided that the sensor has failed completely and impermissible values or zero values are transmitted as the transmission value. In this case, the comparison recognizes that the difference to the reference speed value is too high and an error is recognized. In this case, the error is interpreted as a presumed failure of the sensor and can be displayed to the user so that repairs are possible.

Der Referenz-Geschwindigkeitswert kann beispielsweise in Abhängigkeit von zwei Extremwerten der Signalstärken im zeitlichen Verlauf abgeleitet werden. Alternativ kann auch der zeitliche Abstand zwischen einem Extremwert und einem Wendepunkt der Signalstärke zur Ableitung verwendet werden. Optional ist auch möglich, die Signalstärken den Radpositionen zuzuordnen und somit durch die Erkennung wenigstens zweier Signalstärken auf die Bewegung des Rades zu schließen. Um diese Zuordnung zu ermöglichen, ist jedoch zuvor ein Einlernvorgang notwendig, bei dem wenigstens ein kompletter Umlauf des Rades mit der Erfassung der entsprechenden Signale und Signalstärken durchgeführt werden sollte.The reference speed value can, for example, be derived as a function of two extreme values of the signal strength over time. Alternatively, the time interval between an extreme value and a turning point of the signal strength can also be used for the derivation. Optionally, it is also possible to assign the signal strengths to the wheel positions and thus to infer the movement of the wheel by recognizing at least two signal strengths. In order to make this assignment possible, however, a learning process is necessary beforehand, in which at least one complete revolution of the wheel should be carried out with the detection of the corresponding signals and signal strengths.

Auch wenn die vorliegend beschriebene Erfindung auf jede drahtlose Kommunikation anwenden lässt, ist die Verwendung eines Bluetooth Signals eines Sendemittels besonders vorteilhaft. Da die Signalstärke eines Bluetooth Signals bereits verwendet wird, um die Kopplung zweier Bluetooth Geräte zu ermöglichen bzw. zu initiieren, kann die so erfasste Information über die Signalstärke zum Zwecke der Geschwindigkeitsermittlung zusätzlich verwendet werden.Even if the invention described here can be applied to any wireless communication, the use of a Bluetooth signal of a transmission means is particularly advantageous. Since the signal strength of a Bluetooth signal is already ver is used to enable or initiate the coupling of two Bluetooth devices, the information about the signal strength recorded in this way can also be used for the purpose of determining the speed.

Die vorliegenden Erfindung soll generell auf Systeme und Geräte angewandt werden können, bei denen eine Geschwindigkeit erfasst wird, wobei insbesondere derartige Systeme und Geräte mit der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind, bei denen die Ansteuerung einer Komponente des Systems oder des Geräts von dieser erfassten Geschwindigkeit abhängt. So kann beispielsweise der Antrieb eines Fahrzeugs, zum Beispiel eines Elektrofahrrads, von der Gesamtgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig gesteuert werden. Hierzu wird üblicherweise die Bewegung eines Rades erfasst, um mittels eines Umrechnungsfaktors auf die Geschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsgröße des Fahrzeugs zu schließen.The present invention should generally be able to be applied to systems and devices in which a speed is detected, systems and devices in particular being equipped with the present invention in which the control of a component of the system or the device depends on this detected speed. For example, the drive of a vehicle, for example an electric bicycle, can be controlled as a function of the overall speed of the vehicle. For this purpose, the movement of a wheel is usually detected in order to infer the speed or speed variable of the vehicle by means of a conversion factor.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Sendemittel die Energie zum Aussenden der Signalwerte im Wesentlichen selber erzeugt. Hierzu eignen sich Sendemittel die mit einem Energy Harvesting System ausgestattet sind. Insbesondere kann die Energieübertragung über den Empfänger erfolgen: Der Empfänger sendet elektromagnetische Wellen aus. Diese werden vom Sendemittel empfangen und durch Harvesting für das Aussenden der Signalwerte genutzt. In einer speziellen Ausführung kann die Energie durch Harvesting aus dem EMV Feld des Motors erfolgen.It is also advantageous if the transmission means essentially generates the energy itself for transmitting the signal values. Transmitters equipped with an energy harvesting system are suitable for this. In particular, the energy can be transmitted via the receiver: the receiver emits electromagnetic waves. These are received by the transmitter and used by harvesting to transmit the signal values. In a special version, the energy can be harvested from the motor's EMC field.

Figurenlistecharacter list

  • Die 1 zeigt ein Fahrrad mit möglichen Anbringungsorten der Sendemittel und Erfassungsmittel, die für die Erfindung verwendet werden. Das Diagramm der 2 stellt einen typischen Signalverlauf der Sendestärke während der Drehung eines Rades des Zweirads dar. Die 3a und 3b zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen der Abstrahlung des Sendemittels, die zu entsprechenden Signalverläufen in den 4a und 4b führen. Mit dem Blockschaltbild der 5 wird eine mögliche erfinderische Vorrichtung beschrieben. Die 6 stellt ein Verfahren dar, welches die Erfindung realisiert.the 1 Figure 1 shows a bicycle with possible locations of the transmission means and detection means used for the invention. The diagram of 2 represents a typical signal course of the transmission strength during the rotation of a wheel of the two-wheeler 3a and 3b show different configurations of the emission of the transmission means, the corresponding waveforms in the 4a and 4b to lead. With the block diagram of 5 a possible inventive device is described. the 6 Figure 12 illustrates a method embodying the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ausgangspunkt der Erfindung ist die Erfassung einer Bewegung und insbesondere deren Geschwindigkeit mittels des durch ein Sensormittel ausgesandten Signals. Hierbei wird jedoch nicht nur der mit diesem Signal übertragene erste Sensorinformationsgehalt genutzt sondern ebenfalls die Signalstärke als solches beziehungsweise deren zeitlichen Verlaufs während der Übertragung und als zweiten Informationsgehalt. Als mögliches Beispiel für die Anwendung der Erfindung wird im Folgenden die Geschwindigkeit der Drehbewegung eines Rades eines Zweirads, insbesondere eines Fahrrads ermittelt, wobei klargestellt sein soll, dass die Erfindung nicht auf Drehbewegungen und nicht auf Zweiräder beschränkt ist. Vielmehr kann jede Form von Bewegung mit der vorliegenden Erfindung ermittelt werden, wie beispielsweise bei Teilen von Maschinen oder Zahnräder. So kann die Erfindung gerade auch bei linearen Bewegungen zwischen zwei Endpunkten eingesetzt werden. The starting point of the invention is the detection of a movement and in particular its speed by means of the signal emitted by a sensor means. In this case, however, not only the first sensor information content transmitted with this signal is used, but also the signal strength as such or its progression over time during the transmission and as the second information content. As a possible example of the application of the invention, the speed of the rotational movement of a wheel of a two-wheeler, in particular a bicycle, is determined below, whereby it should be made clear that the invention is not limited to rotational movements and not to two-wheelers. Rather, any form of movement can be detected with the present invention, such as parts of machines or gears. In this way, the invention can also be used with linear movements between two end points.

Für die Realisierung der Erfindung ist vorgesehen, an einem Zweirad, wie beispielsweise einem Fahrrad oder einem Elektrofahrrad, ein Erfassungsmittel 40 ortsfest anzubringen, zum Beispiel im Bereich der Tretkurbel, am Gepäckträger, an der Hinterradschwinge oder der Gabel. Als Gegenstück ist vorgesehen, ein Sendemittel 20, 22 oder 24 am Hinterrad beziehungsweise 30, 32 oder 34 am Vorderrad derart anzubringen, so dass es sich mit der Bewegung des entsprechenden Rades mit dreht. Dabei kann das Sendemittel 20 oder 30 nahe der Nabe beziehungsweise der Achse des entsprechenden Rades angebracht sein, insbesondere sofern das Erfassungsmittel 40 ortsnah zur Nabe angebracht ist. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Sendemittel 22 oder 32 an der Speiche angeordnet ist, wobei das Erfassungsmittel 40 dann an der Gabel oder der Hinterradaufhängung angebracht werden kann. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Sendemittel 24 oder 34 an der Felge des Rades anzubringen oder es in die Felge zu integrieren, beispielsweise in Form eines Luftventils. In diesem Fall wäre das Erfassungsmittel 40 vorteilhafterweise am Gepäckträger, am Schutzblech oder im Bereich der Tretkurbel, zum Beispiel an oder in einem Mittelmotor eines Elektrofahrrads angebracht. Die Anbringung des Sendemittels in einem radial außenstehenden Bereich des Rades hat den Vorteil, dass die Änderung der Signalstärke I am Ort des Erfassungsmittels bei ansonsten gleichbleibender ausgesandter Signalstärke des Sendemittels aufgrund des größeren Unterschieds im räumlichen Abstand einen höheren auswertbaren Unterschied im Zeitverlauf t aufweist (siehe hierzu das Diagramm der 2). Dieser Unterschied zwischen den Extremen des Signalverlaufs ermöglicht über deren zeitlichen Abstand Δt die Ableitung der Drehgeschwindigkeit des Rades.In order to implement the invention, it is provided that a detection means 40 be fixed to a two-wheeler, such as a bicycle or an electric bicycle, for example in the area of the pedal crank, on the luggage rack, on the rear wheel swing arm or on the fork. As a counterpart, it is provided that a transmitter 20, 22 or 24 be attached to the rear wheel or 30, 32 or 34 to the front wheel in such a way that it rotates with the movement of the corresponding wheel. In this case, the transmission means 20 or 30 can be attached close to the hub or the axle of the corresponding wheel, in particular if the detection means 40 is attached close to the hub. Alternatively, however, it can also be provided that the transmission means 22 or 32 is arranged on the spoke, in which case the detection means 40 can then be attached to the fork or the rear wheel suspension. Another possibility is to attach the transmitter 24 or 34 to the rim of the wheel or to integrate it into the rim, for example in the form of an air valve. In this case, the detection means 40 would advantageously be attached to the luggage carrier, the mudguard or in the area of the pedal crank, for example on or in a central motor of an electric bicycle. The attachment of the transmitter in a radially outward area of the wheel has the advantage that the change in signal strength I at the location of the detection means, with an otherwise constant transmitted signal strength of the transmitter, has a higher analyzable difference over time t due to the greater difference in spatial distance (see the diagram of 2 ). This difference between the extremes of the signal curve enables the rotational speed of the wheel to be derived via their time interval Δt.

Das Erfassungsmittel 42, 44 oder 46 kann alternativ oder zusätzlich am Rahmen (z.B. Ober-, Unter- oder Sattelrohr aber auch an der Radaufhängung), an einer Bedieneinheit (z.B. einem Tacho oder einer Mensch-Maschine-Einheit - engl. Human-Machine-Interface HMI) oder am Vorbau angeordnet sein. Für eine permanente Erfassung des Signals sollte das Erfassungsmittel 40 bis 46 optional derart angebracht werden, dass es dazu geeignet ist, das von dem Sendemittel 20 bis 24 beziehungsweise 30 bis 34 ausgesandten Signal über dessen komplette Drehbewegung zu erfassen, so dass Minima und Maxima der Signalstärke erkannt werden können (siehe 2).The detection means 42, 44 or 46 can alternatively or additionally on the frame (e.g. upper, lower or saddle tube but also on the wheel suspension), on an operating unit (e.g. a speedometer or a man-machine unit - English human-machine- Interface HMI) or on the stem be arranged. For permanent detection of the signal, the detection means 40 to 46 should optionally be attached in such a way that it is suitable for detecting the signal transmitted by the transmitter means 20 to 24 or 30 to 34 over its complete rotary movement, so that minima and maxima of the signal strength can be identified (see 2 ).

Als Sendemittel 20 bis 24 oder 30 bis 34 können sowohl gerichtete Sender, wie sie in der 3a dargestellt sind, als auch ungerichtete Sender, wie sie in der 3b abgebildet sind eingesetzt werden. In den Diagrammen der 4a und 4b zeigen sich die Unterschiede im Zeitverlauf der beiden Senderarten. Während ein gerichtetes Signal abgegrenzte Peaks beim Empfänger erzeugt, erlaubt ein ungerichtetes Signal die Erfassung des Signals während der kompletten Radumdrehung. Da das gerichtete Signal nur dann empfangen wird, wenn der Sendekegel auf den Empfänger ausgerichtet ist, kann das Signal nur während eines kleinen Teils der Umdrehung erfasst werden, wodurch sich eine geringere Auflösung des Sensorsignals beziehungsweise der damit verbundenen Information ergibt.As a transmission means 20 to 24 or 30 to 34, both directional transmitter, as in the 3a are shown, as well as omnidirectional transmitters, as in the 3b are shown. In the diagrams of 4a and 4b shows the differences over time between the two types of transmitter. While a directional signal produces distinct peaks at the receiver, an omnidirectional signal allows the signal to be captured throughout the wheel revolution. Since the directional signal is only received when the transmitter cone is aligned with the receiver, the signal can only be detected during a small part of the revolution, which results in a lower resolution of the sensor signal or the information associated with it.

Das Sendemittel 20 bis 24 oder 30 bis 34 kann zusätzlich einen Sensor aufweisen, mittels dem die (Dreh-)Bewegung des Rades erfasst wird. Alternativ kann das Sendemittel 20 bis 24 oder 30 bis 34 auch mit einem entsprechenden Sensor verbunden sein. Als Sensor oder Sensorelement zur direkten Erfassung der Drehbewegung sowie der Radgeschwindigkeit bieten sich Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren an. Alternativ kann auch ein Magnetfeldsensor zum Beispiel in Form eines Reed-Sensors vorgesehen sein, der das Magnetfeld eines Magneten erfasst, der beispielsweise an der Gabel oder am Rahmen befestigt ist. Mittels eines Magnetfeldsensors kann je nach Empfindlichkeit auch die Erfassung der Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Erdmagnetfelds erfolgen.The transmission means 20 to 24 or 30 to 34 can additionally have a sensor by means of which the (rotary) movement of the wheel is detected. Alternatively, the transmission means 20 to 24 or 30 to 34 can also be connected to a corresponding sensor. Acceleration sensors or yaw rate sensors are available as sensors or sensor elements for directly detecting the rotational movement and the wheel speed. Alternatively, a magnetic field sensor can also be provided, for example in the form of a reed sensor, which detects the magnetic field of a magnet that is attached to the fork or the frame, for example. Depending on the sensitivity, a magnetic field sensor can also be used to record the rotational speed as a function of the earth's magnetic field.

Bei einem gerichteten Sendemittel 20 wird die Sendeleistung nur in einem kleinen Raumbereich ausgesendet. Dies hat den Vorteil, dass eine geringere Sendeleistung für eine gewünschte abgestrahlte Sendeleistung erforderlich ist. Das Empfängermittel 40 erfasst in diesem Fall nur zu den Zeiträumen eine Signalstärke I, in der sich der gerichtete Sendebereich auf das Empfängermittel 40 richtet. Wie in dem Diagramm der 4a ist das Resultat eine stark ansteigende Signalstärke, die vollständig auf Null zurückfällt, wenn der Sendebereich aus dem Empfangsbereich des Empfängermittels 40 herausfällt. Wird nur ein Sendemittel 20 am Rad vorgesehen, besteht für das Empfängermittel 40 nur einmal pro Umlauf die Möglichkeit einen entsprechenden Signalverlauf zu erfassen.In the case of a directional transmission means 20, the transmission power is only transmitted in a small spatial area. This has the advantage that a lower transmission power is required for a desired radiated transmission power. In this case, the receiver means 40 only detects a signal strength I during the time periods in which the directional transmission range is aimed at the receiver means 40 . As in the diagram of 4a the result is a sharply increasing signal strength which falls back completely to zero when the transmission range falls out of the reception range of the receiver means 40. If only one transmitter 20 is provided on the wheel, the receiver 40 can only record a corresponding signal profile once per revolution.

Bei einem ungerichteten Sendemittel 20, wie es in der 3b gezeigt wird, wird einheitlich nach allen Seiten die gleiche beziehungsweise vorgegeben konstante Signalstärke abgegeben. Dies erfordert einen höheren Energieaufwand, ermöglicht dem Empfängermittel 40 jedoch, das Signal kontinuierlich zu empfangen, um daraus Minima und Maxima der Signalstärke I abzuleiten (siehe 4b beziehungsweise 2). Weiterhin ermöglicht die permanente Erfassung der Aussendung des Sensormittels 20 durch das Empfängermittel 40 eine höhere Auflösung. So ist eine Erfassung der Geschwindigkeit schon bei einer halben Umdrehung des Rades, von einem Minima zu einem Maxima beziehungsweise umgekehrt möglich.With a non-directional transmission means 20, as in the 3b is shown, the same or specified constant signal strength is emitted uniformly to all sides. This requires more energy, but allows the receiver means 40 to continuously receive the signal in order to derive minima and maxima of the signal strength I (see Fig 4b respectively 2 ). Furthermore, the permanent detection of the transmission of the sensor means 20 by the receiver means 40 enables a higher resolution. It is thus possible to record the speed even after half a revolution of the wheel, from a minimum to a maximum or vice versa.

Als Sendemittel eignen sich derartige Sender, die bereits am Zweirad verbaut sind und Informationen zur Steuerung und/oder Regelung erfassen, um sie an eine Steuereinheit weiterzuleiten. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Reifensensor, der den Luftdruck des Reifens oder einen Sensor handeln, der die Gangschaltung überwacht. Da derartige Informationen permanent oder quasi permanent an die Steuereinheit gesendet werden, kann das hierzu verwendete Signal als solches für die Erfassung der Geschwindigkeit verwendet werden.Such transmitters that are already installed on the two-wheeler and record information for control and/or regulation in order to forward it to a control unit are suitable as transmission means. This can be, for example, a tire sensor that measures the air pressure in the tire or a sensor that monitors the gear shift. Since such information is sent permanently or quasi-permanently to the control unit, the signal used for this purpose can be used as such for detecting the speed.

Das Sendemittel kann auch mit einem Bluetooth-Modul ausgestattet sein, während das Empfängermittel einen Bluetooth-Empfänger aufweist. Die Bluetooth-Technologie kann zusätzlich zu den mittels dieser Technologie übertragenen Informationen über deren veränderlichen Signalstärke während der Drehbewegung dazu verwendet werden, aus der differentielle Betrachtung zweier insbesondere definierter Signalwerte auf die Drehgeschwindigkeit des Rades und somit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu schließen, ohne einen zusätzlichen Sensor vorzusehen. Alternativ zu einem Bluetooth-Modul kann auch jede andere drahtlose Übertragungstechnologie verwendet werden, z.B. das ANT+-System.The transmitting means can also be equipped with a Bluetooth module, while the receiving means has a Bluetooth receiver. In addition to the information transmitted using this technology about the changing signal strength during the turning movement, the Bluetooth technology can be used to infer the rotational speed of the wheel and thus the vehicle speed from the differential consideration of two particularly defined signal values, without providing an additional sensor . As an alternative to a Bluetooth module, any other wireless transmission technology can also be used, e.g. the ANT+ system.

Um die Energie für das Aussenden der Signale durch das Sendemittel bereitzustellen, kann auch vorgesehen sein, dass das Sendemittel mittels Energy Harvesting zumindest teilweise seine eigene Energie erzeugt. Hierzu können Piezoelemente eingesetzt werden, die bei einer Verbiegung als Stromlieferant verwendet werden können. Eine weitere Möglichkeit zur Energieerzeugung besteht in der Verwendung von beweglichen Massen innerhalb des Sendemittels. Es ist auch möglich, dass das Empfängermittel 40 selber kurzzeitig als Energielieferant für das Sendemittel 20 fungiert. Eine Energieübertragung kann auch über den Empfänger erfolgen: Der Empfänger sendet elektromagnetische Wellen aus. Diese werden vom Sendemittel empfangen und durch Harvesting für das Aussenden der Signalwerte genutzt. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Sendemittel verwendet werden, die einen Energiespeicher mit ausreichender Energie für einen entsprechenden Zeitraum aufweisen.In order to provide the energy for the transmission of the signals by the transmission means, it can also be provided that the transmission means at least partially generates its own energy by means of energy harvesting. For this purpose, piezo elements can be used, which can be used as a current supplier in the event of bending. Another way of generating energy is to use moving masses within the transmission means. It is also possible for the receiving means 40 itself to briefly function as an energy supplier for the transmitting means 20 . Energy can also be transmitted via the receiver: the receiver emits electromagnetic waves. These are received by the transmission means and harvested for sending the signal values used. Alternatively, however, it can also be provided that transmission means are used that have an energy store with sufficient energy for a corresponding period of time.

Zur Durchführung der Erfindung kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die schematisch anhand eines Blockschaltbilds in der 5 dargestellt ist. In einem Auswertemittel 100, zum Beispiel einem Steuergerät oder einem Tachometer, ist ein Speicher 110 vorgesehen. Zur Ermittlung der Geschwindigkeit werden sowohl die Signalgrößen beziehungsweise deren Signalinformationen sowie deren Signalstärke und insbesondere deren zeitlichen Verlauf wenigstens eines Sensors 120 beziehungsweise einem diesem Sensor 120 zugeordneten Sendemittels durch das Auswertemittel 100 erfasst, z.B. über ein Empfangsmittel im Auswertemittel 100. Zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass der Sensor 120 an einem sich gegenüber dem Auswertemittel 100 mit unterschiedlichem Abstand bewegenden Element angebracht ist. Die so übertragene Signalgröße beinhalten eine Signalinformation, zum Beispiel die Radgeschwindigkeit. Aus der Analyse des zeitlichen Verlaufs der unterschiedlichen Signalstärken dieses Sensors 120, die sich aus der Bewegung des Sensors 120 gegenüber dem Empfangsmittel ergibt, kann das Auswertemittel 100 zusätzlich ebenfalls die Geschwindigkeit der Bewegung des Sensors 120 beziehungsweise des Elements, an dem der Sensor 120 angebracht ist, ableiten. Ist der Sensor 120 an einem Rad eines Zweirads befestigt, kann durch eine einfache Umrechnung auf die Geschwindigkeit des Zweirads geschlossen werden. Durch einen Vergleich der direkt erfassten Geschwindigkeit und mittels der Signalinformation übertragenen Signalgröße mit der aus der Signalstärke abgeleiteten Geschwindigkeit kann erkannt werden, ob beide Geschwindigkeitswerte identisch oder nahezu identisch sind. In diesem Fall kann einer der beiden Geschwindigkeitswerte, ein Mittelwert der Geschwindigkeitswerte oder der niedrigere Geschwindigkeitswert als Geschwindigkeit des Rades angenommen werden. Der so bestimmte Geschwindigkeitswert kann auf einem entsprechenden Anzeigeelement 160, z.B. auf einem Display eines Tachos oder HMIs angezeigt werden. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit auch dazu verwendet werden, eine oder mehrere Komponenten des Zweirads zu steuern oder zu regeln. Hierbei kann beispielsweise bei einem Elektrofahrrad die Regelung des Motors 150 dahingehend beeinflusst werden, dass er bei einer erreichten Geschwindigkeit von 25 km/h abgeregelt wird, um die gesetzlichen Bestimmungen einzuhalten. Entsprechend kann bei einem S-Pedelec die Abregelung bei 45 km/h erfolgen. Statt einer kompletten Abregelung der Motorleistung kann jedoch auch eine gezielte Steuerung der Motorleistung anhand eines voreingestellten oder gewählten Unterstützungsgrades zusätzlich Abhängig von der Trittkraft, dem Tretmoment und/oder der Trittfrequenz des Zweiradfahrers erfolgen. Entsprechende Unterstützungsgrade sowie Grenzwerte für die Abregelungen können in dem Speicher 110 hinterlegt sein.To carry out the invention, a device can be provided which is shown schematically using a block diagram in FIG 5 is shown. A memory 110 is provided in an evaluation means 100, for example a control unit or a tachometer. To determine the speed, both the signal magnitudes or their signal information and their signal strength and in particular their time profile of at least one sensor 120 or a transmission means assigned to this sensor 120 are recorded by the evaluation means 100, e.g. via a receiving means in the evaluation means 100 In the method according to the invention, it is provided that the sensor 120 is attached to an element that moves at a different distance from the evaluation means 100 . The signal size transmitted in this way contains signal information, for example the wheel speed. From the analysis of the time profile of the different signal strengths of this sensor 120, which results from the movement of the sensor 120 relative to the receiving means, the evaluation means 100 can also determine the speed of movement of the sensor 120 or of the element to which the sensor 120 is attached , derive. If the sensor 120 is attached to a wheel of a two-wheeler, the speed of the two-wheeler can be deduced by a simple conversion. By comparing the directly recorded speed and the signal size transmitted by means of the signal information with the speed derived from the signal strength, it can be recognized whether the two speed values are identical or almost identical. In this case, one of the two speed values, an average of the speed values or the lower speed value can be assumed to be the speed of the wheel. The speed value determined in this way can be displayed on a corresponding display element 160, for example on a display of a speedometer or HMI. In addition, the speed can also be used to control or regulate one or more components of the two-wheeler. In this case, for example in an electric bicycle, the control of the motor 150 can be influenced such that it is limited when a speed of 25 km/h is reached in order to comply with the legal provisions. Correspondingly, an S-Pedelec can be limited to 45 km/h. Instead of a complete regulation of the motor power, however, the motor power can also be controlled in a targeted manner using a preset or selected level of assistance, which is also dependent on the pedaling force, the pedaling torque and/or the pedaling frequency of the two-wheeler rider. Corresponding levels of support and limit values for the limitations can be stored in memory 110 .

Wird jedoch erkannt, dass die beiden auf unterschiedliche Art erfassten beziehungsweise abgeleiteten Geschwindigkeitswerte voneinander abweichen, kann das Auswertemittel 110 darauf schließen, dass das Geschwindigkeitswert des Sensors defekt oder manipuliert ist. Um beispielsweise bei einem Elektrofahrrad gefährliche Situationen zu vermeiden oder auch die gesetzlichen Vorgaben umzusetzen, kann bei der Erkennung eines defekten oder manipulierten Sensorsignals der Geschwindigkeitswert aus der Signalstärke für die Steuerung des Antriebs verwendet werden. Alternativ kann auch die Ansteuerung gänzlich unterbunden werden. Als Abweichung zwischen den auf beide Arten erfassten Geschwindigkeitswerten, die gerade noch toleriert werden kann, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Elektrofahrrads zu ermöglichen, kann beispielsweise eine Abweichung von 1 %, 2 % oder 5 % angenommen werden. Dabei kann die prozentuale Abweichung auch abhängig von dem absoluten Wert des Geschwindigkeitswerts gewählt oder vorgegeben werden. So ist denkbar, dass bei höheren Geschwindigkeitswerten, insbesondere um den Bereich von 25 km/h eine geringere tolerierte Abweichung vorgegeben wird als bei einem niedrigeren Geschwindigkeitswert.However, if it is recognized that the two speed values detected or derived in different ways deviate from one another, evaluation means 110 can conclude that the speed value of the sensor is defective or manipulated. In order to avoid dangerous situations with an electric bicycle, for example, or to implement the legal requirements, the speed value from the signal strength can be used to control the drive when a defective or manipulated sensor signal is detected. Alternatively, the control can also be completely prevented. A deviation of 1%, 2% or 5%, for example, can be assumed as a deviation between the speed values recorded in both ways, which can just about be tolerated in order to enable proper operation of the electric bicycle. The percentage deviation can also be selected or specified as a function of the absolute value of the speed value. It is thus conceivable that at higher speed values, in particular around the range of 25 km/h, a smaller tolerated deviation is specified than at a lower speed value.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeitsermittlung einen Einlernvorgang aufweist. Hierzu ist eine kontinuierliche Erfassung von Sensorgrößen und somit von Sendestärken des Sensors 120 erforderlich. Durch eine Analyse der kontinuierlichen erfassten Sensorstärken kann sowohl erkannt werden, zu welchem Zeitpunkt sich der Sensor 120 an seinem weitesten entfernten Punkt als auch an seinem nähestem Punkt zum Erfassungsmittel befindet. Durch die Abspeicherung aller Zwischenwerte der Signalstärken der übertragenen Signale kann bei einer angenommenen konstanten Sendeleistung des Senders schon aus einem einzelnen oder zumindest aus wenigen erfassten Signalen die Radposition und somit die Geschwindigkeit abgeleitet werden. Bei der Erfassung von digitalen Signalen kann darüber hinaus zwischen den erfassten Signalen eine Interpolation erfolgen, um entsprechende Werte für den Vergleich zu generieren.In one embodiment of the invention it can also be provided that the speed determination has a learning process. For this purpose, a continuous detection of sensor variables and thus transmission strengths of the sensor 120 is required. By analyzing the continuously detected sensor strengths, it can be recognized both at which point in time the sensor 120 is at its furthest point and at its closest point to the detection means. By storing all intermediate values of the signal strengths of the transmitted signals, the wheel position and thus the speed can be derived from a single or at least a few detected signals, assuming a constant transmission power of the transmitter. When acquiring digital signals, an interpolation can also take place between the acquired signals in order to generate corresponding values for the comparison.

Optional kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich zum Sensor 120 ein weiterer Sensor 130 mit einem eigenen Sendemittel vorgesehen ist, dessen Signalstärken auf die gleiche Weise ausgewertet wird. So ist denkbar, bei einem Zweirad sowohl an dem Vorderrad als auch an dem Hinterrad einen entsprechenden Sensor anzubringen und für die Geschwindigkeitsermittlung zu verwenden. Hierdurch kann die Geschwindigkeitsermittlung redundant erfolgen. Weiterhin kann die Relativbewegung zwischen den beiden Reifen bestimmt werden.Optionally, it can also be provided that, in addition to the sensor 120, a further sensor 130 is provided with its own transmission means, whose signal strengths are evaluated in the same way becomes. It is thus conceivable to attach a corresponding sensor to both the front wheel and the rear wheel of a two-wheeler and to use it to determine the speed. As a result, the speed can be determined redundantly. Furthermore, the relative movement between the two tires can be determined.

Weiterhin ist denkbar, dass am Zweirad ein weiteres System 140 zur Geschwindigkeitsermittlung vorliegt. In diesem Fall kann der Geschwindigkeitswert beziehungsweise die entsprechende Geschwindigkeitsgröße, die durch dieses System 140 bestimmt wird, in das Auswertemittel 100 eingelesen werden, wenn es nicht ohnehin dort separat bestimmt wird, und mit dem erfassten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Signalstärken des Sensors 120 verglichen werden. Durch dieses Vorgehen kann die Geschwindigkeit des Zweirads auf weitere unterschiedliche Arten bestimmt werden, so dass gegebenenfalls auch über einen Vergleich der so erfassten oder ermittelten Geschwindigkeitswerte eine Manipulation erkannt wird. Die Erkennung einer derartigen Manipulation kann im Speicher 110 für späteren Analysezwecke hinterlegt werden oder wie bereits vorstehend beschrieben worden ist dazu verwendet werden, den Motor 150 oder andere Komponenten des Zweirads zu steuern bzw. abzuregeln.It is also conceivable that there is another system 140 for speed determination on the two-wheeler. In this case, the speed value or the corresponding speed variable, which is determined by this system 140, can be read into the evaluation means 100 if it is not determined separately there anyway, and compared with the recorded speed value depending on the signal strength of the sensor 120. This procedure allows the speed of the two-wheeler to be determined in other different ways, so that a manipulation can also be detected by comparing the speed values recorded or determined in this way. The detection of such a manipulation can be stored in the memory 110 for later analysis purposes or, as has already been described above, used to control or regulate the motor 150 or other components of the two-wheeler.

Um den Energieverbrauch des Sensors 120 beziehungsweise 130 zu optimieren, kann vorgesehen sein, dass das Auswertemittel 100 die Taktung bzw. die Zyklen zur Aussendung der Signale der Sensoren steuert. So ist bei einer schnellen Bewegung des Sensors 120 bzw. 130, z.B. bei einer Geschwindigkeit von > 10 km/h des Zweirads und somit einer entsprechenden Drehgeschwindigkeit des Rades vorgesehen, mehr Sendezyklen pro Umlauf des Rades zu erzeugen als bei niedrigeren Geschwindigkeit, z.B. > 20 Zyklen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, die Sendezyklen bei einer Geschwindigkeit von < 10 km/h zu reduzieren, z.B. auf < 20 Zyklen.In order to optimize the energy consumption of the sensor 120 or 130, it can be provided that the evaluation means 100 controls the timing or the cycles for sending out the signals from the sensors. When the sensor 120 or 130 moves quickly, e.g. at a speed of > 10 km/h of the two-wheeler and thus a corresponding rotational speed of the wheel, more transmission cycles are to be generated per rotation of the wheel than at lower speeds, e.g. > 20 cycles. Alternatively or additionally, it can be provided that the transmission cycles are reduced at a speed of <10 km/h, e.g. to <20 cycles.

Mit dem Flussdiagramm der 6 wird ein mögliches Verfahren zur Geschwindigkeitswertermittlung dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens werden in einem ersten Schritt 200 sowohl die Signalgrößen, die die Sensorwerte repräsentieren als auch die Signalstärke der den Sensoren 120 bzw. 130 zugeordneten jeweiligen Sendemitteln erfasst. Hierbei ist für die Durchführung des Verfahrens wichtig, dass wenigstens zwei Extrema in der Signalstärke erfasst werden, um sowohl den weitesten Abstand als auch den geringsten Abstand des Sensors 120 zum Empfangsmittel ableiten zu können. Alternativ reicht auch aus, nur jeweils das Maximum in der Signalstärke zu erfassen, um die näheste Annäherung zu erkennen. Im nächsten Schritt 210 wird zusätzlich zu den aus den Signalgrößen bereits durch die Sensoren erfassten Geschwindigkeitswerten Referenz-Geschwindigkeitswerte aus dem Verlauf der erfassten Signalstärken abgeleitet.With the flow chart of 6 a possible method for determining the speed value is presented. After the start of the method, in a first step 200 both the signal variables that represent the sensor values and the signal strength of the respective transmission means assigned to the sensors 120 and 130 are recorded. It is important for the implementation of the method that at least two extremes in the signal strength are recorded in order to be able to derive both the furthest distance and the shortest distance of the sensor 120 from the receiving means. Alternatively, it is also sufficient to only record the maximum in the signal strength in each case in order to recognize the closest approach. In the next step 210, in addition to the speed values already detected by the sensors from the signal variables, reference speed values are derived from the course of the detected signal strengths.

Hierzu werden zwei aufeinander folgende Extrema bestimmt und die Zeitdifferenz Δt zwischen den Extrema ermittelt (siehe 2). Die Geschwindigkeit vZweirad des Zweirad ergibt sich dann mit Hilfe der Kenntnis des Radius des Rades bzw. des Reifens entsprechend einer halben Radumdrehung aus der Formel v Zweirad = 2 * π * r Reifen / Δ t / 2

Figure DE102021200199A1_0001
To do this, two consecutive extremes are determined and the time difference Δt between the extremes is determined (see 2 ). The speed v two- wheeler of the two-wheeler is then obtained from the formula with the help of knowledge of the radius of the wheel or tire corresponding to half a wheel revolution v bicycle = 2 * π * right tires / Δ t / 2
Figure DE102021200199A1_0001

Optional kann auch vorgesehen sein, dass nur die Maxima der Signalstärken für die Ableitung des Referenz-Geschwindigkeitswertes verwendet wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass für diese Ableitung ein kompletter Umlauf des Rades erforderlich ist, so dass der Referenz-Geschwindigkeitswert bei einer angenommenen Geschwindigkeit von 25 km/h nur ca. alle 0,3 s aktualisiert wird, bei einer Geschwindigkeit von 15 km/h sogar nur ca. alle 0,5 s. Wird statt denn Extremwerten der Signalstärke der Wendepunkt und ein Extrema erfasst, kann auch schon eine Viertelumdrehung ausreichen, um die Geschwindigkeit zu ermittelt. Dies ermöglicht eine noch schnellere Bestimmung der Geschwindigkeit. Weitere Zwischenpunkte können für die Auswertung herangezogen werden, so dass sich eine einstellbare Genauigkeit, sofern die Rechenkapazität des Auswertemittels 100 hierfür ausreicht in welchem das Verfahren abläuft.Optionally, it can also be provided that only the maxima of the signal strengths are used for deriving the reference speed value. It should be noted, however, that this derivation requires a complete rotation of the wheel, so that the reference speed value is only updated every 0.3 s at an assumed speed of 25 km/h, at a speed of 15 km /h even only approx. every 0.5 s. If the turning point and an extreme value are recorded instead of extreme values of the signal strength, a quarter of a turn can be sufficient to determine the speed. This enables an even faster determination of the speed. Further intermediate points can be used for the evaluation, so that an adjustable accuracy can be achieved if the computing capacity of the evaluation means 100 in which the method runs is sufficient for this.

Nach dem Schritt 220 liegt somit ein von wenigstens einem Sensor 120 erfasster Geschwindigkeitswert sowie ein aus den Signalstärken der übermittelten Signale abgeleiteter Referenz-Geschwindigkeitswert vor. Im nachfolgenden Schritt 220 wird ein Vergleich durchgeführt, um zu prüfen, ob eine Übereinstimmung der so auf unterschiedliche Arten ermittelten Geschwindigkeitswerten vorliegt beziehungsweise ob die Abweichung innerhalb eines Toleranzbereichs liegt. Wird dabei erkannt, dass die beiden Geschwindigkeitswerte um wenigstens einen vorgegebenen Prozentsatz abweichen, zum Beispiel 1%, 2 % oder 5 %, wird eine unzulässige Abweichung erkannt, die auf einen Defekt des Sensors oder eine Manipulation der Geschwindigkeitswerterfassung hindeutet. In diesem Fall kann im nächsten Schritt 230 eine entsprechende Maßnahme eingeleitet werden, zum Beispiel eine Information an den Fahrer, einen Eintrag in den Fehlerspeicher oder eine Festlegung des Geschwindigkeitswerts auf den Referenz-Geschwindigkeitswert. Alternativ oder optional kann auch gesonderter Schritt 240 vorgesehen sein, bei dem die Ansteuerung des Antriebs des Elektrofahrrads unterbunden oder zumindest abgeregelt wird, um die Gefährdung des Fahrers zu verhindern und/oder die gesetzlichen Vorgaben zum Betrieb des Elektrofahrrads einzuhalten.After step 220 there is thus a speed value detected by at least one sensor 120 and a reference speed value derived from the signal strengths of the transmitted signals. In the subsequent step 220, a comparison is carried out to check whether there is a match between the speed values determined in different ways or whether the deviation is within a tolerance range. If it is detected that the two speed values deviate by at least a predetermined percentage, for example 1%, 2% or 5%, an impermissible deviation is detected which indicates a defect in the sensor or manipulation of the speed value detection. In this case, a corresponding measure can be initiated in the next step 230, for example information to the driver, an entry in the fault memory or a setting of the speed value to the reference speed value. Alternatively or optionally, a separate step 240 can also be provided, in which the actuation of the drive of the electric bicycle is prevented or at least regulated in order to prevent endangering the driver and/or to comply with the legal requirements for the operation of the electric bicycle.

Wird im Schritt 220 erkannt, dass die Abweichung unterhalb der vorgegebenen Toleranzschwelle liegt, kann als Geschwindigkeitswert für die Anzeige am Bedienelement und/oder zur Steuerung des Antriebs des Elektromotors der niedrigere Wert der beiden Geschwindigkeitswerte verwendet werden. Alternativ kann auch ein Mittelwert aus beiden Geschwindigkeitswerten verwendet werden.If it is recognized in step 220 that the deviation is below the specified tolerance threshold, the lower of the two speed values can be used as the speed value for the display on the operating element and/or for controlling the drive of the electric motor. Alternatively, an average of the two speed values can also be used.

Optional kann im Schritt 220 die Toleranzschwelle, aber der ein Defekt oder eine Manipulation erkannt wird, in Abhängigkeit vom absoluten Wert des Geschwindigkeitswerts zum Beispiel des Sensors vorgegeben werden. So ist denkbar, dass bei höheren Geschwindigkeiten eine kleinere Schwelle angesetzt wird als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Dies lässt sich u.a. damit begründen, dass bei hohen Geschwindigkeiten um die 25 km/h eine schärfere Abschaltschwelle vorliegen muss.Optionally, in step 220, the tolerance threshold for detecting a defect or manipulation can be specified as a function of the absolute value of the speed value, for example of the sensor. It is conceivable that a lower threshold is set at higher speeds than at lower speeds. This can be justified, among other things, by the fact that at high speeds of around 25 km/h there must be a stricter switch-off threshold.

Alternativ kann den einzelnen erfassten Signalstärken auch die entsprechende Reifenposition zugeordnet werden. Zu diesem Zweck wird die Position durch Erfassung der Signalstärke während wenigstens eines Drehumlaufs des Rades eingelernt und zugeordnet. Hierbei können anhand der Erkennung der Amplituden der Signalstärke ausgehend von den Maxima und Minima auch die Zwischenschritte zugeordnet werden. Vorteilhafterweise werden dabei mehrere Radumdrehungen verwendet, um eine deutlichere Signalschärfe für die Extrema und insbesondere deren Zwischenschritte zu erhalten. Zur Auswertung und Ableitung des Referenz-Geschwindigkeitswerts, zum Beispiel im Schritt 230 eines mit dem vorherigen Verfahren vergleichbaren Verfahrens, wird anhand der erkannten Radpositionen zweier Signale der Referenz-Geschwindigkeitswert abgeleitet. Zur konkreten Ableitung wird sowohl die Zeitdifferenz zwischen den beiden Signalen als auch die durch die erkannten Radpositionen bekannte Kreisbewegung des Rades verwendet. Durch die hohe Sendefrequenz des Sendemittels können so schon kleine Veränderungen der Radposition anhand der veränderten Signalstärke erkannt und für die Ableitung der Referenz-Geschwindigkeit genutzt werden.Alternatively, the corresponding tire position can also be assigned to the individual detected signal strengths. For this purpose, the position is learned and assigned by detecting the signal strength during at least one rotation of the wheel. The intermediate steps can also be assigned based on the detection of the amplitudes of the signal strength based on the maxima and minima. Advantageously, several wheel revolutions are used in order to obtain a clearer signal sharpness for the extremes and in particular their intermediate steps. In order to evaluate and derive the reference speed value, for example in step 230 of a method that is comparable to the previous method, the reference speed value is derived using the recognized wheel positions of two signals. For the specific derivation, both the time difference between the two signals and the circular movement of the wheel, which is known from the recognized wheel positions, are used. Due to the high transmission frequency of the transmitter, even small changes in the wheel position can be detected based on the changed signal strength and used to derive the reference speed.

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Claims (16)

Vorrichtung zur Geschwindigkeitsermittlung, mit • einem Erfassungsmittel (40, 42, 44, 46) zur Erfassung von Signalen und Signalstärken der Signale eines Sendemittels (20, 22, 24, 30, 32, 34), welches an einem sich bewegenden Element angeordnet ist und drahtlos Signale aussendet, wobei die Signale Signalwerte aufweisen, die jeweils einen Geschwindigkeitswert des bewegenden Elements repräsentieren, und • einem Auswertemittel (100) zur Auswertung der Signale und Signalstärke, wobei das Auswertemittel (100) • einen Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von einer Veränderung der erfassten Signalstärke der Signale ableitet, und • in Abhängigkeit eines Vergleich des Geschwindigkeitswertes mit dem Referenz-Geschwindigkeitswertes eine Fehlermeldung erzeugt.Device for speed determination, with • a detection means (40, 42, 44, 46) for detecting signals and signal strengths of the signals of a transmission means (20, 22, 24, 30, 32, 34), which is arranged on a moving element and wirelessly emits signals, wherein the signals have signal values each representing a velocity value of the moving element, and • an evaluation means (100) for evaluating the signals and signal strength, the evaluation means (100) • derives a reference velocity value as a function of a change in the detected signal strength of the signals, and • an error message is generated depending on a comparison of the speed value with the reference speed value. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemittel (100) die Fehlermeldung erzeugt, wenn der Unterschied zwischen dem Geschwindigkeitswert und dem Referenz-Geschwindigkeitswert größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Schwellenwert von der Absolutgröße des Geschwindigkeitswerts oder des Referenz-Geschwindigkeitswertes abhängig vorgegeben wird.device after claim 1 , characterized in that the evaluation means (100) generates the error message if the difference between the speed value and the reference speed value is greater than a predetermined threshold value, it being provided in particular that the threshold value depends on the absolute value of the speed value or the reference speed value is specified dependently. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemittel (100) den Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit zweier Extremwerte im zeitlichen Verlauf der Signalstärke des Sendemittels (20, 22, 24, 30, 32, 34) ableitet.device after claim 1 or 2 , characterized in that the evaluation means (100) derives the reference speed value as a function of two extreme values over time of the signal strength of the transmission means (20, 22, 24, 30, 32, 34). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemittel (20, 22, 24, 30, 32, 34) an einem sich drehenden Element befestigt ist, insbesondere an einem Rad eines Fahrzeugs.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission means (20, 22, 24, 30, 32, 34) is attached to a rotating element, in particular to a wheel of a vehicle. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemittel in Abhängigkeit des Vergleichs einen Motor, insbesondere einen Elektromotor eines Elektrofahrrads, abregelt oder deren Ansteuerung unterbricht.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation means regulates a motor, in particular an electric motor of an electric bicycle, or interrupts its activation depending on the comparison. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemittel (20, 22, 24, 30, 32, 34) die Signalwerte mittels Bluetooth aussendet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission means (20, 22, 24, 30, 32, 34) transmits the signal values by means of Bluetooth. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemittel (20, 22, 24, 30, 32, 34) die Energie zum Aussenden der Signalwerte im Wesentlichen selber erzeugt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission means (20, 22, 24, 30, 32, 34) essentially generates the energy for transmission of the signal values itself. Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren • Signalwerte und Signalstärken von Signalen erfasst, und • einen Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Signalwerte ermittelt und • einen Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Signalstärke der Signale ableitet, und • einen Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von einer Veränderung der erfassten Signalstärke der Signale ableitet, und • in Abhängigkeit eines Vergleich des Geschwindigkeitswertes mit dem Referenz-Geschwindigkeitswertes eine Fehlermeldung erzeugt.Method for speed determination, in particular with a device according to one of Claims 1 until 7 , whereby the method • detects signal values and signal strengths of signals, and • determines a speed value as a function of the signal values and • derives a reference speed value as a function of the signal strength of the signals, and • a reference speed value as a function of a change in the detected signal strength of the derives signals, and • generates an error message depending on a comparison of the speed value with the reference speed value. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Fehlermeldung erzeugt, wenn der Unterschied zwischen dem Geschwindigkeitswert und dem Referenz-Geschwindigkeitswert größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Schwellenwert von der Absolutgröße des Geschwindigkeitswerts oder des Referenz-Geschwindigkeitswertes abhängig vorgegeben wird.procedure after claim 8 , characterized in that the method generates the error message if the difference between the speed value and the reference speed value is greater than a predetermined threshold value, it being provided in particular that the threshold value is predetermined as a function of the absolute magnitude of the speed value or the reference speed value . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Abhängigkeit des Vergleichs einen Motor, insbesondere einen Elektromotor eines Elektrofahrrads, abregelt oder deren Ansteuerung unterbricht.Procedure according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the method, depending on the comparison, regulates a motor, in particular an electric motor of an electric bicycle, or interrupts its activation. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Abhängigkeit eines Vergleich des Geschwindigkeitswertes mit dem Referenz-Geschwindigkeitswertes für Anzeigen und Steuerungen zumindest zeitweise eine Geschwindigkeitsgröße verwendet die dem Referenz-Geschwindigkeitswert entspricht.Procedure according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that the method, depending on a comparison of the speed value with the reference speed value for displays and controls, at least temporarily uses a speed variable which corresponds to the reference speed value. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit zweier Extremwerte im zeitlichen Verlauf der Signalstärke der Signale ableitet.Procedure according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the method derives the reference speed value as a function of two extreme values over time of the signal strength of the signals. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit eines Extremwerts und eines Wendepunkts im zeitlichen Verlauf der Signalstärke der Signale abgeleitet wird, insbesondere in deren zeitlichem Abstand.Procedure according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the reference speed value is derived as a function of an extreme value and a turning point in the course of the signal strength of the signals over time, in particular in their time interval. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit des Vergleichs des zeitlichen Verlaufs der Signalstärke der Signale mit wenigstens einem abgespeicherten Signalstärkeverlauf ableitet.Procedure according to one of Claims 8 until 13 , characterized in that the method calculates the speed value as a function of the Ver equal to the time profile of the signal strength of the signals with at least one stored signal strength profile. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • die Radpositionen mittels eines Einlernvorgangs den erfassten Signalstärken zuordnet, und • den Referenz-Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von den Radpositionen ableitet.Procedure according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the method • assigns the wheel positions to the detected signal strengths by means of a learning process, and • derives the reference speed value as a function of the wheel positions. Fahrzeug, insbesondere ein Zweirad, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer Auswerteeinheit, die ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15 ausführt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die aus dem Vergleich des Geschwindigkeitswertes und des Referenz-Geschwindigkeitswertes abgeleitete Geschwindigkeitsgröße des Fahrzeugs für die Steuerung des Vortriebs des Fahrzeugs verwendet wird.Vehicle, in particular a two-wheeler, with a device according to one of Claims 1 until 7 and / or an evaluation unit, a method according to one of Claims 8 until 15 carries out, it being provided in particular that the speed variable of the vehicle derived from the comparison of the speed value and the reference speed value is used to control the propulsion of the vehicle.
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