DE19600242A1 - Steuerung der Energiezumessung für die Beleuchtungs- und Bremsanlage bei einem Fahrrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung der Energiezumessung an elektrische Stromverbraucher an einem Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 42 12 320 A1 ist eine elektronisch gesteuerte elektrische Stellvor­ richtung bekannt, die eine elektronische Steuereinheit aufweist, welche eine Si­ gnalüberwachungseinheit, eine Speichereinheit, einen Positionsdetektor für die Verstelleinrichtung sowie eine Komparator aufweist, der eingehende Soll-Werte mit den gespeicherten Ist-Werten vergleicht und anschließend die Einschaltung der elektrischen Stellvorrichtung veranlaßt oder nicht. Auf die Überwachungsein­ heit wirken noch andere Signalgeber von außerhalb, die die Durchführung der Abläufe blockieren können, beispielsweise ein Zeitglied, das bei zu langsamer Fahrt den Verstellvorgang abbricht. Ein Signal über mangelnde Energiedichte in der Batterie führt ebenfalls zum Abbruch des Schaltvorgangs. Ein Mikrocontroller gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen kann eingehende Steuersignale nach einem eingegebenen Programm verarbeiten und beliebig viele Signale von außer­ halb zu einer sinnvollen Befehlsausgabe vereinigen. Beispielsweise können Re­ chenprogramme bewirken, daß die Eingabe mehrerer Geschwindigkeitssignale eine Beschleunigung oder Verzögerung errechnet, deren Wert beim Durchfahren einer definierten Grenze einen Schaltvorgang auslöst oder diesen abbricht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Energiezumessung aus einer Batterie an die Beleuchtungs- und Bremsanlage eines Fahrrades zu schaffen, die die verfügbare Energie der Batterie den Fahrzuständen in erster Linie nach Spar­ samkeitskriterien genau anpaßt.

Die Lösung der Aufgabe wird in den Ansprüchen beschrieben.

Anhand von Skizzen wird die energiesparende Steuerung der Energiezumessung an die Beleuchtungs- und Bremsanlage eines Fahrrades beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Fahrrad mit einer Batterie, einer Leistungselektronik und einem Mikrocontroller sowie mit einer Beleuchtungs- und Bremsanlage;

Fig. 2 ein Schaubild über den funktionellen Zusammenhang aller an der Steuerung beteiligten Elemente;

Fig. 3 ein Schaubild für die Aktivierung der Beleuchtungsanlage in Abhän­ gigkeit vom Fahrzustand;

Fig. 4 ein Schaubild für die Aktivierung der Bremsanlage in Abhängigkeit von der Verzögerung des Fahrrades.

In Fig. 1 ist ein Fahrrad 1 dargestellt, welches im wesentlichen aus einem Rah­ men 2, einem Vorderrad 3, einem Hinterrad 4, einem Tretlager 5, einer Antriebs­ kette 6 sowie einer Lenkstange 7 besteht. Zur Versorgung von elektrischen Stromverbrauchern, wie die Beleuchtungs- und Bremsanlage mit einem Schein­ werfer 7, einem Rücklicht 11, einem Bremslicht 10, etc. ist eine Batterie 12 vor­ gesehen, deren gespeicherte Energie über eine Leistungselektronik 13 sowie ei­ nen Mikrocontroller 14 an die Verbraucher geleitet wird. Der Scheinwerfer 7 weist ein Fahrlicht 8 und zur Erhöhung der Sparsamkeit ein Standlicht 9 auf, wo­ bei bei Nachtfahrt das Fahrlicht 8 nur im Fahrbetrieb und das Standlicht 9 nur bei stehendem Fahrzeug eingeschaltet wird. Die Beleuchtungs- und Bremsanlage weist ferner eine Anzahl von Signalgebern auf, wie einen Signalgeber 17 für den Fahrzustand, einen Signalgeber 18 für den Bremsvorgang sowie einen Signalge­ ber 19 für den Ladezustand der Batterie. Die Signale der Signalgeber 17 und 18 werden von Impulsgebern 16 ausgelöst, die beispielsweise als Magnete auf ei­ nem Ring 1 5 an einem der Laufräder 3 oder 4 angeordnet sind und an den Si­ gnalgebern 17 und 18 vorbeigeführt werden, wenn das betreffende Laufrad 3 oder 4 rotiert. An der Lenkstange 6 ist eine wahlweise beleuchtbare Anzeige 20 angebracht, die den Fahrer des Fahrrades 1 über den Ladezustand der Batterie informiert.

Gemäß Fig. 2 wird der Aufbau der Steuerung der Energiezumessung mit seinen Elementen sowie deren Verknüpfung untereinander gezeigt. So korrespondieren alle Signalgeber 17, 18, 19, die Anzeige 20, die Batterie 12 sowie die Leistungse­ lektronik 13 mit dem Mikrocontroller 14, dessen Informationen die Leistungselek­ tronik 13 zur Aktivierung der Beleuchtungs- und Bremsanlage veranlassen.

Die zentrale Kontrolle über die Energiezumessung an die Beleuchtungsanlage und das Bremslicht 10 übernimmt also der Mikrocontroller 14. Für die Erkennung der Fahrsituation werden Signale des Signalgebers 17, welcher auch Signale der Ge­ schwindigkeit übermitteln kann, im Mikrocontroller 14 verarbeitet. Ist die Be­ leuchtungsanlage eingeschaltet und setzt sich das Fahrrad 1 in Bewegung, so wird das Fahrlicht 8 des Scheinwerfers 7 sowie das Rücklicht 11 eingeschaltet. Hält das Fahrrad 1 an, so schaltet der Mikrocontroller 14 das Fahrlicht aus und schaltet statt dessen das Standlicht 9 ein, welches weniger Energie verbraucht als das Fahrlicht 8. Um die Batterie 12 weiter zu schonen, wird nach Ablauf eini­ ger Sekunden die Beleuchtungs- und Bremsanlage ausgeschaltet. Das Licht steht also nur solange zur Verfügung, wie es gebraucht wird. Setzt der Fahrer das Fahrrad 1 innerhalb einer in den Mikrocontroller 14 einprogrammierten Frist wie­ der in Bewegung, so schaltet sich das Fahrlicht 8 und das Rücklicht 11 automa­ tisch wieder ein. Die Signale des Signalgebers 19 für den Ladezustand der Batte­ rie 12 verarbeitet der Mikrocontroller 14 in sofern, als der Fahrer über die Anzei­ ge 20 informiert wird, wie lange die Batterie 12 noch im Stande sein wird, die Beleuchtungsanlage zu speisen. Die Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Ablauf­ schaubild für die Entscheidungen des Mikrocontrollers zur Speisung der Beleuch­ tungsanlage.

Ein Ablaufschaubild für die Steuerung der Bremslichtanlage wird in Fig. 4 darge­ stellt. Die Signale des Signalgebers 18 für den Bremsvorgang am Fahrrad werden im Mikrocontroller 14 als Geschwindigkeitswerte erkannt und abgespeichert. Die jeweils letzten abgespeicherten Geschwindigkeitswerte werden im Mikrocontrol­ ler 14 mit dem neu eingegangenen Geschwindigkeitswert verglichen und zu ei­ nem Beschleunigungs- oder Verzögerungswert errechnet und einem Grenzwert gegenüber gestellt. Ist der errechnete Verzögerungswert größer als der Grenz­ wert, so aktiviert der Mikrocontroller 14 einen Ausgang zur Leistungs­ elektronik 13, die das Bremslicht 10 zum Leuchten bringt.

Ausgeschaltet wird das Bremslicht 10 dann, wenn ein Vergleich der beiden letz­ ten Geschwindigkeitswerte eine zunehmende oder zumindest eine gleichblei­ bende Geschwindigkeit ergibt. In diesem Falle geht der Verzögerungswert gegen 0 und somit unter den Grenzwert für die Einschaltung des Bremslichts 10. In die­ sem Falle wird der entsprechende Ausgang zur Leistungselektronik durch den Mikrocontroller wieder zurückgesetzt. Für den Grenzwert wird ein Wert von 0,5 m/s² vorgeschlagen, der einer Verzögerung entspricht, bei welcher der nach­ folgende Verkehr bereits gewarnt werden muß.

Eine wichtige Voraussetzung für das Funktionieren der Steuerung der Beleuch­ tungs- und Bremsanlage ist die Anforderung an die Signalgeber, daß diese ihre jeweiligen Messungen in einem Zeitraster abgeben müssen, welcher klein genug ist, um die Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten. Mit einer Meßfrequenz von 10 Hz wird eine ausreichend genaue Messung gewährleistet. Ferner muß die Meßvorrichtung eine Genauigkeit erreichen, die deutlich unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt.

Claims (5)

1. Steuerung der Energiezumessung an elektrische Stromverbraucher, wie einen Schweinwerfer (7) mit einem Fahrlicht (8) und einem Standlicht (9), ein Bremslicht (10), ein Rücklicht (11), etc. bei einem Fahrrad (1), umfassend ei­ ne Batterie (12) und eine Leistungselektronik (13) für den Einsatz und die Zumessung der elektrischen Energie an die Stromverbraucher (8, 9, 10, 11), wobei mindestens zwei Signalgeber, nämlich ein Signalgeber (17) für den Fahrzustand, ein Signalgeber (18) für den Bremsvorgang und ein Signalge­ ber (19) für den Ladezustand der Batterie (12) zur Übermittlung von Daten zur Beschreibung eines augenblicklichen Fahrzustandes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrocontroller (14) der Leistungselektronik (13) vorgeschaltet ist und mit den Signalgebern (17, 18, 19) zusammenwirkt, wobei die Zumessung der elektrischen Energie aus der Batterie (12) an die Stromverbrau­ cher (8, 9, 10, 11) von dem Mikrocontroller (14) mit Hilfe der Signale der Signalgeber (17, 18, 19) nach einem dem Mikrocontroller (14) eingegebenen Programm gesteuert wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (14) mit den für die Energiezumessung nötigen Si­ gnalgebern (17, 18, 19) verbunden ist, um die Daten des jeweiligen Fahrzu­ standes sowie der Geschwindigkeit des Fahrrades (1) für eine energiesparen­ de Leistungsabgabe an die Stromverbraucher (7, 8, 9, 10) zu koordinieren.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (14) derart programmiert ist, daß über die Signale des Signalgebers (17) für den Fahrzustand des Fahrrades (1) das Fahrlicht (8) während der Fahrt ein- und bei Stillstand des Fahrrades (1) ausgeschaltet wird, und daß das Standlicht (9) während des Stillstandes des Fahrrades (1) ein- und während der Fahrt ausgeschaltet wird.

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (14) derart programmiert ist, daß über die Signale des Signalgebers (18) für den Bremsvorgang des Fahrrades (1) das Brems­ licht (10) bei Überschreiten einer definierbaren Verzögerungsgrenze ein- und bei Unterschreiten dieser Verzögerungsgrenze ausgeschaltet wird.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige (20) den Ladungszustand der Batterie (12) an der Lenk­ stange (7) des Fahrrades (1) angeordnet ist, deren Angaben vom Mikrocon­ troller (14) über den Signalgeber (19) für den Ladezustand der Batte­ rie (12) erzeugt werden.