DE102022212176A1 - Method for determining a torque exerted by a driver on a vehicle - Google Patents

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Silas Klug
Lothar Schindele
Alessandro Moia
Markus Hinterkausen
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug ausgeübten Drehmoments, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug wie ein eBike, wobei das Fahrzeug einen Drehmomentsensor aufweist, umfassend die Schritte:- Messen eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors,- Schätzen des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße des Fahrzeugs,- Bestimmen des von dem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert innerhalb eines Messbereichs des Drehmomentsensors mit vorgegebener Genauigkeit liegt und Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert außerhalb des Messbereichs liegt.The invention relates to a method for determining a torque exerted by a driver on a vehicle, in particular a single-track vehicle such as an eBike, the vehicle having a torque sensor, comprising the steps of:- measuring a torque value using the torque sensor,- estimating the torque value based on at least one system variable of the vehicle,- determining the torque exerted by the driver based on the measured torque value if the measured torque value is within a measuring range of the torque sensor with a predetermined accuracy and determining the torque based on the estimated torque value if the measured torque value is outside the measuring range.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike ausgeübten Drehmoments.The invention relates to a method for determining a torque exerted by a driver on a vehicle, in particular a single-track vehicle such as an eBike.

Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike, mit einem Drehmomentsensor.The invention further relates to a vehicle, in particular a single-track vehicle such as an eBike, with a torque sensor.

Obwohl allgemein auf Fahrzeuge anwendbar, wird die folgende Erfindung anhand von Fahrrädern und insbesondere von eBikes erläutert.Although generally applicable to vehicles, the following invention is explained using bicycles and in particular eBikes.

Stand der TechnikState of the art

EBikes können ein von einem Fahrer aufgebrachtes Drehmoment durch eine Antriebseinheit verstärken. Hierfür wird das aufgebrachte Drehmoment durch einen Drehmomentsensor bestimmt. Um ein angenehmes Fahrgefühl zu ermöglichen, muss der Drehmomentsensor bei niedrigen Drehmomenten sehr feinfühlig messen können und gleichzeitig sehr hohe Drehmomente detektieren können.E-bikes can amplify the torque applied by a rider using a drive unit. The torque applied is determined by a torque sensor. To ensure a pleasant riding experience, the torque sensor must be able to measure very sensitively at low torques and at the same time be able to detect very high torques.

Um einen großen Drehmomentbereich erfassen zu können, ist es bekannt geworden, magnetisierte Torsionshülsen mit einem elastomagnetischen Messverfahren zu nutzen. Insbesondere wenn eine hohe Messgenauigkeit erwünscht ist, sind diese Torsionshülsen jedoch teuer und weisen eine große Bauform auf.In order to be able to measure a large torque range, it has become known to use magnetized torsion sleeves with an elastomagnetic measuring method. However, these torsion sleeves are expensive and have a large design, especially if high measurement accuracy is desired.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug ausgeübten Drehmoments bereit, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug wie ein eBike, wobei das Fahrzeug einen Drehmomentsensor aufweist, umfassend die Schritte:

  • - Messen eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors,
  • - Schätzen des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße des Fahrzeugs,
  • - Bestimmen des von dem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert innerhalb eines Messbereichs des Drehmomentsensors mit vorgegebener Genauigkeit liegt und
  • - Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert außerhalb des Messbereichs liegt.
In one embodiment, the present invention provides a method for determining a torque exerted by a driver on a vehicle, in particular a single-track vehicle such as an eBike, the vehicle having a torque sensor, comprising the steps:
  • - Measuring a torque value using the torque sensor,
  • - Estimating the torque value based on at least one system variable of the vehicle,
  • - determining the torque exerted by the driver from the measured torque value if the measured torque value is within a measuring range of the torque sensor with a specified accuracy and
  • - Determine the torque using the estimated torque value when the measured torque value is outside the measuring range.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug bereit, insbesondere ein einspuriges Fahrzeug wie ein eBike, umfassend

  • - einen Drehmomentsensor,
  • - Eine Messeinrichtung, ausgebildet zum Messen eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors,
  • - Eine Schätzeinrichtung, ausgebildet zum Schätzen des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße des Fahrzeugs,
  • - Eine Bestimmungseinrichtung, ausgebildet zum Bestimmen des von dem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert innerhalb eines Messbereichs des Drehmomentsensors mit vorgegebener Genauigkeit liegt und ausgebildet zum Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert außerhalb des Messbereichs liegt.
In one embodiment, the present invention provides a vehicle, in particular a single-track vehicle such as an eBike, comprising
  • - a torque sensor,
  • - A measuring device designed to measure a torque value by means of the torque sensor,
  • - An estimation device designed to estimate the torque value based on at least one system variable of the vehicle,
  • - A determining device configured to determine the torque exerted by the driver based on the measured torque value if the measured torque value is within a measuring range of the torque sensor with a predetermined accuracy and configured to determine the torque based on the estimated torque value if the measured torque value is outside the measuring range.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass niedrige Drehmomente mit hoher Genauigkeit erfasst werden können und gleichzeitig hohe Drehmomente ebenfalls bestimmt werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Drehmomentsensor durch einen einfachen, günstigen Drehmomentsensor ersetzt werden kann, sodass die Kosten gesenkt und die Bauform verkleinert werden kann.One of the advantages achieved is that low torques can be measured with high accuracy and at the same time high torques can also be determined. Another advantage is that the torque sensor can be replaced by a simple, inexpensive torque sensor, so that costs can be reduced and the design can be made smaller.

Der Begriff „Messbereich“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich, insbesondere in den Ansprüchen vorzugsweise in der Beschreibung auf denjenigen Bereich von Drehmomenten, den der Drehmomentsensor mit einer vorgebbaren Genauigkeit ermitteln kann.The term “measuring range” is to be understood in the broadest sense and refers, in particular in the claims and preferably in the description, to the range of torques that the torque sensor can determine with a predeterminable accuracy.

Der Drehmomentsensor kann einen Messbereich aufweisen, in dem lediglich geringe Drehmomente genau erkannt werden. Zunächst wird das Drehmoment mit dem Drehmomentsensor gemessen. Wenn das gemessene Drehmoment innerhalb des Messbereichs liegt, wird dieses direkt zur Bestimmung des tatsächlich anliegenden Drehmoments genutzt. Wenn das gemessene Drehmoment jedoch außerhalb und/oder am Ende des Messbereichs liegt, der Drehmomentsensor das tatsächlich anliegende Drehmoment nicht genau messen kann, wird stattdessen das Drehmoment geschätzt und dieses geschätzte Drehmoment zur Bestimmung des tatsächlich anliegenden Drehmoments genutzt. Bei größeren Drehmomenten wird das Fahrgefühl selbst bei einer lediglich groben Bestimmung des Drehmoments nicht signifikant beeinträchtigt, sodass ein gröberes Schätzen des Drehmoments in diesem Fall ausreichend ist.The torque sensor can have a measuring range in which only small torques are accurately detected. First, the torque is measured with the torque sensor. If the measured torque is within the measuring range, this is used directly to determine the actual torque. However, if the measured torque is outside and/or at the end of the measuring range and the torque sensor cannot accurately measure the actual torque, the torque is estimated instead and this estimated torque is used to determine the actual torque. For larger torques, the driving feel is not significantly impaired even if the torque is only roughly determined, so a rough estimate of the torque is sufficient in this case.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Drehmomentsensors mit einem Messbereich zwischen 0 Nm und 40 Nm versehen, vorzugsweise zwischen 0 Nm und 30 Nm, insbesondere zwischen 0 Nm und 20 Nm. Ein Vorteil hiervon ist, dass ein kostengünstiger und kleiner Drehmomentsensor verwendet werden kann.According to an advantageous development of the invention, the torque sensor is provided with a measuring range between 0 Nm and 40 Nm, preferably between 0 Nm and 30 Nm, in particular between 0 Nm and 20 Nm. One advantage of this is that a cost-effective and small torque sensor can be used.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gibt die zumindest eine Systemgröße des Fahrzeugs zumindest einen der folgenden Werte wieder:

  • - der gemessene Drehmomentwert,
  • - Signale eines pulsbasierten Sensors wie ein Reed-Sensor,
  • - eine Fahrzeugbeschleunigung in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen,
  • - eine Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen,
  • - ein Antriebsmoment einer Antriebseinheit des Fahrzeugs,
  • - eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
  • - ein Winkel einer Fahrzeugachse gegenüber einem Untergrund in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen,
  • - eine Masse des Fahrzeugs,
  • - einen Fahrwiderstand des Fahrzeugs.
According to an advantageous development of the invention, the at least one system variable of the vehicle represents at least one of the following values:
  • - the measured torque value,
  • - Signals from a pulse-based sensor such as a reed sensor,
  • - vehicle acceleration in at least one direction, in particular in three directions,
  • - a vehicle angular velocity in at least one direction, in particular in three directions,
  • - a drive torque of a drive unit of the vehicle,
  • - a longitudinal speed of the vehicle,
  • - an angle of a vehicle axis with respect to a ground in at least one direction, in particular in three directions,
  • - a mass of the vehicle,
  • - a driving resistance of the vehicle.

Der Begriff „Systemgröße“ in Bezug auf das Fahrzeug umfasst insbesondere Eigenschaften des Fahrzeugs während der Fahrt. Anhand der Systemgrößen kann das von dem Fahrer aufgebrachte Drehmoment geschätzt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass das geschätzte Drehmoment hinreichend genau geschätzt werden kann.The term "system variable" in relation to the vehicle particularly includes properties of the vehicle while driving. The torque applied by the driver can be estimated using the system variables. One advantage of this is that the estimated torque can be estimated with sufficient accuracy.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Masse des Fahrzeugs und/oder der Fahrwiderstand des Fahrzeugs basierend auf zumindest einer der anderen Systemgrößen ermittelt. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Masse und der Fahrwiderstand des Fahrzeugs, die von externen Einflüssen, beispielsweise dem Fahrer, abhängig sind und nicht direkt gemessen werden können, zuverlässig ermittelt werden können.According to an advantageous development of the invention, the mass of the vehicle and/or the driving resistance of the vehicle is determined based on at least one of the other system variables. One advantage of this is that the mass and the driving resistance of the vehicle, which depend on external influences, for example the driver, and cannot be measured directly, can be reliably determined.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der Winkel der Fahrzeugachse in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen, basierend auf einem kinetischen Bewegungsmodell, insbesondere mittels eines Kalman-Filters, geschätzt. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Längsgeschwindigkeit und der Winkel des Fahrzeugs, die nicht direkt gemessen werden können, zuverlässig ermittelt werden können.According to an advantageous development of the invention, the longitudinal speed of the vehicle and/or the angle of the vehicle axis in at least one direction, in particular in three directions, is estimated based on a kinetic motion model, in particular by means of a Kalman filter. One advantage of this is that the longitudinal speed and the angle of the vehicle, which cannot be measured directly, can be reliably determined.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung basiert das kinetische Modell auf zumindest einer der folgenden Größen

  • - gemessener Drehmomentwert,
  • - Fahrzeuggeschwindigkeit,
  • - Fahrzeugbeschleunigung in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen,
  • - Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen,
  • - Magnetfeld, insbesondere gemessen mittels eines Magnetometers,
  • - Position des Fahrzeugs, insbesondere gemessen von einem GNSS,
  • - Abstandsdaten, insbesondere gemessen von einem Radar.
According to an advantageous development of the invention, the kinetic model is based on at least one of the following variables
  • - measured torque value,
  • - vehicle speed,
  • - vehicle acceleration in at least one direction, in particular in three directions,
  • - vehicle angular velocity in at least one direction, in particular in the three directions,
  • - magnetic field, in particular measured by means of a magnetometer,
  • - Position of the vehicle, in particular measured by a GNSS,
  • - Distance data, in particular measured by a radar.

Ein Vorteil hiervon ist, dass anhand des kinetischen Modells zuverlässig die Längsgeschwindigkeit und/oder der Winkel des Fahrzeugs berechnet werden kann.An advantage of this is that the kinetic model can be used to reliably calculate the longitudinal speed and/or angle of the vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Drehmomentsensor mit zumindest einem Dehnmessstreifen versehen. Auf diese Weise kann der Drehmomentsensor günstig hergestellt werden und gleichzeitig in einem Messbereich genaue Werte liefern.According to an advantageous development of the invention, the torque sensor is provided with at least one strain gauge. In this way, the torque sensor can be manufactured inexpensively and at the same time deliver precise values in a measuring range.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments and embodiments of the present invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Dabei zeigt in schematischer Form

  • 1 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 Ein Übersichtsdiagramm des Drehmomentschätzens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 Einen Verlauf von geschätzten, gemessenen, bestimmten und tatsächlichen Drehmomenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 Ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
It shows in schematic form
  • 1 Steps of a method according to an embodiment of the present invention;
  • 2 An overview diagram of torque estimation according to an embodiment of the present invention,
  • 3 A history of estimated, measured, determined and actual torques according to an embodiment of the present invention, and
  • 4 A vehicle according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows in schematic form steps of a method according to an embodiment of the present invention.

In einem Schritt S1 wird ein Drehmoment, das ein Fahrer auf ein Fahrzeug ausübt, mittels eines Drehmomentsensors gemessen.In a step S1, a torque that a driver exerts on a vehicle is measured by means of a torque sensor.

In einem weiteren Schritt S2 wird das Drehmoment, das der Fahrer auf das Fahrzeug ausübt, anhand zumindest einer Systemgröße des Fahrzeugs geschätzt.In a further step S2, the torque that the driver exerts on the vehicle is estimated based on at least one system variable of the vehicle.

In einem weiteren Schritt S3 wird Drehmoment, das der Fahrer auf das Fahrzeug ausübt, ermittelt. Hierzu wird das Drehmoment anhand des gemessenen Drehmomentwerts bestimmt, wenn der gemessene Drehmomentwert innerhalb des Messbereichs des Drehmomentsensors liegt. Der Drehmomentsensor kann lediglich Drehmoment von beispielsweise kleiner 20 Nm messen. Wenn das gemessene Drehmoment also kleiner als 20 Nm ist, entspricht das gemessene Drehmoment dem tatsächlichen anliegenden Drehmoment. Wenn hingegen das gemessene Drehmoment 20 Nm oder mehr aufweist, also außerhalb des Messbereichs des Drehmomentsensors liegt, ist das gemessene Drehmoment möglicherweise falsch, zumindest jedoch in erheblicher Weise ungenau. Deswegen wird stattdessen der geschätzte Drehmomentwert zur Bestimmung des tatsächlich anliegenden Drehmoments genutzt. Der geschätzte Drehmomentwert ist zwar nicht so genau wie der gemessene Drehmomentwert, jedoch ist bei hohen Drehmomenten eine genaue Bestimmung nicht erforderlich, da der Fahrer kleinere Abweichungen nicht bemerkt.In a further step S3, the torque that the driver exerts on the vehicle is determined. For this purpose, the torque is determined based on the measured torque value if the measured torque value is within the measuring range of the torque sensor. The torque sensor can only measure torque of, for example, less than 20 Nm. If the measured torque is therefore less than 20 Nm, the measured torque corresponds to the actual torque applied. If, on the other hand, the measured torque is 20 Nm or more, i.e. outside the measuring range of the torque sensor, the measured torque may be incorrect, or at least significantly inaccurate. For this reason, the estimated torque value is used instead to determine the actual torque applied. Although the estimated torque value is not as accurate as the measured torque value, an accurate determination is not necessary for high torques because the driver does not notice small deviations.

2 zeigt in schematischer Form ein Übersichtsdiagramm des Drehmomentschätzens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows in schematic form an overview diagram of torque estimation according to an embodiment of the present invention.

Zunächst werden Systemgrößen 201a wie der gemessene Drehmomentwert, Signale eines Reed-Sensors, Fahrzeug-Beschleunigungen, Fahrzeug-Winkelgeschwindigkeiten oder das Motormoment bestimmt. Die Fahrzeug-Beschleunigungen und die Fahrzeug-Winkelgeschwindigkeiten können dabei in mehreren Richtungen bestimmt werden, beispielsweise in eine Fahr-, eine Hoch- und eine Querrichtung. Die Systemgrößen können beispielsweise bei einem eBike durch die bei einem eBike bereits vorhandenen Sensoren gemessen werden. Diese Systemgrö-ßen dienen als Eingangsgrößen für einen Kalman Filter 202, der auf Grundlage eines kinetischen Modells daraus weitere Systemgrößen 201b wie die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit und den Winkel des Fahrzeugs zu einem Untergrund bestimmt.First, system variables 201a such as the measured torque value, signals from a reed sensor, vehicle accelerations, vehicle angular velocities or the engine torque are determined. The vehicle accelerations and the vehicle angular velocities can be determined in several directions, for example in a driving direction, a vertical direction and a transverse direction. The system variables can be measured, for example, in an eBike using the sensors already present on an eBike. These system variables serve as input variables for a Kalman filter 202, which uses a kinetic model to determine further system variables 201b such as the vehicle's longitudinal speed and the angle of the vehicle to a surface.

Mittels der Systemgrößen 201a und den weiteren Systemgrößen 201b können durch ein mathematisches Modell noch weitere Systemgrößen 201c bestimmt werden. Anschließend können durch einen Tretdrehmomentschätze 204 mithilfe der Systemgrößen 201a, der weiteren Systemgrößen 201b und den noch weiteren Systemgrößen 201c ein Tretdrehmomentwert 205 geschätzt werden.Using the system variables 201a and the further system variables 201b, further system variables 201c can be determined using a mathematical model. A pedal torque value 205 can then be estimated using a pedal torque estimator 204 using the system variables 201a, the further system variables 201b and the still further system variables 201c.

3 zeigt in schematischer Form einen Verlauf von geschätzten, gemessenen, bestimmten und tatsächlichen Drehmomenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows in schematic form a course of estimated, measured, determined and actual torques according to an embodiment of the present invention.

Das Diagramm zeigt einen Verlauf eines gemessenen Drehmoments 301, eines geschätzten Drehmoments 302, und eines realen, tatsächlichen Drehmoments 304. Die X-Achse 305 zeigt die Zeit in Sekunden und die Y-Achse 306 das Drehmoment in Nm. Der Messbereich 307 eines Drehmomentsensors ist zwischen 0 Nm und 20 Nm. Solange das reale Drehmoment 304 kleiner als 20 Nm ist, entspricht das gemessene Drehmoment 301 weitestgehend dem realen Drehmoment 304, da der Drehmomentsensor in dem Messbereich 307 sehr genau ist. Da der Messbereich 307 jedoch lediglich bis 20 Nm reicht, kann kein Drehmoment größer als 20 Nm gemessen werden und somit verharrt das gemessene Drehmoment 301 auf einem Plateau 303.The diagram shows a curve of a measured torque 301, an estimated torque 302, and a real, actual torque 304. The X-axis 305 shows the time in seconds and the Y-axis 306 the torque in Nm. The measuring range 307 of a torque sensor is between 0 Nm and 20 Nm. As long as the real torque 304 is less than 20 Nm, the measured torque 301 largely corresponds to the real torque 304, since the torque sensor is very accurate in the measuring range 307. However, since the measuring range 307 only extends to 20 Nm, no torque greater than 20 Nm can be measured and thus the measured torque 301 remains on a plateau 303.

Entsprechend wird für die Drehmomentbestimmung außerhalb des Messbereichs 307 das geschätzte Drehmoment 302 genutzt. Dieses ist zwar weniger genau als der Drehmomentsensor und weicht etwas von dem realen Drehmoment 304 ab, diese Abweichungen beeinträchtigen jedoch bei hohen Drehmomenten nicht das Fahrerlebnis. Um plötzliche Sprünge des bestimmten Drehmoments zu vermeiden, wenn der Messbereich 307 verlassen wird, wird ein fusioniertes Drehmoment 308 bestimmt. Das fusionierte Drehmoment 308 folgt zunächst dem gemessenen Drehmoment 301. Zum Zeitpunkt 309 überschreitet das gemessene Drehmoment 301 den Messbereich 307, jedoch ist das geschätzte Drehmoment 302 zu diesem Zeitpunkt größer als das gemessene Drehmoment 301. Um einen Sprung zu vermeiden, steigt das fusionierte Drehmoment 308 stark an, bis es dem geschätzten Drehmoment 302 entspricht. Das fusionierte Drehmoment 308 entspricht also dem angenommenen Drehmoment über den gesamten Zeitraum.Accordingly, the estimated torque 302 is used to determine the torque outside the measuring range 307. Although this is less accurate than the torque sensor and deviates slightly from the real torque 304, these deviations do not affect the driving experience at high torques. In order to avoid sudden jumps in the determined torque when the measuring range 307 is left, a fused torque 308 is determined. The fused torque 308 initially follows the measured torque 301. At time 309, the measured torque 301 exceeds the measuring range 307, but the estimated torque 302 is greater than the measured torque 301 at this time. In order to avoid a jump, the fused torque 308 increases sharply until it corresponds to the estimated torque 302. The fused torque torque 308 corresponds to the assumed torque over the entire period.

4 zeigt in schematischer Form ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows in schematic form a vehicle according to an embodiment of the present invention.

Ein Fahrzeug 1, hier in Form eines eBikes, umfasst

  • - Einen Drehmomentsensor 2,
  • - Eine Messeinrichtung 3, ausgebildet zum Messen eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors 2,
  • - Eine Schätzeinrichtung 4, ausgebildet zum Schätzen des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße des Fahrzeugs 1,
  • - Eine Bestimmungseinrichtung 5, ausgebildet zum Bestimmen des von einem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert innerhalb eines Messbereichs des Drehmomentsensors 2 mit vorgegebener Genauigkeit liegt und ausgebildet zum Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts, wenn der gemessene Drehmomentwert außerhalb des Messbereichs liegt.
A vehicle 1, here in the form of an eBike, comprises
  • - A torque sensor 2,
  • - A measuring device 3, designed to measure a torque value by means of the torque sensor 2,
  • - An estimation device 4, designed to estimate the torque value based on at least one system variable of the vehicle 1,
  • - A determining device 5, designed to determine the torque exerted by a driver based on the measured torque value if the measured torque value is within a measuring range of the torque sensor 2 with a predetermined accuracy and designed to determine the torque based on the estimated torque value if the measured torque value is outside the measuring range.

Das Fahrzeug 1 ist insbesondere ausgebildet die Schritte S1 bis S3 gemäß 1 durchzuführen.The vehicle 1 is particularly designed to carry out steps S1 to S3 according to 1 to carry out.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described using preferred embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many ways.

Claims (8)

Verfahren zum Bestimmen eines von einem Fahrer auf ein Fahrzeug (1) ausgeübten Drehmoments, insbesondere einem einspurigen Fahrzeug (1) wie ein eBike, wobei das Fahrzeug (1) einen Drehmomentsensor (2) aufweist, umfassend die Schritte: - Messen (S1) eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors (2), - Schätzen (S2) des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße (201a, 201b, 201c) des Fahrzeugs (1), - Bestimmen (S3) des von dem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts (301), wenn der gemessene Drehmomentwert (301) innerhalb eines Messbereichs (307) des Drehmomentsensors (2) mit vorgegebener Genauigkeit liegt und Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts (302), wenn der gemessene Drehmomentwert (301) außerhalb des Messbereichs (307) liegt.Method for determining a torque exerted by a driver on a vehicle (1), in particular a single-track vehicle (1) such as an eBike, the vehicle (1) having a torque sensor (2), comprising the steps: - measuring (S1) a torque value using the torque sensor (2), - estimating (S2) the torque value based on at least one system variable (201a, 201b, 201c) of the vehicle (1), - determining (S3) the torque exerted by the driver based on the measured torque value (301) if the measured torque value (301) is within a measuring range (307) of the torque sensor (2) with a predetermined accuracy and determining the torque based on the estimated torque value (302) if the measured torque value (301) is outside the measuring range (307). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Drehmomentsensors (2) mit einem Messbereich (307) zwischen 0 Nm und 40 Nm versehen wird, vorzugsweise zwischen 0 Nm und 30 Nm, insbesondere zwischen 0 Nm und 20 Nm.Procedure according to Claim 1 , wherein the torque sensor (2) is provided with a measuring range (307) between 0 Nm and 40 Nm, preferably between 0 Nm and 30 Nm, in particular between 0 Nm and 20 Nm. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei die zumindest eine Systemgröße (201a, 201b, 201c) des Fahrzeugs (1) zumindest einen der folgenden Werte wiedergibt: - der gemessene Drehmomentwert (301), - Signale eines pulsbasierten Sensors wie ein Reed-Sensor, - eine Fahrzeugbeschleunigung in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen, - eine Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen, - ein Antriebsmoment einer Antriebseinheit des Fahrzeugs (1), - eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (1), - ein Winkel einer Fahrzeugachse gegenüber einem Untergrund in zumindest eine Richtung, insbesondere in drei Richtungen, - eine Masse des Fahrzeugs (1) - einen Fahrwiderstand des Fahrzeugs (1).Procedure according to one of the Claims 1 - 2 , wherein the at least one system variable (201a, 201b, 201c) of the vehicle (1) represents at least one of the following values: - the measured torque value (301), - signals from a pulse-based sensor such as a reed sensor, - a vehicle acceleration in at least one direction, in particular in three directions, - a vehicle angular velocity in at least one direction, in particular in three directions, - a drive torque of a drive unit of the vehicle (1), - a longitudinal speed of the vehicle (1), - an angle of a vehicle axis relative to a ground in at least one direction, in particular in three directions, - a mass of the vehicle (1) - a driving resistance of the vehicle (1). Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Masse des Fahrzeugs (1) und/oder der Fahrwiderstand des Fahrzeugs (1) basierend auf zumindest einer der anderen Systemgrößen (201a, 201b) ermittelt wird.Procedure according to Claim 3 , wherein the mass of the vehicle (1) and/or the driving resistance of the vehicle (1) is determined based on at least one of the other system variables (201a, 201b). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3-4, wobei die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (1) und/oder der Winkel der Fahrzeugachse in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen, basierend auf einem kinetischen Bewegungsmodell, insbesondere mittels eines Kalman-Filters, geschätzt wird.Procedure according to one of the Claims 3 - 4 , wherein the longitudinal speed of the vehicle (1) and/or the angle of the vehicle axis in the at least one direction, in particular in the three directions, is estimated based on a kinetic motion model, in particular by means of a Kalman filter. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das kinetische Modell auf zumindest einer der folgenden Größen basiert - gemessener Drehmomentwert (301), - Fahrzeuggeschwindigkeit, - Fahrzeugbeschleunigung in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen, - Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit in die zumindest eine Richtung, insbesondere in die drei Richtungen, - Magnetfeld, insbesondere gemessen mittels eines Magnetometers, - Position des Fahrzeugs (1), insbesondere gemessen von einem GNSS, - Abstandsdaten, insbesondere gemessen von einem Radar.Procedure according to Claim 5 , wherein the kinetic model is based on at least one of the following variables - measured torque value (301), - vehicle speed, - vehicle acceleration in the at least one direction, in particular in the three directions, - vehicle angular velocity in the at least one direction, in particular in the three directions, - magnetic field, in particular measured by means of a magnetometer, - position of the vehicle (1), in particular measured by a GNSS, - distance data, in particular measured by a radar. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei der Drehmomentsensor (2) mit zumindest einem Dehnmessstreifen versehen wird.Procedure according to one of the Claims 1 - 6 , wherein the torque sensor (2) is provided with at least one strain gauge. Fahrzeug (1), insbesondere ein einspuriges Fahrzeug (1) wie ein eBike, umfassend - einen Drehmomentsensor (2), - Eine Messeinrichtung, ausgebildet zum Messen eines Drehmomentwerts mittels des Drehmomentsensors (2), - Eine Schätzeinrichtung, ausgebildet zum Schätzen des Drehmomentwerts anhand zumindest einer Systemgröße (201a, 201b, 201c) des Fahrzeugs (1), - Eine Bestimmungseinrichtung, ausgebildet zum Bestimmen des von dem Fahrer ausgeübten Drehmoments anhand des gemessenen Drehmomentwerts (301), wenn der gemessene Drehmomentwert (301) innerhalb eines Messbereichs (307) des Drehmomentsensors (2) mit vorgegebener Genauigkeit liegt und ausgebildet zum Bestimmen des Drehmoments anhand des geschätzten Drehmomentwerts (302), wenn der gemessene Drehmomentwert (301) außerhalb des Messbereichs (307) liegt.Vehicle (1), in particular a single-track vehicle (1) such as an eBike, comprising - a torque sensor (2), - a measuring device designed to measure a torque value by means of the torque sensor (2), - an estimation device designed to estimate the torque value based on at least one system variable (201a, 201b, 201c) of the vehicle (1), - a determination device designed to determine the torque exerted by the driver based on the measured torque value (301) if the measured torque value (301) is within a measuring range (307) of the torque sensor (2) with a predetermined accuracy and designed to determine the torque based on the estimated torque value (302) if the measured torque value (301) is outside the measuring range (307).
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005132275A (en) 2003-10-31 2005-05-26 Moric Co Ltd Method for discriminating abnormality of torque sensor of electric power assisted bicycle
DE102010028656A1 (en) 2010-05-06 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Method for estimating a torque and device for estimating a torque for pedal drives
DE102010017742A1 (en) 2010-07-05 2012-01-05 Pantherwerke Aktiengesellschaft Electromotor controlling method for e.g. bicycle, involves estimating driving model by comparing rider moment with measured variables stored in driving controller of electromotor during driving
DE102015106496A1 (en) 2014-04-28 2015-10-29 Shimano Inc. Gear change control device
JP2017159867A (en) 2016-03-11 2017-09-14 アルプス電気株式会社 Power-assisted bicycle and pedal effort calculation method
DE112017007870T5 (en) 2017-09-15 2020-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha ELECTRICAL SUPPORT SYSTEM AND ELECTRICALLY SUPPORTED VEHICLE
WO2021192742A1 (en) 2020-03-26 2021-09-30 本田技研工業株式会社 Electric assist device and bicycle
EP4032795A1 (en) 2021-01-26 2022-07-27 Amprio GmbH Detection of sensor manipulation of an electric bicycle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005132275A (en) 2003-10-31 2005-05-26 Moric Co Ltd Method for discriminating abnormality of torque sensor of electric power assisted bicycle
DE102010028656A1 (en) 2010-05-06 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Method for estimating a torque and device for estimating a torque for pedal drives
DE102010017742A1 (en) 2010-07-05 2012-01-05 Pantherwerke Aktiengesellschaft Electromotor controlling method for e.g. bicycle, involves estimating driving model by comparing rider moment with measured variables stored in driving controller of electromotor during driving
DE102015106496A1 (en) 2014-04-28 2015-10-29 Shimano Inc. Gear change control device
JP2017159867A (en) 2016-03-11 2017-09-14 アルプス電気株式会社 Power-assisted bicycle and pedal effort calculation method
DE112017007870T5 (en) 2017-09-15 2020-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha ELECTRICAL SUPPORT SYSTEM AND ELECTRICALLY SUPPORTED VEHICLE
WO2021192742A1 (en) 2020-03-26 2021-09-30 本田技研工業株式会社 Electric assist device and bicycle
EP4032795A1 (en) 2021-01-26 2022-07-27 Amprio GmbH Detection of sensor manipulation of an electric bicycle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WO 2021 / 192 742 A1 (Maschinenübersetzung, DPMA, Übersetzung erstellt am 19.11.2022)

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