DE202012002018U1

DE202012002018U1 - Control unit for bicycles with electric drive support, which changes the load request based on a logic

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Publication number: DE202012002018U1
Application number: DE202012002018U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2022-02-28

Abstract

Steuereinheit für Fahrräder mit elektrischer Antriebsunterstützung mit einem Lastwunsch als Signaleingang und einem veränderten Lastwunsch als Signalausgang, wobei der Lastwunsch anhand einer im Steuereinheit hinterlegten Logik verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal nur insoweit verändert wird, dass für eine nachgeschaltete Steuerlogik das Signal als plausibler Lastwunsch erkannt wird.Control unit for bicycles with electrical drive support with a load request as a signal input and a changed load request as a signal output, the load request being changed using a logic stored in the control unit, characterized in that the output signal is changed only to the extent that the signal is plausible for a downstream control logic Load request is recognized.

Description

Stand der Technik:State of the art:

In der DE 10 2010 018 138 A1 ist eine Steuereinheit für Fahrräder mit zwei elektrisch betriebenen Antriebsrädern beschrieben. Die Steuereinheit bestimmt anhand verschiedener Eingangsgrößen eine Fahrsituation und gibt einen Lastwunsch an die Antriebsmotoren aus.In the DE 10 2010 018 138 A1 a control unit for bicycles with two electrically driven drive wheels is described. The control unit determines a driving situation based on various input variables and outputs a load request to the drive motors.

Die Steuerung für das oben beschriebene System ist aufwendig herzustellen, da alle Steuerkomponenten genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Es müssen spezielle Steuergeräte für die Ansteuerung der Motoren entwickelt werden. Die Integration eines Neigungssensors und die Anbindung von Anzeigeelementen ist aufwendig. Zusätzliche Schutzfunktionen sind ebenfalls nur mit hohem technischen Aufwand zu integrieren.The control for the system described above is complicated to manufacture, since all the control components must be precisely matched. Special control units for controlling the motors have to be developed. The integration of a tilt sensor and the connection of display elements is expensive. Additional protection functions can also only be integrated with great technical effort.

Beschreibung:Description:

Mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit soll in einfacher Weise die Ansteuerung bei elektrisch betriebenen Fahrrädern mit geringem Aufwand verbessert werden, wobei vorhandene elektronische Komponenten, wie die Endstufen zur Motorsteuerung verwendet werden. Die Betriebssicherheit wird gleichzeitig durch Auswertung eines Neigungssensors und entsprechender Deaktivierung der Motoren verbessert. Vorteilhaft lässt sich eine Ansteuerung für ein Smartphone mit Datenübertragungs- und Ladefunktion integrieren.With the control unit according to the invention, the control is to be improved in a simple manner with electrically operated bicycles with little effort, with existing electronic components, such as the power amplifiers are used for engine control. The operational safety is simultaneously improved by evaluating a tilt sensor and corresponding deactivation of the motors. Advantageously, a control for a smartphone with data transfer and charging function can be integrated.

Für elektrisch betriebene Fahrräder sollen die Fahreigenschaften durch eine erfindungsgemäße Steuereinheit verbessert werden.For electrically operated bicycles the driving characteristics should be improved by a control unit according to the invention.

In die erfindungsgemäße Steuereinheit geht der Lastwunsch des Fahrers ein.In the control unit according to the invention is the load request of the driver.

Mittels einer integrierten Logik wird in der erfindungsgemäßen Steuereinheit der Lastwunsch verändert und an die vorhandenen Endstufen und Motoren ausgegeben.By means of an integrated logic, the load request is changed in the control unit according to the invention and output to the existing output stages and motors.

Nachfolgend werden die vorhandenen Endstufen auch als nachgeschaltete Steuerlogik bezeichnet.Subsequently, the existing power amplifiers are also referred to as downstream control logic.

Bekannte Sensoren zur Erfassung eines Lastwunsches können die Position Gasgriffs oder eine Vorwahl einer Motorunterstützung oder ein Pedalmoment oder eine Biegung einer Antriebswelle oder die Dehnung eines kraftübertragenden Teiles am Rad sein.Known sensors for detecting a load request may be the throttle position or a preselection of a motor assist or a pedal torque or a bend of a drive shaft or the extension of a force transmitting part on the wheel.

Neben dem Lastwunsch gehen insbesondere eine Fahrbahnneigung, die Fahrgeschwindigkeit, eine Pedalbewegung, ein Pedalmoment oder eine Fahrbahnbeschaffenheit in die Steuerlogik ein. Da die verwendeten Eingangsgrößen und deren Verwendung dem bekannten Stand der Technik entsprechen, wird in dieser Schrift hierauf nicht näher eingegangen.In addition to the load request go in particular a road gradient, the driving speed, a pedal movement, a pedal torque or a road condition in the control logic. Since the input variables used and their use correspond to the known state of the art, this will not be discussed in detail in this document.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit gibt dabei einen Lastwunsch an eine oder mehrere Antriebsmotoren aus. Das Lastsignal in der erfindungsgemäßen Steuereinheit wird dabei nur soweit verändert, dass von einer nachgeschalteten Steuerlogik das geänderte Lastsignal wie ein unverändertes Lastsignal weiterverarbeitet wird.The control unit according to the invention outputs a load request to one or more drive motors. The load signal in the control unit according to the invention is only changed so far that the changed load signal is further processed by a downstream control logic like an unchanged load signal.

Durch einen Neigungssensor ist die Lage des Fahrrades bekannt Sobald Neigungen erkannt werden, die für einen normalen Fahrbetrieb nicht plausibel sind, wie beispielsweise ein liegendes Fahrrad oder ein Fahrrad, welches kopfüber oder senkrecht nach oben orientiert ist, werden alle Antriebsmotoren deaktiviert. Somit wird die Gefahr gegen Verletzungen durch rotierende Bauteile nach einem Sturz oder bei Fahrradreparaturen verringert.By a tilt sensor, the location of the bicycle is known Once inclinations are detected that are not plausible for a normal driving, such as a lying bike or a bicycle, which is oriented upside down or vertically up, all drive motors are disabled. Thus, the risk of injury from rotating components after a fall or bicycle repairs is reduced.

Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere Größen, die in der Steuereinheit hinterlegt oder errechnet werden auf einer geeigneten Schnittstelle an ein Display übergeben. Als Display kann ein Smartphone dienen. Die Schnittstelle kann dabei kabelgebunden oder kabellos über eine Funkverbindung ausgeführt werden. Die übertragenen Größen können im Display als Zahlenwertanzeige oder in graphischer Form angezeigt werden. Das Display kann dabei auch Rechenfunktionen und Speicherfunktionen übernehmen.According to the invention, one or more variables which are stored or calculated in the control unit are transferred to a display on a suitable interface. The display can be a smartphone. The interface can be wired or wireless via a wireless connection. The transmitted quantities can be displayed in the display as a numeric value display or in graphic form. The display can also assume arithmetic functions and memory functions.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung dient die Schnittstelle zum Display zum Übertragen von Befehlen vom Display an die erfindungsgemäße Steuereinheit. Am Touchscreen können Einstellungen, wie zum Beispiel eine Offroadfahrt gewählt werden und an die Steuereinheit geschickt werden. Die Steuereinheit wählt dann eine spezielle Fahrpedalcharakteristik aus und stellt bei allradbetriebenen Fahrrädern eine andere Momentenaufteilung für die Antriebsmotoren ein.In a further embodiment of the invention, the interface to the display is used to transmit commands from the display to the control unit according to the invention. On the touch screen, settings such as off-road driving can be selected and sent to the control unit. The control unit then selects a specific accelerator pedal characteristic and sets a different torque distribution for the drive motors in all-wheel-drive bicycles.

Vorteilhaft lässt sich in der Steuereinheit eine geeignete Stromversorgung für das Display oder Smartphone integrieren.Advantageously, a suitable power supply for the display or smartphone can be integrated in the control unit.

In einer weiteren Ausführung wird das von der Steuereinheit ausgegebene Lastsignal abgezweigt und wieder in die Eingangsbeschaltung für die Steuereinheit als Eingangsgröße zurückgeführt (rote Linie). In der Steuereinheit erfolgt ein Vergleich zwischen dem ursprünglichen Fahrerwunschsignal und dem rückgeführten Signal. Diese beiden Werte werden in bekannter Weise plausibilisiert. Die Plausibilisierung kann derart erfolgen, der ursprüngliche Fahrerwunsch und der rückgeführte Fahrerwunsch nur bestimmte Differenzen aufweisen dürfen. Bei größeren Abweichungen liegt ein Fehlverhalten vor, und es wird als Folge des Fehlers das ursprüngliche Fahrerwunschsignal unverändert durchgeleitet. Alle diese Strategien sind bekannt und sollen daher nicht näher beschrieben werden.In a further embodiment, the load signal output by the control unit is branched off and returned to the input circuit for the control unit as an input variable (red line). In the control unit, a comparison is made between the original driver request signal and the returned signal. These two values are made plausible in a known manner. The Plausibilization can be carried out in such a way that the original driver's request and the returned driver's request may only have certain differences. For larger deviations, there is a faulty behavior and, as a consequence of the fault, the original driver request signal is passed through unchanged. All these strategies are known and should therefore not be described in detail.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 und 2 erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be described with reference to 1 and 2 explained. Show it:

1 den bekannten Stand der Technik 1 the known prior art

2 die erfindungsgemäße Steuereinheit und den Ein- und Ausgangssignale 2 the control unit according to the invention and the input and output signals

Die 1 zeigt den bisher bekannten Stand der Technik. Ein Fahrerwunsch (5) geht als Signaleingang direkt an die Endstufe (9), womit der Motor (17) angesteuert wird.The 1 shows the previously known prior art. A driver request ( 5 ) goes directly to the power amplifier as signal input ( 9 ), whereby the engine ( 17 ) is driven.

2 Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Steuereinheit (3) mit dem Signaleingang Fahrerwunsch (5). 2 The figure shows the control unit according to the invention ( 3 ) with the signal input driver request ( 5 ).

Die erfindungsgemäße Steuereinheit (3) ist dem Signalverlauf entsprechend zwischen dem Signaleingang (5) und den Endstufen (9) und (17) angeordnet.The control unit according to the invention ( 3 ) is according to the signal waveform between the signal input ( 5 ) and the power amplifiers ( 9 ) and ( 17 ) arranged.

Dargestellt ist der Fall der Aufteilung auf zwei Antriebsmotoren (11) und (19) mit den zugehörigen Endstufen (9) und (17). In die Steuereinheit geht das Signal eines Neigungssensors (13) ein.Shown is the case of the division on two drive motors ( 11 ) and ( 19 ) with the associated output stages ( 9 ) and ( 17 ). In the control unit goes the signal of a tilt sensor ( 13 ) one.

In einer anderen Ausführung mit nur einem Antriebsmotor entfällt einer der Pfade (11) und (19) oder (9) und (17).In another embodiment with only one drive motor eliminates one of the paths ( 11 ) and ( 19 ) or ( 9 ) and ( 17 ).

Die Anzeige (23) ist mit der Steuereinheit (3) mittels einer Datenübertragung (25) verbunden.The ad ( 23 ) is connected to the control unit ( 3 ) by means of a data transmission ( 25 ) connected.

Das ausgehende Signal (21) aus der Steuereinheit wird abgezweigt (2) und wieder an die Steuereinheit zurückgeführt und mit dem Signal (6) plausibilisiert um Fehler.The outgoing signal ( 21 ) from the control unit is branched off ( 2 ) and returned to the control unit and with the signal ( 6 ) Plausibility for errors.

Eine Stromversorgungsleitung (27) zur Versorgung der Anzeigeeinheit (23) mit elektrischer Energie.A power supply line ( 27 ) for the supply of the display unit ( 23 ) with electrical energy.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010018138 A1 [0001] DE 102010018138 A1 [0001]

Claims

Steuereinheit für Fahrräder mit elektrischer Antriebsunterstützung mit einem Lastwunsch als Signaleingang und einem veränderten Lastwunsch als Signalausgang, wobei der Lastwunsch anhand einer im Steuereinheit hinterlegten Logik verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal nur insoweit verändert wird, dass für eine nachgeschaltete Steuerlogik das Signal als plausibler Lastwunsch erkannt wird.Control unit for bicycles with electric drive support with a load request as a signal input and a changed load request as a signal output, the load request is changed using a stored logic in the control unit, characterized in that the output signal is changed only to the extent that for a downstream control logic, the signal as plausible Load request is detected.

Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Lage- oder Neigungssensor die Antriebsmotoren deaktiviert werden, sobald eine für den Fahrbetrieb nicht bestimmungsgemäße Lage erkannt wird.Control unit according to claim 1, characterized in that based on a position or inclination sensor, the drive motors are deactivated as soon as a position not intended for the driving operation is detected.

Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Signalausgang für Fahrräder mit zwei Antriebsmotoren vorhanden ist.Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that a second signal output for bicycles with two drive motors is present.

Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinheit ausgewählte, dem Steuereinheit bekannte Größen darstellt, wobei die Daten vom erfindungsgemäßen Steuereinheit auf das Display übertragen werden.Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that a display unit selected, known to the control unit sizes, wherein the data from the control unit according to the invention are transmitted to the display.

Steuereinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Display oder Smartphone von der Steuereinheit aus mit Strom versorgt wird.Control unit according to the preceding claim, characterized in that the display or smartphone is powered by the control unit from.

Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswert zur Lastansteuerung wieder in den Eingang der Steuereinheit zurückgeführt wird und mit dem ursprünglichen Eingangssignal zur Lastansteuerung plausibilisiert wird.Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the output value for load control is fed back into the input of the control unit and is plausibilized with the original input signal for load control.