DE8816384U1 - Bicycle with switchable electric motor - Google Patents

Bicycle with switchable electric motor

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DE8816384U1 DE8816384U DE8816384U DE8816384U1 DE 8816384 U1 DE8816384 U1 DE 8816384U1 DE 8816384 U DE8816384 U DE 8816384U DE 8816384 U DE8816384 U DE 8816384U DE 8816384 U1 DE8816384 U1 DE 8816384U1
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Description

Binder Aviatik GmbH Flugplatz Donaueschingen 7710 DonaueschingenBinder Aviatik GmbH Donaueschingen Airport 7710 Donaueschingen

Fahrrad mit zuschaltbarem elektrischem MotorantriebBicycle with switchable electric motor drive

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem zuschaltbaren elektrischen Motor, wie dieses in der DE-OS 3 6 23 800 grundsätzlich beschrieben ist. Bei diesem Fahrrad wird der elektrische Motor aus einer Batterie gespeist. Zur Drehzahl- und damit Geschwindigkeitssteuerung ist der Motorstrom mittels eines am Lenker angebrachten Stellgliedes, vorzugsweise eines Drehgriffes, über eine Übertragungseinrichtung steuerbar.The invention relates to a bicycle with a switchable electric motor, as is basically described in DE-OS 3 6 23 800. In this bicycle, the electric motor is powered by a battery. To control the rpm and thus the speed, the motor current can be controlled by means of an actuator attached to the handlebars, preferably a twist grip, via a transmission device.

Zur Einstellung des Motorstroms eignet sich grundsätzlich ein im Motorstromkreis angeordneter, veränderbarer Widerstand ein Potentiometer. Wesentlicher Nachteil der Potentiometersteuerung ist, daß das Potentiometer selbst elektrische Leistung ir. erheblichem Maße aufnimmt. A variable resistor (a potentiometer) arranged in the motor circuit is generally suitable for adjusting the motor current. The main disadvantage of potentiometer control is that the potentiometer itself consumes a considerable amount of electrical power.

Diesen Nachteil hat die aus der DE-OS 36 23 800 bekannte Lösung nicht, nach welcher zum Umschalten die Batte-"iezellen nacheinander aus Parallelschaltung in Reihenschaltung überführt werden. Bei dieser Umschaltung ist jedoch keine kontinuierliche Drehzahlregelung möglich,The solution known from DE-OS 36 23 800 does not have this disadvantage, according to which the battery cells are switched one after the other from parallel connection to series connection. However, with this switching, continuous speed control is not possible.

Poetgiroamt: Karlaruhn 76979-754 perikj<OTitu:'6>eiitsclie Ba.n|( AÖ Vi|l|ngen (BLZ 69470039) 146332Register office: Karlaruhn 76979-754 perikj<OTitu:'6>eiitsclie Ba.n|( AÖ Vi|l|ngen (BLZ 69470039) 146332

so daß ein ruckfreies Fahrverhalten des Fahrrades nicht gewährleistet ist.so that a smooth ride of the bicycle cannot be guaranteed.

A So lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für das Fahrrad der gattungsgemäßen Art eine möglichst leistungsarme, kontinuierlich einstellbare Leistungssteuerung zu schaffen. A The present invention was therefore based on the object of creating a continuously adjustable power control for the bicycle of the generic type with as little power as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe mit der im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Schaltung. Hiernach wird der elektrische Antriebsmotor nicht, wie bisher üblich, mit einer konstanten aber veränderbaren Gleichspannung sondern mit einer Rechteckspannung gespeist, deren Impulsbreite zum Zwecke der Drehzahlsteuerung verändert werden kann.This task is solved with the circuit specified in the characterizing part of the main claim. According to this, the electric drive motor is not fed with a constant but variable direct voltage, as was previously the case, but with a square-wave voltage, the pulse width of which can be changed for the purpose of speed control.

Wie mit Anspruch 2 vorgeschlagen ist, erfolgt die Änderung der Impulsbreite mittels eines Impulsbreitenmodulators, in welchem eine Dreiecksspannung mit einer Gleichspannung verglichen wird, wobei die Gleichspannung mittels e;nes Potentiometers einstellbar ist. Zwar wird hiernach auch zur Einstellung der Drehzahl ein veränderbares Potentiometer verwendet. Da jedoch mit diesem Potentiometer nicht der Motorstrom selbst sondern nur der Steuerstrom verändert wird, ist der durch die Regelung bedingte Leistungsverlust erheblich geringer. As proposed in claim 2, the change in the pulse width is carried out by means of a pulse width modulator in which a triangular voltage is compared with a direct voltage, whereby the direct voltage can be adjusted by means of a potentiometer. In this case, a variable potentiometer is also used to adjust the speed. However, since this potentiometer does not change the motor current itself but only the control current, the power loss caused by the regulation is considerably lower.

Mit den Ansprüchen 3 bis 5 sind z;ei verschiedene Varianten der mit dem Stellglied steuerbaren ÜbertraClaims 3 to 5 describe two different variants of the transmission controllable with the actuator.

3
gungseinrichtung angegeben,3
supply facility,

Bei Benutzung eines Fahrrades mit elektromotorischem Antrieb durch Laien ist ein Höchstmaß an Sicherheit erforderlich. Um das Beschädigungsrisiko der Elektronik klein zu halten, sind Überwachungsschaltungen vorgeschlagen, die Gegenstand der Ansprüche 6 bis 9 sind.When a bicycle with an electric motor is used by laypeople, the highest level of safety is required. In order to keep the risk of damage to the electronics as low as possible, monitoring circuits are proposed, which are the subject of claims 6 to 9.

Sowohl für den Impulsbreitenmodulator als auch für die Überwachungsschaltungen ist eine konstante Referenzspannung c &igr;. forderlich. Da sich die Batteriespannung im Laufe der Benutzung in starkem Maße verändert, muß mittels einer Spannungsregelschaltung eine konstante Spannung erzeugt werden. Auf diese Schaltung bezieht sich Anspruch 10.A constant reference voltage c is required for both the pulse width modulator and the monitoring circuits. Since the battery voltage changes significantly during use, a constant voltage must be generated using a voltage control circuit. Claim 10 refers to this circuit.

Anspruch 11 betrifft die Abschaltung des Motors mit einem Schlüssel- bzw. Notschalters.Claim 11 concerns the switching off of the engine with a key or emergency switch.

Die bei Abwärtsfahrt sowie beim Abbremsen überschüssige Energie kann nach einem weiteren Vorschlag bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad genutzt werden, wenn der Motor in Generatorbetrieb umgeschaltet wird. Hierfür besonders zweckmäßige und günstige Maßnahmen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche 12 bis 19.According to a further proposal, the excess energy when traveling downhill and when braking can be used in the bicycle according to the invention if the motor is switched to generator mode. Particularly useful and favorable measures for this are the subject of the further subclaims 12 to 19.

Im übrigen ist der Gegenstand der Erfindung ausführlich anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. In diesen zeigen :Furthermore, the subject matter of the invention is explained in detail using embodiments that are shown schematically in the drawing. These show:

Fi /ur 1 - eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrrades,Fig. 1 - a side view of the bicycle according to the invention,

Figur 2 - eine Ansicht von oben auf den Lenker des Fahrrades,Figure 2 - a top view of the handlebars of the bicycle,

Figur 3 - eine Ansicht des Fahrrades von hinten,Figure 3 - a view of the bicycle from behind,

Fiaur 4 - schematisches Schaltbild der Antriebsschal- JFigure 4 - schematic diagram of the drive circuit- J

tung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, &oacgr;device according to a first embodiment, &oacgr;

Figur 5 - schematisches Schaltbild der Antriebsschal- ;|Figure 5 - schematic diagram of the drive circuit;|

.% tung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, j .% tion according to a second embodiment, j

bei welchem von Motor - in Generatorbetrieb umgeschaltet werden kann,which can be switched from engine to generator operation,

Figur 6 - vergrößerter Axialschnitt der Antriebsmecha- :Figure 6 - enlarged axial section of the drive mechanism:

nik im Bereich der Hinterradachse, ,1nik in the area of the rear wheel axle, ,1

Figur 7 - Aufsicht der Druckplatte 39 in Figur 6 von 4. Figure 7 - Top view of the pressure plate 39 in Figure 6 of 4.

rechts gesehen, |seen from the right, |

Figur 8 - schematische Darstellung einer Wandlereinheit 80 für die Übertragungseinrichtung,Figure 8 - schematic representation of a converter unit 80 for the transmission device,

&ngr;»-- Figur 9 - vergrößerte Seitenansicht der Bedämpfungsein-&ngr;»-- Figure 9 - enlarged side view of the damping unit

richtung für die Wandlereinheit gemäß Figur 8 und &Iacgr; direction for the converter unit according to Figure 8 and &Iacgr;

Figur 10- Aufsicht der Anordnung gemäß Figur 9. IFigure 10- Top view of the arrangement according to Figure 9. I

Mit den Figuren 1 bis 3 ist ein Fahrrad üblichen Aufbaus mit einem zuschaltbaren Motorantrieb, nämlich einem batteriegespeisten Elektromotor 30, dargestellt. Die Batterien sind hier vorteilhafterweise in Packtaschen 20 untergebracht, die abnehmbar am Gepäckträger 21 befestigt sind.Figures 1 to 3 show a bicycle of conventional construction with a switchable motor drive, namely a battery-powered electric motor 30. The batteries are advantageously housed in panniers 20, which are removably attached to the luggage carrier 21.

Der MuLoi'cjnLiritib wiiu mit Hilfe eines Drshgriffs 12 bzw. eines Umschalthebels 15, welche wie der Bremshebel 14 am Lenker 10 befestigt sind, gesteuert, wobei die Steuerbewegungen in bekannter Weise über Bowdenzüge, z. B. 13, zur den Motor 30 enthaltenen Antriebseinheit übertragen werden. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der. mechanischen Aufbaus sind in der DE-OS 36 23 800 ausführlicher erläutert.The mule-drive is controlled by means of a throttle handle 12 or a switch lever 15, which are attached to the handlebar 10 like the brake lever 14, whereby the control movements are transmitted in a known manner via Bowden cables, e.g. 13, to the drive unit containing the motor 30. Further details regarding the mechanical construction are explained in more detail in DE-OS 36 23 800.

Die nach vorliegender Erfindung für die Antriebssteuerung vorgesehene Schaltung ist anhand von zwei Ausführungsbeispielen, die mit den Blockschaltbildern gemäßThe circuit provided for the drive control according to the present invention is illustrated by two embodiments, which are shown in the block diagrams according to

114- &agr;&idigr;&eegr;^ &ogr;&igr;-&Iacgr; auf orf114- &agr;&idigr;&eegr;^ &ogr;&igr;-&Iacgr; on orf

Der elektromotorische Antrieb 30 wird aus der Batterie 62 gespeist. Zur Veränderung der Drehzahl ist im Stromkreis von Motor 30 und Batterie 62 ein steuerbarer Leistungstransistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, angeordnet. Er wird als Leistungsschalter betrieben und wird mittels der Antriebselektronik 50 derart angesteuert, daß der der Batterie 62 entnommene Strom in der nachstehend erläuterten Weise getaktet wird. Hierfür hat sich ein Sipmos-Transistor mit einem Innenwiderstand von 0,04.Tl. als zweckmäßig erwiesen, welcherThe electric motor drive 30 is powered by the battery 62. To change the speed, a controllable power transistor, preferably a field effect transistor, is arranged in the circuit of the motor 30 and battery 62. It is operated as a power switch and is controlled by the drive electronics 50 in such a way that the current taken from the battery 62 is clocked in the manner explained below. A Sipmos transistor with an internal resistance of 0.04 Tl. has proven to be useful for this purpose, which

im Anfahrbetrieb bei einem Anfahrstrom von ca. 5L) A ca. IUOw Verlustleistung und im Fahrbetrieb bei einem Fahrstrom von ca. 5 A ca. l>0 w Verlustleistung erzeugt.During start-up operation with a starting current of approx. 5L) A, approx. IUOw power loss is generated and during driving operation with a driving current of approx. 5 A, approx. l>0 w power loss is generated.

Zur Erzeugung der den Transistor 60 steuernden Impulse ist in der AntrieL-^lektronik 50 ein Dreiecksgenerator 51 vorgesehen, dessen Ausgang 51 a mit dem Eingang 52 d des nachqeschalteten Impulsbreitenmodulators 52 verbunden ist. Der Dreiecksspannungsgenerator 51 erzeugt eine dreieckförmige Wechselspannung vorzugsweise mic einer Frequenz von ca. 5 kHz und einer Spiize-Spitze-Amplitude von ca. 60 % der Versorgungsspannung U. und einer Offs ^-Spannung, also einem Gleichspannungsanteil, von na. 15% U, . To generate the pulses controlling the transistor 60, a triangular generator 51 is provided in the drive electronics 50, the output 51 a of which is connected to the input 52 d of the downstream pulse width modulator 52. The triangular voltage generator 51 generates a triangular alternating voltage preferably with a frequency of approximately 5 kHz and a peak-to-peak amplitude of approximately 60% of the supply voltage U. and an off-voltage, i.e. a direct voltage component, of approximately 15% U.

Der Impulsbreitenmodulator 52 formt die Dreieckospannung u_. in eine Rechtecksprmung u&ldquor; um, wie mit den beiden im Block 52 angedeuteten Spannungsverläufen dargestellt ist. Das Tastverhältnis der Rechtecksparnung Un und damit die Impulsbreite ist mittels einerThe pulse width modulator 52 converts the triangular voltage u_. into a square wave u&rdquor;, as shown by the two voltage curves indicated in block 52. The duty cycle of the square wave voltage U n and thus the pulse width is determined by means of a

.rv.rv

veränderbaren Vergleichsspannung einstellbar. Zu diesem Zweck ist ein Potentiometer 53 vorgesehen, das mittels ^ des Drehgriffes 12 verstellbar ist und dessen Anschlüs-V- se mit den Eingängen 52 a, b, c des Impulsbreitenmodulators 52 verbunden sind. Im Impulsbreitenmodulator 52 ist ein im einzelnen nicht dargestellter Spannungsvergleicher vorgesehen, welcher die mittels des Potentiometers 53 eingestellte Spannung ü_ (vgl. Block 52) mit der vom Dreiecksgenerator 51 erzeugten Spannung u vergleicht. Übersteigt die Spannung uD den eingestellten Pegel U , so erzeugt der Spannungsvergleicher das Signal "Ein", während umgekehrt das Signal "Aus" er-adjustable comparison voltage. For this purpose, a potentiometer 53 is provided which can be adjusted by means of the rotary handle 12 and whose connections are connected to the inputs 52 a, b, c of the pulse width modulator 52. A voltage comparator (not shown in detail) is provided in the pulse width modulator 52, which compares the voltage ü_ set by means of the potentiometer 53 (see block 52) with the voltage u generated by the triangle generator 51. If the voltage u D exceeds the set level U , the voltage comparator generates the signal "On", while conversely the signal "Off" is generated.

zeugt wird, wenn die Dreiecksspannung uQ den eingestellten Pegelwert U unterschreitet. Durch Verschieben des Pegelwertes Up läßt sich folglich die Impulsbreite der Rechteckspannung uR bei gleichbleibender Frequer.z im Bereich von 0 bis 100 % einstellen.is generated when the triangular voltage u Q falls below the set level value U. By shifting the level value U p , the pulse width of the square wave voltage u R can be adjusted in the range from 0 to 100% at a constant frequency.

Das Potentiometer 53 ist so ausgelegt, daß mit ihm ein Spannungsbereich zwischen 12% U, , damit also unter unterem Dreiecksspannung-Spitzenwert, bis ca. 78% U, , damit also über oberem Dreiecksspannungspitzenwert, eingestellt werden kann·. Die am Ausgang 52f des Impulsbreitenmodulators 52 liegende, derart veränderbare Rechtecksspannung wird dem Eingang 54a eines UND-Gatters 54 zugeführt, dessen Ausgangsspannung nach Verstärken mittels der Treiberstufe 58 der Steuerelektrode 60a des Leistungstransistors 60 zugeführt wird.The potentiometer 53 is designed so that it can be used to set a voltage range between 12% U, , thus below the lower triangular voltage peak value, up to approx. 78% U, , thus above the upper triangular voltage peak value. The square-wave voltage at the output 52f of the pulse width modulator 52, which can be changed in this way, is fed to the input 54a of an AND gate 54, the output voltage of which is fed to the control electrode 60a of the power transistor 60 after being amplified by the driver stage 58.

Bei diesem Schaltungsaufbau wird der Elektromotor 30 mit Stromimpulsen veränderbarer Impulsbreite bestromt, wobei die Drehzahl durch Verändern des Tastverhältnisses und damit bei geringstmöglicher Verlustleistung in weiten Grenzen steuerbar ist.In this circuit design, the electric motor 30 is supplied with current pulses of variable pulse width, whereby the speed can be controlled within wide limits by changing the duty cycle and thus with the lowest possible power loss.

Zum Schutz der Steuerschaltung sind in der Antriebselektronik 50 weitere Baugruppen vorgesehen. Da der Leistungstransistor insbesondere im Anfahrbetrieb relativ viel Leistung aufzunehmen hat, ist er thermisch gefährdet. Um seine Beschädigung oder Zerstörung durch Überhitzen zu vermeiden, ist darum eine Temperaturbegrenzungsschaltung 55 vorgesehen. Ein in Nachbarschaft des Kühlkörpers 61 des Leistungstransistors 6CTo protect the control circuit, further components are provided in the drive electronics 50. Since the power transistor has to absorb a relatively high amount of power, especially during start-up, it is thermally vulnerable. To prevent damage or destruction due to overheating, a temperature limiting circuit 55 is provided. A temperature limiting circuit 55 in the vicinity of the heat sink 61 of the power transistor 6C

angeordneter temperaturabhängiger Widerstand 67 liefert der Temperaturüberwachungsschaltung 55 einen der momentanen Transistortemperatur entsprechenden Meßwert. Dieser Meßwert wird in einem in der Schaltung 55 vorgesehenen Spannungsteiler mit einem Referenzwert verglichen. Übersteigt der Meßwert diesen vorgegebenen Referenzwert, so erzeugt die Schaltung 55 an ihrem Ausgang 55a ein Sperrsignal, also anstelle von Log "1" nun Log 11O", welches dem zweiten Eingang 54b des UND-Gatters 54 zugeführt wird. Hiermit wird erreicht, daß das UND-Gatter 54 bei Überschreiten der zulässigen Transistortemperatur für die Steuersignale uR gesperrt ist und folglich die Stromzufuhr zum Motor 30 unterbrochen wird. Erst wenn der Transistor 60 wieder abgekühlt ist und damit der vom Widerstand 67 erzeugte Meßwert die Referenzspannung unterschreitet, wird das Steuersignal am Eingang 54b von Log "0" wieder auf Log "1" geschaltet, wodurch das UND-Gatter 54 freigegeben wird.A temperature-dependent resistor 67 arranged in the circuit 55 supplies the temperature monitoring circuit 55 with a measured value corresponding to the current transistor temperature. This measured value is compared with a reference value in a voltage divider provided in the circuit 55. If the measured value exceeds this predetermined reference value, the circuit 55 generates a blocking signal at its output 55a, i.e. instead of Log "1" now Log 11 O", which is fed to the second input 54b of the AND gate 54. This ensures that the AND gate 54 is blocked for the control signals u R when the permissible transistor temperature is exceeded and the power supply to the motor 30 is consequently interrupted. Only when the transistor 60 has cooled down again and the measured value generated by the resistor 67 falls below the reference voltage is the control signal at the input 54b switched from Log "0" back to Log "1", whereby the AND gate 54 is released.

Trotz dieser Temperaturüberwachung ist der Leistungs- l|Despite this temperature monitoring, the performance l|

transistor noch bei hohen Arbeitsströmen gefährdet, die fjtransistor is still at risk at high operating currents, the fj

ohne gleichzeitige Erwärmung auftreten können. Das kann m can occur without simultaneous heating. This can

z. B. im Anfahrbetrieb oder auch bei starker Kühlung (» des Transistors im Dauerfahrbetrieb der Fall sein. Zum Schütze des Transistors in solchen Fällen, ist eine g! Strombegrenzungsschaltung 56 mit einem nicht darge- X\ stellten Spannungsvergleicher vorgesehen, mit welchem \i die am Widerstand 59, der im Motorstromkreis angeordnet :J ist, gemessene Spannung mit einer vorgegebenen Refe- % renzspannung verglichen wird. Überschreitet die am Meßwiderstand 59 abfallende Spannung die vorgegebene Referenzspannung, so erzeugt die Strombegrenzungsschaltung ^ an ihrem Ausgang 56a ein Sperrsignal, nämlich ein LogThis can be the case, for example, during start-up or when the transistor is heavily cooled during continuous operation. To protect the transistor in such cases, a current limiting circuit 56 with a voltage comparator (not shown ) is provided, with which the voltage measured at the resistor 59, which is arranged in the motor circuit , is compared with a predetermined reference voltage. If the voltage dropping across the measuring resistor 59 exceeds the predetermined reference voltage, the current limiting circuit ^ generates a blocking signal at its output 56a, namely a log

"O·1, das dem dritten Eingang 54c des UND-Gatters 54 zugeleitet wird. Unterschreitet dagegen die am Meßwiderstand 59 abfallende Spannung den vorgegebenen Wert, wird das UND-Gatter 54 über ein am Ausgang 56 a der Strombegrenzungsschaltung 56 erscheinendes Log "l"-Signal wieder geöffnet."O· 1 , which is fed to the third input 54c of the AND gate 54. If, on the other hand, the voltage drop across the measuring resistor 59 falls below the predetermined value, the AND gate 54 is opened again via a log "l" signal appearing at the output 56a of the current limiting circuit 56.

Ein weiteres Risiko, insbesondere für den Benutzer, kann dadurch entstehen, daß im Steuerkreis zwischen Potentiometer 53 und den Eingängen. 52 a,b und c des Impulsbreitenmodulators 52 Fehler, beispielsweise Leitungsbrüche oder Kurzschlüsse, auftreten. Ein derartiger Fehler kann dazu führen, daß am Schleiferkontakt 53 a des Potentiometers 53 die der maximalen Leistung entsprechende Steuerspannung ungewollt erscheint, so daß der Elektromotor 30 die volle Leistung erhält, ohne daß dies vom Benutzer gewünscht ist.A further risk, especially for the user, can arise if errors, such as line breaks or short circuits, occur in the control circuit between the potentiometer 53 and the inputs 52 a, b and c of the pulse width modulator 52. Such an error can lead to the control voltage corresponding to the maximum power appearing unintentionally at the wiper contact 53 a of the potentiometer 53, so that the electric motor 30 receives full power without this being desired by the user.

Um derartige Fehler zu vermeiden, ist eine das Potentiometer 53 überwachende Schaltung 57 vorgesehen, in welcher die am Potentiometerabgriff 53 a anstehende Spannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, welche der maximal zulässigen Potentiometerausgangsspannung entspricht, beim vorliegenden Beispiel z. B. einer Spannung von U,- 10% U. . Überschreitet die am Abgriff 53 a festgestellte Spannung diesen Sollwert, so ist diee ein Indiz für Leitungsbruch bzw. Kurzschluß. Die Überwachungsschaltung 57 erzeugt hierauf an ihrem Ausgang ein Sperrsignal, also eine Log "0", welches dem vierten Eingang 54 r\ des UND-Gatters zugeführt wird und dieses sperrt. Das UND-Gatter 54 wird erst wieder geöffnet, wenn am Ausgang 57 a der Überwachungsschal-In order to avoid such errors, a circuit 57 is provided for monitoring the potentiometer 53, in which the voltage at the potentiometer tap 53a is compared with a reference voltage which corresponds to the maximum permissible potentiometer output voltage, in the present example, for example, a voltage of U, - 10% U. If the voltage detected at the tap 53a exceeds this setpoint, this is an indication of a line break or short circuit. The monitoring circuit 57 then generates a blocking signal at its output, i.e. a log "0", which is fed to the fourth input 54 r\ of the AND gate and blocks it. The AND gate 54 is only opened again when the monitoring circuit output 57a

&bull; · · · tat.&bull; · · · did.

Io ·* *Io ·* *

tung 57 ein Signal Log "1" erscheint, was ein Kriterium dafür ist, daß das Potentiometer wieder regulär arbeitet. A signal Log "1" appears on the display 57, which is a criterion that the potentiometer is working normally again.

Mit Hilfe der Überwachungsschaltungen 55 bis 57 lassen sich folglich alle denkbaren Fehlerquellen oder Überlastungsmöglichkeiten ausschließen bzw. unwirksam machen. With the help of the monitoring circuits 55 to 57, all conceivable sources of error or overload possibilities can be excluded or rendered ineffective.

Voraussetzung für die sichere Funktion der in dieser (&idigr;$ Schaltung benutzten Spannungsvergleicher ist eine weitgehend konstante Vergleichsspannung. Da die von der Batterie 62 gelieferte Spannung zwangsläufig variiert, beispielsweise zwischen 22 bis 28 V, ist zur Erzeugung der konstanten Bezugsspennung eine Spannungsreglerschaltung 70 vorgesehen, deren Ausgang 70a die Versorgungsspannungen für die Schaltungen 51, 52 und 55 bis 57 liefert, wie mit dem "Kreuz" auf der Versorgungsseite dieser Schaltungen angedeutet ist. Es hat sich hier-Lei als zweckmäßig erwiesen, die zwischen 22 und 28 V variierende Ba'-.teriespannung auf eine konstante Spannung von 12 Volt +/- 5% herunterzuregeln.A prerequisite for the reliable functioning of the voltage comparators used in this circuit is a largely constant comparison voltage. Since the voltage supplied by the battery 62 inevitably varies, for example between 22 and 28 V, a voltage regulator circuit 70 is provided to generate the constant reference voltage, the output 70a of which supplies the supply voltages for the circuits 51, 52 and 55 to 57, as indicated by the "cross" on the supply side of these circuits. It has proven expedient here to regulate the battery voltage, which varies between 22 and 28 V, down to a constant voltage of 12 volts +/- 5%.

Zur Unterbrechung des Motorstromes ist zwischen Batterie 62 und Elektromotor 30 ein Schaltrolais 64 vorgesehen, destien Schaltkontakt 64 b im Stromkreis zwischen Batterie 62 und Elektromotor ib liegt. Gesteuert wird dieser Kontakt mittels der Relaisspul^64a , in deren Stromkreis die Schaltkontakte 65 und 66 angeordnet sind. Der Schaltkontakt 65 ist hierbpi mittels eines abnehmbaren Schlüsselschalters 65 a betätigbar. DnTo interrupt the motor current, a switching relay 64 is provided between the battery 62 and the electric motor 30, the switching contact 64 b being in the circuit between the battery 62 and the electric motor ib . This contact is controlled by means of the relay coil 64 a , in whose circuit the switching contacts 65 and 66 are arranged. The switching contact 65 can be actuated here by means of a removable key switch 65 a. Dn

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zweite Schaltkontakt 66 ist mittels eines fest eingebauten Notschalters 66a betätigbar. Mit ihm kann der Benutzer im Störungs- oder Notfall die Bestromung des Antriebsmotors 30 rasch und problemlos unterbrechen. Die Schalter 65 und 66 sind in einem Schaltkasten 19 untergebracht, welcher an der Lenkstange 10 angebracht ist (vgl. Fig. 2).The second switching contact 66 can be operated using a permanently installed emergency switch 66a. This allows the user to quickly and easily interrupt the power supply to the drive motor 30 in the event of a fault or emergency. The switches 65 and 66 are housed in a switch box 19 which is attached to the handlebar 10 (see Fig. 2).

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß Figur 5, läßt sich der Antriebsmotor 30 aus der dargestellten Motorschaitung in eine Generatorschaltung umschalten. Auch diese Schaltung ist zur Steuerung des Antriebs bei einem Fahrrad gemäß Fig. 1 bis 3 ohne Abwandlung geeignet, üie oben im Zusammenhang mit dem Schaltbild gemäß Fig. 4 beschriebener Schaltelemente und Schaltgruppen 5Off sind in Aufbai: und Funktionsweise identisch, so daß auf deren nochmalige Beschreibung verzichtet werden kann.According to the second embodiment of the circuit according to the invention as shown in Figure 5, the drive motor 30 can be switched from the motor circuit shown to a generator circuit. This circuit is also suitable for controlling the drive on a bicycle as shown in Figures 1 to 3 without modification, the switching elements and switching groups 5Off described above in connection with the circuit diagram according to Figure 4 are identical in structure and function, so that they do not need to be described again.

Zur Umschaltung des Motors 30 aus der dargestellter Antriebsschaltung in die Ge'<?ratorschaltung ist eir Motorumschaltrelais 71 vorgesehen, dessen im Motorstromkreis liegenden Schaltkontakte 71b u;id 71c bei Bestromung der Relaisspule 71a umgeschaltet werden. Zun Zwecke der Umschaltung ist ein Schalter 72 zu betätigen, der im Steuerkreis einer Umschaltelektronik 73, also zwischen den Eingängen 73a und 73b der Umschaltelektronik 73. angeordnet ist. Bei Ansteuerung der Umschaltelektronik 73 mittels des Schalters 72 erscheiner an den Ausgängen 73 c, d und 73 e Steuersignale, wobei das Steuersignal bei Ausgang 73 e durch eine Verzögerungsschaltung 73 A gegenüber den Signalen bei 73 c uncTo switch the motor 30 from the drive circuit shown to the generator circuit, a motor switching relay 71 is provided, the switching contacts 71b and 71c of which are located in the motor circuit and are switched when the relay coil 71a is energized. For the purpose of switching, a switch 72 is to be operated, which is arranged in the control circuit of a switching electronics 73, i.e. between the inputs 73a and 73b of the switching electronics 73. When the switching electronics 73 are controlled by the switch 72, control signals appear at the outputs 73c, d and 73e, whereby the control signal at output 73e is delayed by a delay circuit 73A relative to the signals at 73c and 73d.

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7' d zeitlich verzögert ist. Das bei 73 d erzeugte Steuersignal wird mittels einer Treiberstufe 74 verstärkt und dient der Erregung der Relaisspule 71 a.7' d is delayed in time. The control signal generated at 73 d is amplified by a driver stage 74 and is used to excite the relay coil 71 a.

Mit dem gleichzeitig am Ausgang 73 c gebildeten Steuer signal, das dem Eingang 77 b des UND-Gatters 77 zugeführt wird, wird dieses gesperrt. Damit wird die Antriebselektronik 50, deren Ausgang 54 e mit dem Eingang 77 a des UND-Gatters 77 verbunden ist, abgeschaltet, so yThe control signal generated at the same time at the output 73 c, which is fed to the input 77 b of the AND gate 77, blocks this. This switches off the drive electronics 50, whose output 54 e is connected to the input 77 a of the AND gate 77, so y

daß das am Ausgang 77 c des UND-Gatters liegende dem 'A that the output 77 c of the AND gate corresponds to the 'A

Eingang 78 a des ODER-Gatters 78 zugeführte Signal zu 0 % Input 78 a of the OR gate 78 supplied signal to 0 %

wird. Das bei 73 e zeitverzögert erzeugte Signal wird iThe signal generated with a time delay at 73 e is i

dem Eingang 76 a eines UND-Gatters 76 zugeführt, dessen zweiter Eingang 76 b mit dem Ausgang 75 a ^ines der Batterieladung dienenden Rechteckspannungsgenerators 75 verbunden ist. Die nach Zeitverzögerung am Ausgang 76 c des UND-Gatters 76 entstehenden Rechtecksignale werden dem Eingang 78 b des ODER-Oatters 78 und somit nach Jjthe input 76 a of an AND gate 76, the second input 76 b of which is connected to the output 75 a of a square-wave voltage generator 75 used for battery charging. The square-wave signals produced after a time delay at the output 76 c of the AND gate 76 are fed to the input 78 b of the OR gate 78 and thus to Jj

Verstärkung durch die Treiberstufe 58 der Steuerelek- 'Amplification by the driver stage 58 of the control electronics '

trode 60 a des Schalttransistors 60 zugeführt. Der ■:trode 60 a of the switching transistor 60. The ■:

Schalttransistor 60 wird in dieser Schaltkonfiguration ■Switching transistor 60 is used in this switching configuration ■

im Takte der vom Rechteckspannungsgenerator 75 erzeugten Rechteckspannung getaktet, also abwechselnd gesperrt und durchgeschaltet. Zum Zwecke der Batterierückladung hat sich eine konstante Taktfrequenz von 10 kHz bei konstantem Taktverhältnis als vorteilhaft erwiesen.clocked in time with the square-wave voltage generated by the square-wave voltage generator 75, i.e. alternately blocked and switched through. For the purpose of battery recharging, a constant clock frequency of 10 kHz with a constant clock ratio has proven to be advantageous.

Die Energierückgewinnung, d. h. die Ladung der Batterie IThe energy recovery, i.e. the charging of the battery I

62 mit dem nun als Generator arbeitenden Motor 30, j62 with the engine 30 now working as a generator, j

erfolgt bei der dargestellten Schaltung in folgender Weise.In the circuit shown, this is done in the following way.

Der vom als Generator arbeitenden MoLor erzeugte Generatorstrom wird periodisch mit der Frequenz der Rechteckbpannung des Rechteckspannungsgenerators 75 kurzgeschlossen. Durch den Kurzschluß wird magnetische Energie im Motor aufgebaut, welche beim Öffnen des Motorstromkreises, also beim Sperren des Schalttransistors 60, wieder frei wird. Hierdurch wird eine hohe Spannungsspitze kürzerer Dauer erzeugt, welche über die zwischen Motor 30 und Batterie 62 angeordnete schnelle Schalterdiode 79 als Ladeimpuls der Batterie 62 zugeführt wird. Hierbei wirkt die Batterie selbst als Spannungsbegrenzer. Der während der Impulsdauer fließende Ladestrom hängt in seiner Höhe vom Innenwiderstand des Motors 30, der Schalterdiode 79, der Batterie 62 und der Zuleitungen ab. Dieser Umladevorgang wiederholt sich im Takte der vom Rechteckspannungsgenerator 75 erzeugten Rechteckspannung.The generator current generated by the MoLor operating as a generator is periodically short-circuited at the frequency of the square-wave voltage of the square-wave voltage generator 75. The short circuit builds up magnetic energy in the motor, which is released again when the motor circuit is opened, i.e. when the switching transistor 60 is blocked. This generates a high voltage peak of short duration, which is fed to the battery 62 as a charging pulse via the fast switching diode 79 arranged between the motor 30 and the battery 62. The battery itself acts as a voltage limiter. The level of the charging current flowing during the pulse duration depends on the internal resistance of the motor 30, the switching diode 79, the battery 62 and the supply lines. This recharging process repeats itself in time with the square-wave voltage generated by the square-wave voltage generator 75.

Geht man von einem Leistungstransistor mit einem Innenwiderstand von ca. U,O4_C1, und einem Rückiadestrom von 5 A aus, so fallen am Leistungstransistor ca. 1,5 W Verlustleistung ab. Bei dieser Betriebsweise ist eine wirtschaftliche Rückladung der Batterie gewährleistet.If we assume a power transistor with an internal resistance of approx. U,O4_C1, and a recharge current of 5 A, the power transistor will have a power loss of approx. 1.5 W. This mode of operation ensures that the battery is recharged economically.

Auch beim Generatorbetrieb des Motors ist nicht auszuschließen, daß der Transistor 60 vom Ladestrom überlastet wird. Um dies zu verhindern, wird bei zu hohem Rückladestrom am Ausgang 73e der Umschaltelektronik 73 ein das Gatter 76 sperrendes Signal erzeugt. Zu diesem Zweck wird die am Meßwiderstand 59 abfallende Spannung, die einem Eingang 73f der Umschaltelektronik 73 zugeführt wird, mittels eines in der Schaltung 73 vorgese-Even when the engine is in generator mode, it cannot be ruled out that the transistor 60 is overloaded by the charging current. To prevent this, if the recharge current is too high, a signal blocking the gate 76 is generated at the output 73e of the switching electronics 73. For this purpose, the voltage drop across the measuring resistor 59, which is fed to an input 73f of the switching electronics 73, is switched off by means of a resistor provided in the circuit 73.

henen !Comparators mit einer Referenzspannung verglichen. Übersteigt die am Widerstand 5) abfallende Spannung diesen Referenzwert, so wird in der oben erläuterten Weise der Rückladevorgang unterbrochen.compared with a reference voltage using the comparator provided. If the voltage across resistor 5) exceeds this reference value, the recharge process is interrupted in the manner explained above.

Der in Figur 5 mi*- 72 angedbutete Schalter wird bei dem dargestellten Ausiuhrungsbeispiel bei Betätigen des Umschalthebels 15 geschaltet, ist das mit dem Elektromotorantrieb ausgerüstete Fahrrad mit einem Freilauf ausgestattet, so ist durch weitere Maßnahme dafür zu sorgen, daß dieser Freilauf im Generatorbetrieb außer Funktion gesetzt wird, so daß das umlaufende Hinterrad 23 den Elektromotor 30 antreiben kann.The switch shown in Figure 5 at 72 is switched in the illustrated embodiment when the switching lever 15 is operated. If the bicycle equipped with the electric motor drive is equipped with a freewheel, further measures must be taken to ensure that this freewheel is deactivated in generator mode, so that the rotating rear wheel 23 can drive the electric motor 30.

Eine hierfür geeignete Mechanik ist in den Figuren 6 und 7 veranschaulicht.A suitable mechanism for this is illustrated in Figures 6 and 7.

Hiernach treibt der Motor 30 über sein Ritzel 31, den nur angedeuteten Antriebsriemen 32, die Riemenscheibe 33, den in Antriebsrichtung gesperrten Freilauf 34 die Radwelle 61, auf welcher das Kettenrad 35 sitzt. Erfolgt weder über der. Motor 30 noch über das Kettenrad ( 35 ein Antrieb, so sorgt der Freilauf 34 dafür, daß das Rad frei umläuft. Um im Generatorbetrieb die Drehbewegung des Rades über die Achse 36, die Riemenscheibe 33 und den Antriebsriemen 32 auf das Motorritzel 31 zu übertragen, ist folglich der Freilauf 34 zu überbrükken. Zu diesem Zweck ist auf der Radwelle 36 axial verschiebbar jedoch mit dieser drehfest, z. B. mittels einer Verzahnung, verbunden, eine Reibscheibe 37 angeordnet. Bei Betätigung des Bowdenzuges 41 wird dieseThe motor 30 then drives the wheel shaft 61, on which the chain wheel 35 is located, via its pinion 31, the drive belt 32 (only indicated), the pulley 33, and the freewheel 34, which is locked in the drive direction. If there is no drive via the motor 30 or the chain wheel 35, the freewheel 34 ensures that the wheel rotates freely. In order to transfer the rotational movement of the wheel to the motor pinion 31 via the axle 36, the pulley 33 and the drive belt 32 in generator mode, the freewheel 34 must be bridged. For this purpose, a friction disk 37 is arranged on the wheel shaft 36 so that it can be moved axially but is connected to it in a rotationally fixed manner, e.g. by means of a toothing. When the Bowden cable 41 is actuated, this

gegen den Reibbelag 38 der Riemenscheibe gepreßt, wodurch unter Überbrückung des Freilaufes 34 die getriebliche Verbindung zwischen Welle 36 und Motorritzel 31 hergestellt wird.pressed against the friction lining 38 of the pulley, whereby the gear connection between shaft 36 and motor pinion 31 is established by bridging the freewheel 34.

Zu diesem Zweck ist die Seele des Bowdenzuges 41 mit dem Bolzen 42a eines um die Achse 42b schwenkbaren Steuerhebels 42 verbunden, welcher mittels einer Druckrolle 42c auf eine Druckplatte 39 wirkt, diese nämlich gegen die Wirkung der Schraubenfedern 44 axial verschiebt. Die Druckplatte 39 wird hierbei mit Hilfe der Bolzen 43 geführt und gelagert. An der Druckplatte 39 sind mit Hilfe U-förmiger Bügel 39d auf Achsen 39c Druckrollen 40 gelagert, welche sich bei Betätigen des Bowdenzugs 41 rollend an die umlaufende Reibscheibe 37 anlegen und hierbei den zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung notwendigen Anpreßdruck übertragen .For this purpose, the core of the Bowden cable 41 is connected to the bolt 42a of a control lever 42 that can be pivoted about the axis 42b and that acts on a pressure plate 39 by means of a pressure roller 42c, namely moving it axially against the effect of the coil springs 44. The pressure plate 39 is guided and supported by means of the bolts 43. Pressure rollers 40 are supported on the pressure plate 39 by means of U-shaped brackets 39d on axes 39c, which roll against the rotating friction disk 37 when the Bowden cable 41 is actuated and thereby transmit the contact pressure required to create the force-fit connection.

Die Radachse 36 ist in an sich bekannter Weise in Kugellagern 45 und 46 gelagert. Weitere technische Details, die für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind, sind der Zeichnung zu entnehnen.The wheel axle 36 is mounted in ball bearings 45 and 46 in a manner known per se. Further technical details, which are not essential for understanding the invention, can be found in the drawing.

Die gesamte Motorsteuerung ist derart ausgebildet, daC sie in Form eines kompakten, vorzugsweise vergossener Blockes am Fahrrad, vorzugsweise in Nachbarschaft des Elektromotors 30, montierbar ist. Das einzige elektrische Bauelement, das mit diesem Elektronikblock räumlich nicht kombinierbar ist, ist das mittels des Handgriffes 12 steuerbare und am Lenker 10 angebrachte Po-The entire motor control is designed in such a way that it can be mounted in the form of a compact, preferably cast block on the bicycle, preferably in the vicinity of the electric motor 30. The only electrical component that cannot be spatially combined with this electronic block is the position controllable by means of the handle 12 and attached to the handlebar 10.

tentiometer, das in den Schaltbildern mit 53 bezeichnet ist.tentiometer, which is designated 53 in the circuit diagrams.

Falls auch dieses Bauelement mit dem Elektronikblock räumlich vereinigt werden soll, wird die mit den Figuren 6 bis 8 veranschaulichte Anordnung empfohlen.If this component is also to be spatially combined with the electronic block, the arrangement illustrated in Figures 6 to 8 is recommended.

Anstelle eines Potentiometers, also eines veränderbaren Widerstandes, ist gemäß Figur 6 ein Wandler 80 vorgesehen, der aus einem Schwingkreis 80a und einem Wandlerteil 80b besteht. Der Wandlerteil erzeugt an seinem Ausgang 80c eine der Schwingungsamplitute entsprechende Steuergröße, welche beispielsweise dem Eingang 52b des Impuisbreitenmodulators 52 zugeführt werden kann. Zur Beeinflussung der Amplitute der Schwingkreisschwingung ist ein Näherungsmetall 17 (vgl. Figur 7) vorgesehen, das mittels des Bowdenzuges 16 gegen die Wirkung der Feder 18 um den Drehpunkt 17a verschwenkt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Seele 16a des Bowdenzuges 16 bei 17b mit dem Näherungsmetall 17 fest aber drehbar verbunden. Bei Verschwenken des Näherungsmetalles 17 im Uhrzeigersinn gerät dieses in Nachbarschaft des Ferritkernes 81 des Schwingkreises 80. Hierdurch wird die Schwingung des Schwingkreises 80a bedämpft, was eine Verminderung der am Ausgang 80c erzeugten Steuerspsnnung zur Folge hat. Der Wandler 80 kann mit seinem Ferritkern 81 in unmittelbarer Nähe der Antriebselektronik angeordnet sein, die vorzugsweise in einer Vergußmasse 82 gekapselt ist, so daQ die gefährdeten elektrischen Verbindungsleitungen zwischen Lenker und Elektronikblock entfallen. Stattdessen ist ein robuster mechanischer Bowdenzug 16 vorgesehen, dessen Seele 16a mit-Instead of a potentiometer, i.e. a variable resistor, a converter 80 is provided according to Figure 6, which consists of an oscillating circuit 80a and a converter part 80b. The converter part generates a control variable corresponding to the oscillation amplitude at its output 80c, which can be fed, for example, to the input 52b of the pulse width modulator 52. To influence the amplitude of the oscillating circuit oscillation, a proximity metal 17 (see Figure 7) is provided, which can be pivoted about the pivot point 17a by means of the Bowden cable 16 against the action of the spring 18. For this purpose, the core 16a of the Bowden cable 16 is firmly but rotatably connected to the proximity metal 17 at 17b. When the proximity metal 17 is swiveled clockwise, it comes into the vicinity of the ferrite core 81 of the oscillating circuit 80. This dampens the oscillation of the oscillating circuit 80a, which results in a reduction in the control voltage generated at the output 80c. The converter 80 can be arranged with its ferrite core 81 in the immediate vicinity of the drive electronics, which are preferably encapsulated in a casting compound 82, so that the vulnerable electrical connecting lines between the handlebar and the electronic block are eliminated. Instead, a robust mechanical Bowden cable 16 is provided, the core 16a of which is connected to the

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tels des Drehgriffes 12 verstellbar ist.can be adjusted using the rotary handle 12.

Bei einer einfacheren Ausführung kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch anstelle des Wandlers 80 ein in die Vergußmasse 82 eingebettetes Potentiometer vorgesehen sein, dessen Abgriff mittels des Bowdenzuges 16 verstellbar ist.In a simpler embodiment, according to a further proposal of the invention, instead of the converter 80, a potentiometer embedded in the casting compound 82 can be provided, the tap of which can be adjusted by means of the Bowden cable 16.

16a16a 1717 17a17a 39a39a 4040 1818 LenkerHandlebar C? 17bC? 17b 39b39b FigurenlegendeFigure legend DrehgriffTwist grip 1818 39c39c BowdenzugBowden cable 1919 BremshebelBrake lever 1010 2020 UmschalthebelSwitch lever 1212 2121 BowdenzugBowden cable 1313 2222 SeeleSoul 1414 2323 NäherungsmetallProximity metal 1515 3030 Drehpunktpivot point 1616 3131 BefestigungFastening 3232 RückstellfederReturn spring 3333 SchaltkastenSwitch box PacktaschenPanniers 3636 GepäckträgerLuggage rack 3 73 7 3838 HinterradRear wheel 3939 Motorengine MotorritzelMotor pinion AntriebsriemenDrive belt RiemenscheibePulley FreilaufFreewheel KettenradSprocket RadwelleWheel shaft ReibscheibeFriction disc ReibbelagFriction lining Druckplatteprinting plate BetätigungsarmActuating arm BüqelBüqel AchsenAxles DruckrollePressure roller

]9]9

4141 42a42a 5050 53a53a 5454 5555 69a69a 6161 64a64a 6565 65a65a 6666 66a66a 6767 BowdenzugBowden cable 4242 42b42b 5151 / 54a bis/ 54a to 5656 6262 64b64b SteuerhebelControl lever 42c42c 5252 54d54d 5757 6464 Bolzenbolt 5353 54e54e 5858 SchwenkachseSwivel axis 5959 DruckrollePressure roller 6060 AntriebselektronikDrive electronics DreiecksspannungsgeneratorDelta voltage generator ImpulsbreitenmodulatorPulse width modulator PotentiometerPotentiometer PotentiometermittenabgriffPotentiometer center tap UND-GatterAND gate EingängeInputs AusgangExit TemperatürüberwachungssehaltungTemperature monitoring system StrombegrenzungsschaltungCurrent limiting circuit Potentiometer-ÜberwachungsschaltungPotentiometer monitoring circuit TreiberstufeDriver level MeßwiderstandMeasuring resistance LeistungscransistorPower transistor SteuerelektrodeControl electrode KühlkörperHeatsink Batteriebattery SchaltrelaisSwitching relay RelaisspuleRelay coil SchaltkontaktSwitch contact SchlüsselschalterKey switch SchlüsselKey NotschalterEmergency switch NotschaltknopfEmergency button temperaturabhängiger Widerstandtemperature dependent resistance

70 - Spannungsregelschaltung70 - Voltage control circuit

20 ■··■ · ·..■::; 20 ■··■ · ·..■:: ;

- Motorumschaltrelais 71a - Relaisspule- Motor switching relay 71a - Relay coil

71b,c - Schaltkontakte71b,c - Switch contacts

- Umschalter- Switch

- Umschaltelektronik- Switching electronics

73A - Verzögerungsglied der Umschaltelektronik73A - Delay element of the switching electronics

73a,b - Eingänge der Umschaltelektronik73a,b - Inputs of the switching electronics

73c-e - Ausgänge der Umschaltelektronik73c-e - Outputs of the switching electronics

7 3f - St eu*?1"*? i ngang7 3f - Control*? 1 "*? input

- Verstärker- Amplifier

- Rechteckspannungsgenerator 75a - Ausgang des Generators- Square wave generator 75a - Output of the generator

- UND-Gatter 76a,b - Eingänge 76c - Ausgang- AND gate 76a,b - inputs 76c - output

- UND-Gatter 77a,b - Eingänge 77c - Ausgang- AND gate 77a,b - inputs 77c - output

- UND-Gatter 78a,b - Eingänge 78c - Ausgänge- AND gates 78a,b - inputs 78c - outputs

- Schalterdiode- Switch diode

- Wandlereinheit 80a - Schwingkreis- Converter unit 80a - Oscillating circuit

80b - Wechsel- Gleichspannungswandler80b - AC-DC converter

80c - Ausgang80c - Output

- Ferritkern- Ferrite core

- Vergußmasse- Casting compound

Claims (1)

1. Fahrrad mit einem zuschaltbaren elektrischen Motor, der aus einer Batterie gespeist wird, und bei dem
der Motorstrom mittels eines am Lenker angebrachten Stellgliedes, vorzugsweise eines Drehgriffes, über eine Übertragungseinrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen Batterie (62) und Motor (30) ein Leistungstransistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor (60), angeordnet ist, dessen Steuerelektrode (60a) mittels einer
Rechteckspannung getaktet wird, deren Impulsbreite unter Zuhilfenahme des Stellgliedes (12) veränderbar ist.1. Bicycle with a switchable electric motor powered by a battery, and in which
the motor current can be controlled by means of an actuator attached to the handlebar, preferably a rotary handle, via a transmission device, characterized in that a power transistor, preferably a field effect transistor (60), is arranged in the circuit between the battery (62) and the motor (30), the control electrode (60a) of which is controlled by means of a
Square wave voltage is clocked, the pulse width of which can be changed with the aid of the actuator (12). 2. Fahrrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsbreitenmodulator (52), dessen Ausgang (52f)
vorzugsweise über eine Treiberstufe (58) mit der
Steuerelektrode (60a) des Leistungstransistors (60) verbunden ist, dessen erstem Eingang (53a, b, c)
eine mittels des Stellgliedes (12) veränderbare
Gleichspannung (Up) und dessen zweitem Eingang (52d) eine von einem Dreiecksspannungsgenerator (51)
erzeugte Dreiecksspannung (uD )derart zugeführt
wird, daß durch Vergleich der Dreiecksspannung (uD ) mit der veränderbaren Gleichspannung (up) eine
Rechteckspannung veränderbare Impulsbreite erzeugt wird.2. Bicycle according to claim 1, characterized by a pulse width modulator (52), the output (52f) of which
preferably via a driver stage (58) with the
Control electrode (60a) of the power transistor (60) whose first input (53a, b, c)
a variable by means of the actuator (12)
DC voltage (U p ) and its second input (52d) a voltage from a triangular voltage generator (51)
generated triangular voltage (u D ) is supplied in such a way
is that by comparing the delta voltage (u D ) with the variable DC voltage (u p ) a
Square wave voltage with variable pulse width is generated. Postgiroamt: Karlsruhe 76979-754Postgiro office: Karlsruhe 76979-754 . Dejiteftip Bank Atf Vihingen (BLZ 69470039) 146332. Dejiteftip Bank Atf Vihingen (bank code 69470039) 146332 Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, driß die vom Stellglied (12) steuerbare Übertragungseinrichtung aus einem veränderbaren Potentiometer (53) besteht, das mit den Eingängen (52a, b, c) des Impulsbreitenmodulators (52) verbunden ist.Bicycle according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission device controllable by the actuator (12) consists of a variable potentiometer (53) which is connected to the inputs (52a, b, c) of the pulse width modulator (52). Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,- daß die vom st-.pllglied (12) steuerbare Übertragungseinrichtung aus einer Wandlereinheit (80) mit einem Schwingkreis (80a) und einem Wechsel-Gleichspannungswandler (80b), dessen Ausgang (80c) mit einem der Eingänge (52a, b, c) des Impulsbreitenmodulator (52) verbunden ist, einer Vorrichtung (17, 81) zur Bedämpfung des Schwingkreises (80a) und einem Bowdenzug oder dgl. zur Übertragung der Stellbewegung des Steilgliedes (12) auf die Bedämpfungsvorrichtung (17, 81) besteht.Bicycle according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission device controllable by the st-pll element (12) consists of a converter unit (80) with an oscillating circuit (80a) and an AC-DC converter (80b), the output (80c) of which is connected to one of the inputs (52a, b, c) of the pulse width modulator (52), a device (17, 81) for damping the oscillating circuit (80a) and a Bowden cable or the like for transmitting the actuating movement of the adjusting element (12) to the damping device (17, 81). 5. Fahrrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die BedämfDungseinrichtung im wesentlichen aus einem bezüglich eines Ferritkernes (81) des Schwingkreises (80a) lageveränderlichen Näherungsmetall (17) besteht.5. Bicycle according to claim 4, characterized in that the damping device consists essentially of a proximity metal (17) whose position can be changed with respect to a ferrite core (81) of the oscillating circuit (80a). 6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine oder mehrere die Antriebselektronik (50) überwachende Schaltungen (55, 56, 57), deren Ausgänge (55a, 56a, 57a) mit dem Ausgang (52f) des Impulsbreitenmodulators (52) mittels eines UND-Gatters (54) logisch verknüpft sind.6. Bicycle according to one of claims 1 to 5, characterized by one or more circuits (55, 56, 57) monitoring the drive electronics (50), the outputs (55a, 56a, 57a) of which are logically linked to the output (52f) of the pulse width modulator (52) by means of an AND gate (54). Fahrrad nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Temperaturüberwachungsschaltung (55), in welcher ein von einem temperaturabhängigen Widerstand (67), der in Nähe des Kühlköpers (61) des Leistungstransistorr (60) angeordnet ist, erzeugter Meßwert mit einem vorgegebenen Referenzwert derart verglichen wird, daß bei Überschreiten der zulässigen Transistortemperatur am Ausgang (55a) der Überwachungsschaltung (55) ein Sperrsignal erzeugt wird.Bicycle according to claim 6, characterized by a temperature monitoring circuit (55) in which a measured value generated by a temperature-dependent resistor (67) arranged in the vicinity of the cooling body (61) of the power transistor (60) is compared with a predetermined reference value in such a way that, if the permissible transistor temperature is exceeded, a blocking signal is generated at the output (55a) of the monitoring circuit (55). 8. Fahrrad nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Strombegrenzungsschaltung (56), in welcher ein von einem im Motorstromkreis angeordneten Meßwiderstand (59) erzeugter Meßwert mit einer vorgegebenen Referenzspannung derart verglichen wird, daß bei Überschreiten des zulässigen Transistcrarbeitsstromes am Ausgang (56a) der Strombegrenzungsschaltung (56) ein Sperrsignal erzeugt wird.8. Bicycle according to claim 6, characterized by a current limiting circuit (56) in which a measured value generated by a measuring resistor (59) arranged in the motor circuit is compared with a predetermined reference voltage in such a way that if the permissible transistor operating current is exceeded, a blocking signal is generated at the output (56a) of the current limiting circuit (56). 9. Fahrrad nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Schaltung (57) zur Überwachung des Potentiometers (53), deren Eingang (57b) mit dem Mittenabgriff (53a) des Potentiometers (53) verbunden ist, und in welcher die Mittenabgriffspannung des Potentiometers (53) mit einen Referenzwert derart verglichen wird, daß bei Kurzschluß bzw. Unterbrechung der Verbindungsleitungen zwischen Potentiometer (53) und den Eingängen (52a, b, c) des Impulsbreitenmodulators (52) am Ausgang (5 7a) ein Sperrsignal erzeugt wird.9. Bicycle according to claim 6, characterized by a circuit (57) for monitoring the potentiometer (53), the input (57b) of which is connected to the center tap (53a) of the potentiometer (53), and in which the center tap voltage of the potentiometer (53) is compared with a reference value in such a way that in the event of a short circuit or interruption of the connecting lines between the potentiometer (53) and the inputs (52a, b, c) of the pulse width modulator (52) at the output (57a) a blocking signal is generated. 10.Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn-10.Bicycle according to one of claims 1 to 9, characterized zeichnet durch eine Spannungsregelschaltung (70), mit welcher aus der sich ändernden Spannung (Uß) der Batterie (62) eine konstante Spannung (UR) zur Versorgung der Antriebselektronik (50) erzeugt wird.characterized by a voltage control circuit (70), with which a constant voltage (U R ) for supplying the drive electronics (50) is generated from the changing voltage (U ß ) of the battery (62). 11.Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen Batterie (62) und Motor (30) ein Schaltrelais (64) angeordnet ist, mit welchem gesteuert von einem Schlüsselschalter (65) oder einem Notschalter (66) der Stromkreis unterbrechbar ist.11. Bicycle according to one of claims 1 to 10, characterized in that a switching relay (64) is arranged in the circuit between the battery (62) and the motor (30), with which the circuit can be interrupted under the control of a key switch (65) or an emergency switch (66). 12.Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch12.Bicycle according to one of claims 1 to 11, characterized gekennzeichnet, daß der Motor (30) mittels eines |characterized in that the motor (30) is driven by means of a | Umschaltrelais (71) auf Generatorbetrieb umschaltbar JChangeover relay (71) switchable to generator operation J ist, wobei der Freilauf (34) des Antriebsrades (23) derart überbrückbar ist, daß das umlaufende Rad (23) den als Generator geschalteten Motor (30) über Radwelle (36) und die mit dieser getrieblich verbundenen Antriebselemente, wie Riemenscheibe (33), Antriebsriemen (32) und Motorritzel (31) antreibt.wherein the freewheel (34) of the drive wheel (23) can be bridged in such a way that the rotating wheel (23) drives the motor (30) connected as a generator via the wheel shaft (36) and the drive elements connected to it in a geared manner, such as the pulley (33), drive belt (32) and motor pinion (31). 13. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Radwelle (36) axial verschiebbar, jedoch mit dieser in Drehverbindung eine Reibscheibe (37) angeordnet ist, welche :..ittels einer axial verstellbaren Druckplatte (39), die mit Druckrollen (40) auf der umlaufenden Reibscheibe (37) aufliegt, gegen einen Reibbelag (38) der Riemenscheibe (33) drückbar ist.13. Bicycle according to claim 12, characterized in that a friction disk (37) is arranged on the wheel shaft (36) so as to be axially displaceable, but in rotational connection therewith, which can be pressed against a friction lining (38) of the pulley (33) by means of an axially adjustable pressure plate (39) which rests on the rotating friction disk (37) with pressure rollers (40). 14. Fahrrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (39) mittels eines am Lenker (10) angebrachten Umschalthebels (15) über einen Bowdenzug (41) und Steuerhebel (42) steuerbar ist, wobei die Druckplatte (39) mit einem Betätigungsarm (39a) auf einen die Umschaltung des Motors auf Generatorbetrieb auslösenden Schalter (72V wirkt.14. Bicycle according to claim 13, characterized in that the pressure plate (39) can be controlled by means of a switch lever (15) attached to the handlebar (10) via a Bowden cable (41) and control lever (42), the pressure plate (39) acting with an actuating arm (39a) on a switch (72 V ) which triggers the switchover of the motor to generator operation. 15. Fahrrad nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Uraschaltelektronik (73), in deren Eingangskreis (73a, b) der Schalter (72) angeordnet ist, deren einer Ausgang (73d) vorzugsweise über einen Verstärker (74) das Motorumschaltrelais (71) steuert und deren anderer Ausgang (73c) mit dei.< Eingang (77b) eines UND-Gatters (77) verbunden ist, wobei dessen zweiter Eingang (77a) mit dem Ausgang (54e) des UND-Gatters (54) verbunden ist.15. Bicycle according to claim 14, characterized by an electronic switch (73), in whose input circuit (73a, b) the switch (72) is arranged, one output (73d) of which preferably controls the motor switching relay (71) via an amplifier (74) and the other output (73c) of which is connected to the input (77b) of an AND gate (77), the second input (77a) of which is connected to the output (54e) of the AND gate (54). 16. Fahrrad nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch einen Rechteckspannungsgenerator (75), dessen Ausgang (75a) im Generatorbetrieb des Motors mit der Steuerelektrode (60a) des Leistungstransistors (60) verbunden ist, wobei ein Motorpol über eine schnellschaltende Diode (79) derart mit der Batterie (62) verbunden ist, daß die beim periodischen Öffnen des Transistors (60) entstehen-16. Bicycle according to one of claims 12 to 15, characterized by a square wave voltage generator (75), the output (75a) of which is connected to the control electrode (60a) of the power transistor (60) in generator mode of the motor, wherein a motor pole is connected to the battery (62) via a fast-switching diode (79) in such a way that the voltages arising during the periodic opening of the transistor (60) '& de Selbstinduktionsspannung der Ladung der Batterie '& de Self-induction voltage of the battery charge S (62) dient. S (62) serves. 17. Fahrrad nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (75a) des Rechteckgenerators (75)17. Bicycle according to claim 16, characterized in that the output (75a) of the square wave generator (75) ft · &Lgr; ft · &Lgr; mit einem Eingang (76b) eines UND-Gatters (76) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (76a) mit dem Ausgang (76e) eines Verzögerungsgliedes (76A) verbunden ist, an welchem ein gegenüber dem Signal amis connected to an input (76b) of an AND gate (76), the second input (76a) of which is connected to the output (76e) of a delay element (76A), to which a signal which is opposite to the signal at the - Ausgang (73c) der Umschaltelektronik (.73) zeitlich- Output (73c) of the switching electronics (.73) verzögertes Signal erzeugt wird, wobei der Ausgangdelayed signal is generated, whereby the output fe (76c) des UND-Gatters (76) den Transistor (60)fe (76c) of the AND gate (76) the transistor (60) steuert.controls. 18. Fahrrad nach Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (76c) des UND-Gattern (76) mit dem einen Eingang (78b) eines im Steuerkreis des Transistors (60) gelegenen ODER-Gatters (78) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (78a) mit dem Ausgang (77c) des UND-Gatters (77) verbunden ist.18. Bicycle according to claim 16 or 17, characterized in that the output (76c) of the AND gate (76) is connected to one input (78b) of an OR gate (78) located in the control circuit of the transistor (60), the second input (78a) of which is connected to the output (77c) of the AND gate (77). 19. Fahrrad nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umschaltelektronik (73) eine Vergleicherschaltung vorgesehen ist, welche die am im Motorstromkreis liegenden Meßwiderstand (59) im Gen-?ratorbetrieb abfallende Spannung mit einem Referenzwert vergleicht und ein die Ladung unterbrechendes Signal erzeugt, wenn die Meßspannung die Referenzspannung übersteigt.19. Bicycle according to one of claims 15 to 18, characterized in that a comparator circuit is provided in the switching electronics (73), which compares the voltage dropping across the measuring resistor (59) in the motor circuit during generator operation with a reference value and generates a signal interrupting the charge if the measuring voltage exceeds the reference voltage.
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