DE202005008682U1

DE202005008682U1 - Bicycle, with an auxiliary electromotor, has a control unit to set the motor range according to the heartbeat frequency of the cyclist

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Publication number: DE202005008682U1
Application number: DE200520008682
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2015-06-02

Abstract

The bicycle has an electromotor (1), with a battery (3) for the power supply, which is set by a control unit (2) to remain within a given training range (6) according to the heartbeat frequency (5) of the cyclist (4).

Description

Allgemein:Generally:

Sinn eines Elektrofahrrades ist, die durch den Fahrer aufzubringende Kraft auf die Tretkurbel durch elektr. Motorkraft zu reduzieren und somit ein leichteres Fahren zu ermöglichen.sense an electric bicycle is that to be applied by the driver Force on the pedal by electr. Reduce engine power and thus allow easier driving.

Die Steuerung der Motorleistung kann z. B. über Messung des anliegenden Drehmomentes (durch die Trittkraft auf die Pedale) über Sensoren in der Tretkurbel erfolgen. Je höher das anliegende Drehmoment, desto höher die zugeschaltete Motorleistung.The Control of the engine power can z. B. via measurement of the adjacent Torque (by the pedaling force) via sensors done in the pedal. The higher the applied torque, the higher the switched-on engine power.

Die einfachste Steuerung des Hilfsmotors stellt ein Mehrstufenschalter dar.The The simplest control of the auxiliary motor is a multi-stage switch represents.

Kritik:Criticism:

Diese o.g. Steuerungen haben alle den Nachteil, dass keine direkte Kopplung zur abgegebenen Leistung und damit zur Beanspruchung und somit zur individuellen Leistungsfähigkeit des Fahrradfahrers besteht.These above-mentioned Controls all have the disadvantage that no direct coupling to the delivered power and thus to the stress and thus to the individual performance of the cyclist.

Zusätzlicher Parameter:Additional parameter:

Die Herzfrequenz (HF), als Indikator für die augenblickliche Beanspruchung- und Belastungssituation, stellt einen empfindlichen Parameter dar, welcher hinlänglich erforscht und mit gängigen Methoden leicht zu messen ist. Dieser Parameter wird hier modifiziert zur Ansteuerung des Hilfsmotors zusätzlich zur vorhandenen Steuerung (z.B. Schalter) oder allein benutzt.The Heart rate (HR), as an indicator of the instantaneous stress- and stress situation, represents a sensitive parameter which adequately explored and with common Methods is easy to measure. This parameter is modified here to control the auxiliary motor in addition to the existing controller (e.g., switch) or used alone.

Erfindung:Invention:

Das „Herzfrequenzgesteuerte Elektrorad" besteht aus den gängigen Komponenten eines Fahrrades (1) mit elektrischem Hilfsmotor (1), einer spez. Herzfrequenzsteuereinheit (2) und einem Akkumulator (3). Mit der Steuereinheit (2) wird der Hilfsmotor (1) je nach aktuell bestimmter Herzfrequenz (5) angesteuert. Steigt die Herzfrequenz, so wird über die Steuereinheit die Leistung des Motors (1) erhöht und damit die durch den Fahrradfahrer (4) aufzubringende Leistung erniedrigt. Das gleiche gilt umgekehrt. Die Steuereinheit kann individuell manuell (7) zu- oder abgeschaltet und mit einer Herzfrequenzvorgabe (6) oder einem HF Trainingsprogramm programmiert werden.The "heart rate controlled electric bike" consists of the common components of a bicycle ( 1 ) with electric auxiliary motor ( 1 ), a spec. Heart rate control unit ( 2 ) and an accumulator ( 3 ). With the control unit ( 2 ) the auxiliary engine ( 1 ) depending on the currently determined heart rate ( 5 ). If the heart rate rises, the power of the motor ( 1 ) and thus by the cyclist ( 4 ) to be applied. The same applies vice versa. The control unit can be individually manually ( 7 ) or with a heart rate preset ( 6 ) or an HF training program.

Somit ist es möglich, durch diesen Regelkreis, die Herzfrequenz und damit die Belastung des Fahrers in weitgehend vorbestimmten Bereichen zu halten.Consequently Is it possible, through this control circuit, the heart rate and thus the burden to keep the driver in largely predetermined areas.

Technische Beschreibung:Technical description:

1. Die Herzaktion (5) wird am Fahrer (4) durch die üblichen Abnahmetechniken und Übertragungstechniken (EKG) mittels Kabel oder telemetrisch auf die Steuereinheit (2) übertragen.1. The heart action ( 5 ) is at the driver ( 4 ) by the usual acceptance techniques and transmission techniques (ECG) by means of cable or telemetry to the control unit ( 2 ) transfer.
2. In der Steuereinheit wird die aktuelle Herzfrequenz (HF (ist)) ermittelt und mit der vorgegebenen Herzfrequenz (6) (HF (soll)) verglichen.2. In the control unit, the current heart rate (HR (is)) is determined and with the predetermined heart rate ( 6 ) (HF (soll)).
3. Die resultierende Differenz Δ HF wird als Steuergröße herangezogen.3. The resulting difference Δ HF is used as the control variable.
4. Δ HF führt über die Motorsteuerung (2) zu einer Änderung des Stroms (ΔI). ΔI ist proportional zu Δ HF. Die Resultierende (9) (I2)) aus Batteriestrom (8) (I(1)) und Δ I wird zum Antrieb des Motors (1) verwendet.4. Δ HF leads via the motor control ( 2 ) to a change in current (ΔI). ΔI is proportional to ΔHF. The resultant ( 9 ) (I2)) from battery power ( 8th ) (I (1)) and Δ I is used to drive the engine ( 1 ) used.
5. Die Summe aus den Strömen I(2) und I(3) führen bei gegebener Batteriespannung zur Motorgesamtleistung P(Motor).5. The sum of the currents I (2) and I (3) at given battery voltage to total motor power P (motor).
6. P(Motor) und die auf der Tretkurbel vom Fahrer erbrachte Leistung (P(Fahrer) addieren sich Gesamtleistung (P(gesamt)).6. P (engine) and the pedal provided by the driver on the pedal Performance (P (driver) adds up to overall performance (P (total)).
7. P(gesamt)) ist die Leistung die für den Vortrieb des Elektrofahrrades bei entsprechenden Geländebedingungen unter Berücksichtigung der Herzfrequenz notwendig ist.7. P (total)) is the power for the propulsion of the electric bicycle in appropriate terrain conditions considering the heart rate is necessary.
8. Bei entsprechendem Gefälle oder beim Bremsvorgang wird durch manuellen Eingriff (Schalter) und durch fehlenden Pedaldruck (11) (Sensor) der Strom I(3) = 0. Dies führt unabhängig von der konventionellen Steuerung über die HF Steuereinheit zur Blockierung des Stromflusses I(2) (I(2) = 0).8. If there is a gradient or braking, manual intervention (switch) and lack of pedal pressure ( 11 ) (Sensor), the current I (3) = 0. This leads regardless of the conventional control via the HF control unit to block the current flow I (2) (I (2) = 0).

Vorteil der Anordnung:Advantage of the arrangement:

Untrainierte Menschen haben häufig kein Gefühl für die Beanspruchung welcher sie bei sportlichen Aktivitäten unterliegen. Um die Belastung in dem z.B. vom Arzt vorgegebenen Rahmen zu halten, ist eine laufende Kontrolle des Pulses (z.B. über eine Pulsuhr) und ein entsprechendes Schalten bei Kontrolle der Trittfrequenz vonnöten. Die Konzentration auf diese Aktivitäten mindert entschieden die Verkehrssicherheit und erhöht damit die Unfallgefahr. Die Unterstützung durch einen herzfrequenzmoduliert angesteuerten Hilfsmotor könnte die Unfallgefahr mindern und auch mit einem Elektrofahrrad ein effizientes aerobes Ausdauertraining nach spezifischen Vorgaben ermöglichen.untrained People often have no feeling for the Stress which they are subject to during sporting activities. To reduce the stress in the e.g. by the doctor prescribed framework is to hold a continuous control of the pulse (e.g., via a heart rate monitor) and a corresponding one Switching when checking the cadence needed. The focus on these activities decisively reduces traffic safety and increases it the risk of accidents. Support by a heart rate modulated controlled auxiliary engine could Reduce the risk of accidents and also with an electric bicycle an efficient enable aerobic endurance training according to specific requirements.

11: Motorengine
22: Herzfrequenzbasierte Steuereinheit / MotorsteuerungHeart rate based Control unit / engine control
33: Akkumulatoraccumulator
44: Radfahrercyclist
55: Tachogramm/EKG Übermittlung (HFist)Tachogram / ECG transmission (HFist)
66: Trainingsvorgabe HFsolltraining requirement HFsoll
77: Konventionelle Motorsteuerung (z.B. Schalter, Sensor)conventional Motor control (e.g., switch, sensor)
88th: Batteriestrom (I(1))battery power (I) (1)
99: Motorstrom (I(2))motor current (I (2))
1010: Strom über manuelle Steuerung (I(3))Electricity via manual Control (I (3))
1111: Sensor Drehmomentsensor torque

Claims

Das „Herzfrequenzgesteuerte Elektrofahrrad" besteht aus einem Elektrofahrrad mit den üblichen Anbauteilen, einem elektromagnetischen Hilfsmotor, einem Akkumulator und einer zusätzlichen Steuereinheit (1). dadurch gekennzeichnet, dass es mittels der o. g. Anordnung möglich ist, durch entsprechende Ansteuerung des Fahrradhilfsmotors (1) über die Steuereinheit (2), die Herzfrequenz (5) des Fahrers (4) weitgehend in vorbestimmten Bereichen (6) zu halten dadurch gekennzeichnet,The "heart rate controlled electric bicycle" consists of an electric bicycle with the usual attachments, an auxiliary electromagnetic motor, an accumulator and an additional control unit ( 1 ). characterized in that it is possible by means of the above arrangement, by appropriate control of the auxiliary bicycle motor ( 1 ) via the control unit ( 2 ), the heart rate ( 5 ) of the driver ( 4 ) largely in predetermined areas ( 6 ) to keep characterized

dass die Differenz der Herzfrequenz (ΔHF) aus aktueller Herzfrequenz (5) (HF ist) des Radfahrers (4) zur vorgegebenen Herzfrequenz (6) (HF soll) die abgegebene Leistung des Fahrradhilfsmotors (1) über die Steuereinheit (2) steuert.that the difference in heart rate (ΔHF) from current heart rate ( 5 ) (HF is) of the cyclist ( 4 ) to the predetermined heart rate ( 6 ) (HF should) the output power of the auxiliary bicycle engine ( 1 ) via the control unit ( 2 ) controls.