WO2013041276A2 - Method for automatically driving the electric motor of a bicycle and corresponding control device - Google Patents

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WO2013041276A2
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Norbert WALDE
Daniel Schifferdecker
Daniel Baumgaertner
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for automatically controlling the electric motor of a bicycle, which should facilitate the user handling of his electric bicycle, especially in mountainous terrain, and a corresponding control device.
  • Electric bicycles are usually heavier than comparable standard bicycles due to the engine and the battery. Accordingly, electric bicycles require increased driving force, which is particularly noticeable when starting on a slope. But electric bikes also require a greater braking and holding power to hold the bike when standing on a slope. An uncontrolled backward rolling represents a danger to the road users and is therefore to be avoided.
  • the bike gets very quickly in an unstable position, for example by turning the handlebar, which - due to the relatively high weight of the electric bicycle - can only be corrected with a relatively high force. When falling over can be damaged in addition to other costly components and the sensitive drive components of the electric bicycle. In addition, the re-installation of an electric bicycle also requires a relatively high effort. Disclosure of the invention
  • the present invention proposes a method for automatically controlling the electric motor of a bicycle, which is intended to make it easier for the user to stop, stop and start on a slope in the ascending direction.
  • the invention is based on the idea to provide the control of the electric motor of a bicycle with an anti-rollback function, which is automatically activated and adapted to the specific situation, in particular the current slope and the total weight of the bicycle with driver and luggage.
  • This anti-rollback function not only prevents the bicycle from rolling backwards by compensating for the downhill power by controlling the electric motor in a controlled manner. It also leads to a significant relief of the driver when starting on the mountain, since the bike after releasing the brake - if at all - can only roll back slightly.
  • the method according to the invention is based on sensor information that is usually already available since electric bicycles are equipped with a number of sensors for functional reasons.
  • a high resolution speed sensor that can distinguish between forward and reverse scrolls, or a sensor that measures pedal rotation, and also an engine speed sensor provide information about whether or not the electric bicycle is backward rolling.
  • the control process can be significantly shortened when the electric motor is activated upon activation of the anti-rollback function with an initial torque M to capture, on the basis of the current speed ratio i, the current terrain gradient ⁇ and a value of m is the total mass of the bicycle with rider and luggage is determined.
  • the speed v is detected by means of a speed sensor.
  • the average force of the driver and electric motor at constant speed v and the corresponding torque M can be determined by means of a torque sensor. From the information of the speed sensor and a driver speed / engine speed sensor, finally, the current transmission ratio i is determined.
  • an initial torque M An f ang is then determined, with which the electric motor is controlled in order to keep the electric bicycle after stopping on a slope at a standstill.
  • the first estimated value of the total mass m can then be modified on the basis of the readjusted torque M ta t S ambaiich to determine a better estimate of the total mass m.
  • this improved estimate of the total mass m is based on the subsequent anti-rollback control of the electric motor, in particular the determination of the initial torque M to start Assistance of the driver when driving uphill but also when braking.
  • the weight of the driver and any luggage is queried in order to determine a value for the total mass m.
  • the control of the electric motor must have an HMI (human machine interface) with data input options.
  • HMI human machine interface
  • it is possible to dispense with a sensor for detecting the terrain gradient ⁇ , since an estimated value for the gradient ⁇ is determined on the basis of sensor information acquired during the journey. This estimation is also based on the assumption that, given a constant velocity v, there is an equilibrium of forces and the slope ⁇ results from the functional relationship mg-sin (a) 2 ⁇ -M / iu.
  • An initial torque M is then determined in fishing on the basis of the thus determined first estimated value for the gradient ⁇ and the predetermined value of the total mass m, with which the electric motor is controlled to keep the elec- rofahrrad after stopping on a slope at a standstill.
  • the first estimated value for the slope ⁇ is modified on the basis of the readjusted torque M ta t S ambaiich to obtain an improved estimate for the slope ⁇ .
  • This improved estimate for the Gradient ⁇ can then be used, for example, as the basis for subsequent activation of the electric motor to assist in starting on the mountain and / or when driving uphill.
  • Another way to use the improved estimate for the slope ⁇ is to determine the deviation to the first estimate to account for this deviation in the subsequent slope determination.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the situation in which the inventive anti-rollback function of the electric motor of a bicycle is activated.
  • FIG. 2 shows a flowchart of the method for modifying the first estimated value for the total mass m on the basis of the actual drive torque actually determined by regulation.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the method for modifying the first estimated value for the slope ⁇ based on the actual drive torque determined by control
  • FIG. 1 an electric bicycle 1 is shown on a slope 2 with the slope ⁇ . Accordingly affects the electric bicycle 1, the downhill force F H
  • F H mg-sin (a) where m is the total mass of the bike with driver and luggage and g is the gravitational acceleration.
  • the driver of the electric bicycle 1 has stopped on slope 2.
  • the slope angle ⁇ can be detected, for example, with the aid of an inclination sensor or a barometric pressure sensor, or else with the aid of an acceleration sensor which calculates the incline. If the driver now releases the brake, the bicycle 1 rolls at least minimally backwards due to the downhill force F H.
  • this backward rolling is detected, preferably with the aid of a sensor that is already part of the equipment of the electric bicycle 1, such as a high-resolution speed sensor that can distinguish between forward and reverse rollers, a sensor that measures the pedal rotation, or an engine speed sensor ,
  • a sensor that is already part of the equipment of the electric bicycle 1 such as a high-resolution speed sensor that can distinguish between forward and reverse rollers, a sensor that measures the pedal rotation, or an engine speed sensor
  • the activation of the anti-rollback function can also be linked to other conditions, for example, that the pitch angle ⁇ must be greater than a predetermined critical angle.
  • initial torque M to catch a torque value can be determined, for example, which has been detected just before the stopping of a torque sensor of the electric bicycle.
  • each electric bicycle is equipped with such a torque sensor to detect the force transmitted by the driver and the electric motor to the rear wheel.
  • control process is significantly shortened when the initial torque M to catch on the basis of the transmission ratio i, the current terrain gradient ⁇ and a value for the total mass of the bicycle with rider and luggage m is detected, namely on the basis of the functional relationship
  • the parameters, gear ratio i, current terrain gradient ⁇ and total mass m, are detected, determined or specified during the journey preceding the stopping on a slope.
  • the transmission ratio i can be easily determined based on the driver's speed and the speed v.
  • the electric motor with the initial torque M is applied to catch as soon as a reverse rolling is detected on a slope.
  • a control loop that modifies this initial torque M to start then ensures that the bike 1 comes to a standstill.
  • the applied torque M ta t S is measured in order to improve the estimated value of the total mass m. This procedure is illustrated by the flowchart of FIG.
  • the real system ie the control process of the anti-rollback control of the electric motor, determines the torque M ta t S ambaiich required to actually bring the bike to a standstill.
  • the value thus determined for the total mass can be based not only on the next anti-rollback control but also on the control of the electric motor for individual assistance of the driver when driving uphill.
  • it can be used to characterize the driver, for example, to distinguish between different drivers and to control the electric motor in support mode to the needs of each driver.
  • an estimated value for the terrain slope ⁇ is determined, so that it is possible to dispense with a separate inclination sensor.
  • the determination of the initial torque M at the beginning of a predetermined value for the total mass m is based.
  • the average force exerted by the driver and the electric motor at constant speed v is also determined or the corresponding torque M.
  • the electric motor with the initial torque M is applied to catch as soon as a reverse rolling is detected on a slope.
  • a control loop that modifies this initial torque M to start then ensures that the bike 1 comes to a standstill.
  • the applied torque M ta t S ambaiich measured to improve the estimated value for the terrain slope ⁇ . This procedure is illustrated by the flowchart of FIG.
  • the slope value thus determined can be used, for example, to adapt the assist mode of the engine control when driving uphill.
  • the deviation between the first estimate and the modified value for the slope ⁇ can be considered below in the estimation of the slope.
  • FIG 4 illustrates the incorporation of the anti-rollback function 121 described above into the control device 10 of an electric bicycle and the interaction of the anti-rollback function 121 with the sensor system 20 and the electric motor 30 of the electric bicycle.
  • electric bicycles are equipped with a number of sensors 20 for monitoring bicycle movement and motor drive function.
  • This sensor equipment usually includes a speed sensor, a driver speed / engine speed sensor and a torque sensor.
  • the speed sensor is a high resolution sensor that can distinguish between forward and reverse scrolls.
  • the bicycle may still be equipped with an acceleration sensor, a tilt sensor and / or a sensor that detects the pedal rotation.
  • the sensor signals are supplied to the control device 10, which comprises an evaluation device 1 1 for the sensor signals.
  • the control device 10 Based on the sensor signals, a backward rolling of the bicycle is detected here and it is checked whether this backward rolling is gradient-dependent in order to activate the anti-rollback function 121 in this case.
  • the evaluation unit 1 1 determines based on the driver / engine speed and the speed of the current transmission ratio. Depending on the sensor The evaluation unit 11 can also calculate a first estimated value for the total mass or the current terrain slope. Finally, the evaluation unit 1 1 still determines an initial torque M An fan g for driving the electric motor 30 when the anti-rollback function 121 is activated.
  • the control device 10 usually comprises a plurality of different control functions 12 for the electric motor 30 in order to meet different requirements. In most cases, the user can choose between individual control modes 12 in order to adapt the assistance power of the electric motor 30 to his needs and the respective route. According to the invention these
  • Control modes 12 supplemented by the anti-rollback function 121, which is activated automatically, but only if a gradient-induced backward rolling of the bicycle is detected.
  • the anti-rollback function first controls the electric motor 30 with the initial torque M to start.
  • the anti-rollback function 121 comprises a control circuit for regulating the engine torque to a torque M tat - sumbleiich, wherein the speed v of the electric bicycle is equal to zero.
  • the evaluation unit 11 of the control function can be equipped with means for calculating a first estimated value for the total mass m of the electric bicycle on the basis of the evaluated sensor information.
  • the evaluation unit 1 1 calculates the initial torque M to catch on the basis of this first estimation value m and the evaluated sensor information.
  • the evaluation device 11 of the control device 10 can also be equipped with means for calculating a first estimate for the terrain gradient ⁇ on the basis of the evaluated sensor information.
  • the initial torque M An f ang is calculated on the basis of this first estimated value ⁇ and the evaluated sensor information.

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Abstract

The present invention proposes a method for automatically driving the electric motor of a bicycle (1), the method being intended to facilitate pausing, stopping and starting in the upward direction on a slope (2) for the user. The anti-rollback function of the invention is activated automatically if the bicycle is on a slope or if a gradient-induced rolling back of the bicycle (1) is detected. In this case the electric motor is driven and controlled in such a manner that the downhill force (FH) is compensated by the propulsive force (FDrive) of the motor to the largest possible extent, so that the electric bicycle (1) comes to a stop, i.e. the velocity (v) of the electric bicycle is equal to zero.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zum automatischen Ansteuern des Elektromotors eines Fahrrads und entsprechende Steuervorrichtung  Method for automatically controlling the electric motor of a bicycle and corresponding control device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Ansteuern des Elektromotors eines Fahrrads, das dem Benutzer das Handling seines Elektrofahrrads insbesondere in bergigem Gelände erleichtern soll, sowie eine entsprechende Steuervorrichtung. The invention relates to a method for automatically controlling the electric motor of a bicycle, which should facilitate the user handling of his electric bicycle, especially in mountainous terrain, and a corresponding control device.
Elektrofahrräder sind aufgrund des Motors und des Akkus in der Regel schwerer als vergleichbare Standardfahrräder. Dementsprechend erfordern Elektrofahrräder eine erhöhte Antriebskraft, was sich insbesondere beim Anfahren am Hang bemerkbar macht. Elektrofahrräder erfordern aber auch eine größere Brems- und Haltekraft, um das Fahrrad beim Stehen am Hang zu halten. Ein unkontrolliertes Rückwärtsrollen stellt eine Gefährdung der Verkehrsteilnehmer dar und ist deshalb unbedingt zu vermeiden. Dabei gerät das Fahrrad sehr schnell in eine instabile Lage, beispielsweise durch Verdrehen des Lenkers, die - aufgrund des relativ hohen Eigengewichts des Elektrofahrrads - nur mit einem vergleichsweise hohen Kraftaufwand korrigiert werden kann. Beim Umfallen können neben anderen kostenintensiven Komponenten auch die empfindlichen Antriebskomponenten des Elektrofahrrads beschädigt werden. Außerdem erfordert das Wiederaufstellen eines Elektrofahrrads ebenfalls einen vergleichsweise hohen Kraftaufwand. Offenbarung der Erfindung Electric bicycles are usually heavier than comparable standard bicycles due to the engine and the battery. Accordingly, electric bicycles require increased driving force, which is particularly noticeable when starting on a slope. But electric bikes also require a greater braking and holding power to hold the bike when standing on a slope. An uncontrolled backward rolling represents a danger to the road users and is therefore to be avoided. The bike gets very quickly in an unstable position, for example by turning the handlebar, which - due to the relatively high weight of the electric bicycle - can only be corrected with a relatively high force. When falling over can be damaged in addition to other costly components and the sensitive drive components of the electric bicycle. In addition, the re-installation of an electric bicycle also requires a relatively high effort. Disclosure of the invention
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum automatischen Ansteuern des Elektromotors eines Fahrrads vorgeschlagen, das dem Benutzer das Anhalten, Halten und Anfahren am Hang in ansteigender Richtung erleichtern soll. The present invention proposes a method for automatically controlling the electric motor of a bicycle, which is intended to make it easier for the user to stop, stop and start on a slope in the ascending direction.
Dazu wird erfindungsgemäß zunächst detektiert, ob das Fahrrad am Hang steht oder gefällebedingt rückwärts rollt. Wenn dies der Fall ist, wird eine sogenannte Anti-Rollback Funktion aktiviert, bei der der Elektromotor des Fahrrads so angesteuert und geregelt wird, dass die Hangabtriebskraft FH durch die Antriebskraft des Elektromotors FAntrieb weitestgehend kompensiert wird, so dass das Fahrrad steht, d.h. so dass die Geschwindigkeit des Fahrrads v=0. For this purpose, according to the invention, it is first detected whether the bicycle is on a slope or rolls backward as a result of falls. If this is the case, a so-called anti-rollback function is activated, in which the electric motor of the bicycle is controlled and regulated so that the downhill force F H by the driving force of the electric motor F to drive b is largely compensated, so that the bike is , ie the speed of the bike v = 0.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Steuerung des Elektromotors eines Fahrrads mit einer Anti-Rollback Funktion auszustatten, die automatisch aktiviert und an die spezifische Situation, insbesondere die aktuelle Steigung und das Gesamtgewicht des Fahrrads mit Fahrer und Gepäck, angepasst wird. Diese Anti-Rollback Funktion verhindert nicht nur ein Rückwärtsrollen des Fahrrads, indem die Hangabtriebskraft durch geregeltes Ansteuern des Elektromotors kompensiert wird. Sie führt auch zu einer deutlichen Entlastung des Fahrers beim Anfahren am Berg, da das Fahrrad nach dem Lösen der Bremse - wenn überhaupt - nur leicht zurückrollen kann. The invention is based on the idea to provide the control of the electric motor of a bicycle with an anti-rollback function, which is automatically activated and adapted to the specific situation, in particular the current slope and the total weight of the bicycle with driver and luggage. This anti-rollback function not only prevents the bicycle from rolling backwards by compensating for the downhill power by controlling the electric motor in a controlled manner. It also leads to a significant relief of the driver when starting on the mountain, since the bike after releasing the brake - if at all - can only roll back slightly.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf Sensorinformationen, die in der Regel bereits zur Verfügung stehen, da Elektrofahrräder funktionsbedingt mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet sind. The method according to the invention is based on sensor information that is usually already available since electric bicycles are equipped with a number of sensors for functional reasons.
So können beispielsweise ein hochauflösender Geschwindigkeitssensor, der zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrollen unterscheiden kann, oder ein Sensor, der die Pedalumdrehung misst, und auch ein Motordrehzahlsensor Informationen über ein etwaiges Rückwärtsrollen des Elektrofahrrads liefern.  For example, a high resolution speed sensor that can distinguish between forward and reverse scrolls, or a sensor that measures pedal rotation, and also an engine speed sensor provide information about whether or not the electric bicycle is backward rolling.
Grundsätzlich kann der Elektromotor des Fahrrads bei der erfindungsgemäßen Aktivierung der Anti-Rollback Funktion mit irgendeinem Anfangsdrehmoment angesteuert werden, um dieses Anfangsdrehmoment dann im anschließenden Re- gelprozess so nachzuregeln, dass das Fahrrad zum Stillstand kommt, also v=0. Der Regelprozess kann jedoch deutlich verkürzt werden, wenn der Elektromotor bei Aktivierung der Anti-Rollback Funktion mit einem Anfangsdrehmoment MAnfang angesteuert wird, das auf der Basis des aktuellen Übersetzungsverhältnisses i, der aktuellen Geländesteigung α und eines Werts m für die Gesamtmasse des Fahrrads mit Fahrer und Gepäck bestimmt wird. Ausgehend von der Annahme, dass die Antriebskraft FAntrieb genauso groß sein soll wie die Hangabtriebskraft FH, ergibt sich für MAnfang der funktionale Zusammenhang m-g-sin(a) = 2ττ- MAnfang / i-u wobei g die Gravitationsbeschleunigung und u der Radumfang ist. In principle, when the anti-rollback function is activated according to the invention, the electric motor of the bicycle can be activated with any initial torque in order to then readjust this initial torque in the subsequent control process so that the bicycle comes to a standstill, ie v = 0. However, the control process can be significantly shortened when the electric motor is activated upon activation of the anti-rollback function with an initial torque M to capture, on the basis of the current speed ratio i, the current terrain gradient α and a value of m is the total mass of the bicycle with rider and luggage is determined. Starting from the assumption that the driving force F to drive should be as large as the slope force F H, the result for M to catch the functional relationship mg-sin (a) = 2ττ- M fang / IU of where g is the gravitational acceleration and u the wheel circumference is.
Auch bei der Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang können vorteilhafterweise Sensorinformationen genutzt werden, die ohnehin zur Verfügung stehen. So wird in einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand vonAlso in the determination of the initial torque M An f ang advantageously sensor information can be used, which are available anyway. Thus, in a first variant of the method according to the invention on the basis of
Sensorinformationen zunächst ein erster Schätzwert für die Gesamtmasse m ermittelt, und zwar während der Fahrt bergauf. Dieser Schätzung liegt die Annahme zugrunde, dass bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ein Kräftegleichgewicht vorliegt und sich die Gesamtmasse m aus dem funktionalen Zusam- menhang m-g-sin(a) = 2ττ- M / i-u ergibt. Deshalb wird beispielsweise mit Hilfe eines Beschleunigungssensors die aktuelle Geländesteigung α erfasst. Außerdem wird mit Hilfe eines Geschwindigkeitssensors die Geschwindigkeit v erfasst. Der durchschnittliche Kraftaufwand von Fahrer und Elektromotor bei gleichbleibender Geschwindigkeit v bzw. das entsprechende Drehmoment M kann mit Hilfe eines Drehmomentsensors ermittelt werden. Aus den Informationen des Geschwindigkeitssensors und eines Fah- rerdrehzahl-/Motordrehzahlsensors wird schließlich noch das aktuelle Übersetzungsverhältnis i ermittelt. Sensor information first determined a first estimate of the total mass m, while driving uphill. This estimation is based on the assumption that, given a constant velocity v, there is an equilibrium of forces and the total mass m results from the functional relationship m-g-sin (a) = 2ττ-M / i-u. Therefore, for example, with the aid of an acceleration sensor, the current terrain slope α is detected. In addition, the speed v is detected by means of a speed sensor. The average force of the driver and electric motor at constant speed v and the corresponding torque M can be determined by means of a torque sensor. From the information of the speed sensor and a driver speed / engine speed sensor, finally, the current transmission ratio i is determined.
Auf der Basis des so ermittelten ersten Schätzwerts der Gesamtmasse m wird dann ein Anfangsdrehmoment MAnfang bestimmt, mit dem der Elektromotor angesteuert wird, um das Elektrofahrrad nach dem Anhalten am Hang im Stillstand zu halten. Wie bereits erwähnt, wird das Anfangsdrehmoments MAnfang des Elektromotors dann erfindungsgemäß auf ein Drehmoment MtatSächiich geregelt, bei dem das Fahrrad tatsächlich steht, d.h. die Geschwindigkeit des Fahrrads v=0. Der erste Schätzwert der Gesamtmasse m kann dann auf der Basis des nachgeregelten Drehmoments MtatSächiich modifiziert werden, um einen besseren Schätzwert für die Gesamtmasse m zu ermitteln. Vorteilhafterweise wird dieser verbesserte Schätzwert für die Gesamtmasse m der nachfolgenden Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors zugrunde gelegt, insbesondere der Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang- Der verbesserte Schätzwert der Gesamtmasse m kann aber auch ansonsten bei der Ansteuerung des Elektromotors berücksichtigt werden, beispielsweise bei der Unterstützung des Fahrers beim Bergauffahren aber auch beim Bremsen. On the basis of the thus determined first estimate of the total mass m, an initial torque M An f ang is then determined, with which the electric motor is controlled in order to keep the electric bicycle after stopping on a slope at a standstill. As already mentioned, the initial torque M An fan g of the electric motor is then according to the invention controlled to a torque M ta t S ächiich in which the bicycle is actually, ie the speed of the bicycle v = 0. The first estimated value of the total mass m can then be modified on the basis of the readjusted torque M ta t S ächiich to determine a better estimate of the total mass m. Advantageously, this improved estimate of the total mass m is based on the subsequent anti-rollback control of the electric motor, in particular the determination of the initial torque M to start Assistance of the driver when driving uphill but also when braking.
Bei einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gewicht des Fahrers und etwaigen Gepäcks abgefragt, um einen Wert für die Gesamtmasse m zu ermitteln. Dazu muss die Steuerung des Elektromotors über ein HMI (human machine interface) mit Dateneingabemöglichkeiten verfügen. Bei dieser Variante kann auf einen Sensor zum Erfassen der Geländesteigung α verzichtet werden, da anhand von Sensorinformationen, die während der Fahrt erfasst werden, ein Schätzwert für die Steigung α ermittelt wird. Auch dieser Schätzung liegt die Annahme zugrunde, dass bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ein Kräftegleichgewicht vorliegt und sich die Steigung α aus dem funktionalen Zusammenhang m-g-sin(a) = 2ττ- M / i-u ergibt. Auf der Basis des so ermittelten ersten Schätzwerts für die Steigung α und dem vorgegebenen Wert der Gesamtmasse m wird dann ein Anfangsdrehmoment MAnfang bestimmt, mit dem der Elektromotor angesteuert wird, um das Elekt- rofahrrad nach dem Anhalten am Hang im Stillstand zu halten. Dieses Anfangsdrehmoments MAnfang des Elektromotors wird dann solange nachgeregelt, bis das Fahrrad tatsächlich steht, d.h. die Geschwindigkeit des Fahrrads v=0. In a second variant of the method according to the invention, the weight of the driver and any luggage is queried in order to determine a value for the total mass m. For this, the control of the electric motor must have an HMI (human machine interface) with data input options. In this variant, it is possible to dispense with a sensor for detecting the terrain gradient α, since an estimated value for the gradient α is determined on the basis of sensor information acquired during the journey. This estimation is also based on the assumption that, given a constant velocity v, there is an equilibrium of forces and the slope α results from the functional relationship mg-sin (a) = 2ττ-M / iu. An initial torque M is then determined in fishing on the basis of the thus determined first estimated value for the gradient α and the predetermined value of the total mass m, with which the electric motor is controlled to keep the elec- rofahrrad after stopping on a slope at a standstill. This initial torque M at the beginning of the electric motor is then readjusted until the bicycle is actually stationary, ie the speed of the bicycle v = 0.
Vorteilhafterweise wird der erste Schätzwert für die Steigung α auf der Basis des nachgeregelten Drehmoments MtatSächiich modifiziert, um einen verbesserten Schätzwert für die Steigung α zu erhalten. Dieser verbesserte Schätzwert für die Steigung α kann dann beispielsweise der nachfolgenden Ansteuerung des Elektromotors zur Unterstützung beim Anfahren am Berg und/oder beim Bergauffahren zugrunde gelegt werden. Advantageously, the first estimated value for the slope α is modified on the basis of the readjusted torque M ta t S ächiich to obtain an improved estimate for the slope α. This improved estimate for the Gradient α can then be used, for example, as the basis for subsequent activation of the electric motor to assist in starting on the mountain and / or when driving uphill.
Eine andere Möglichkeit zur Nutzung des verbesserten Schätzwerts für die Steigung α besteht darin, die Abweichung zum ersten Schätzwert zu bestimmen, um diese Abweichung bei der nachfolgenden Steigungsermittlung zu berücksichtigen.  Another way to use the improved estimate for the slope α is to determine the deviation to the first estimate to account for this deviation in the subsequent slope determination.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. As already discussed above, there are various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to the independent claims and on the other hand to the following description of embodiments of the invention with reference to FIGS.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Situation, in der die erfindungsgemäße Anti-Rollback Funktion des Elektromotors eines Fahrrads aktiviert wird. Fig. 1 shows a schematic representation of the situation in which the inventive anti-rollback function of the electric motor of a bicycle is activated.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Modifizierung des ersten Schätzwerts für die Gesamtmasse m auf der Grundlage des durch Regelung ermittelten tatsächlichen Antriebsdrehmoments Mtatsächlich- 2 shows a flowchart of the method for modifying the first estimated value for the total mass m on the basis of the actual drive torque actually determined by regulation.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Modifizierung des ersten Schätzwerts für die Steigung α auf der Grundlage des durch Regelung ermittelten tatsächlichen Antriebsdrehmoments3 shows a flowchart of the method for modifying the first estimated value for the slope α based on the actual drive torque determined by control
Mtatsächlich- Mtatsächlich-
Fig. 4 zeigt das Blockdiagramm einer Steuervorrichtung mit der erfindungsgemäßen Anti-Rollback Funktion. Ausführungsformen der Erfindung 4 shows the block diagram of a control device with the anti-rollback function according to the invention. Embodiments of the invention
In Fig. 1 ist ein Elektrofahrrad 1 an einem Hang 2 mit der Steigung α dargestellt. Dementsprechend wirkt auf das Elektrofahrrad 1 die Hangabtriebskraft FH In Fig. 1, an electric bicycle 1 is shown on a slope 2 with the slope α. Accordingly affects the electric bicycle 1, the downhill force F H
FH = m-g-sin(a) wobei m die Gesamtmasse des Fahrrads mit Fahrer und Gepäck ist und g die Gravitationsbeschleunigung. F H = mg-sin (a) where m is the total mass of the bike with driver and luggage and g is the gravitational acceleration.
Der Fahrer des Elektrofahrrads 1 hat am Hang 2 angehalten. Die Hangneigung α kann beispielsweise mit Hilfe eines Neigungssensors oder eines barometrischen Drucksensors erfasst werden oder auch mit Hilfe eines Beschleunigungssensors, der die Steigung berechnet. Wenn der Fahrer nun die Bremse loslässt, rollt das Fahrrad 1 aufgrund der Hangabtriebskraft FH zumindest minimal rückwärts. Erfindungsgemäß wird dieses Rückwärtsrollen detektiert, und zwar bevorzugt mit Hilfe eines Sensors, der ohnehin zur Ausstattung des Elektrofahrrads 1 gehört, wie z.B. ein hochauflösender Geschwindigkeitssensor, der zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrollen unterscheiden kann, ein Sensor, der die Pedalumdrehung misst, oder auch ein Motordrehzahlsensor. Durch geeignete Kombination von Sensorinformationen sollte außerdem sichergestellt werden, dass das Sensorsignal tatsächlich auf ein Rückwärtsrollen zurückzuführen ist und keine anderen Ursachen hat, wie beispielsweise ein Rückwärtsschieben oder ein Spielen mit den Pedalen. The driver of the electric bicycle 1 has stopped on slope 2. The slope angle α can be detected, for example, with the aid of an inclination sensor or a barometric pressure sensor, or else with the aid of an acceleration sensor which calculates the incline. If the driver now releases the brake, the bicycle 1 rolls at least minimally backwards due to the downhill force F H. According to the invention, this backward rolling is detected, preferably with the aid of a sensor that is already part of the equipment of the electric bicycle 1, such as a high-resolution speed sensor that can distinguish between forward and reverse rollers, a sensor that measures the pedal rotation, or an engine speed sensor , By a suitable combination of sensor information it should also be ensured that the sensor signal is actually due to a backward roll and has no other causes, such as a backward pushing or playing with the pedals.
Sobald ein Rückwärtsrollen am Hang erkannt wird, wird erfindungsgemäß automatisch eine Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors aktiviert, die dafür sorgt, dass die Antriebskraft des Elektromotors FAntneb der Hangabtriebskraft FH entgegenwirkt und diese weitestgehend kompensiert, so dass As soon as a rolling backwards is detected on a slope, according to the invention automatically activates an anti-rollback driving the electric motor, which ensures that the driving force of the electric motor F counteracts At tne b the slope force F H and this largely compensated so that
FAntrieb = FH FAntrieb = FH
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Aktivierung der Anti-Rollback Funktion auch noch an weitere Bedingungen geknüpft werden kann, beispielsweise, dass der Steigungswinkel α größer als ein vorgegebener Grenzwinkel sein muss. Bei Aktivierung der Anti-Rollback Funktion wird der Elektromotor zunächst mit einem Anfangsdrehmoment MAnfang angesteuert, mit dem eine Antriebskraft FAntriebIt should be noted that the activation of the anti-rollback function can also be linked to other conditions, for example, that the pitch angle α must be greater than a predetermined critical angle. Upon activation of the anti-rollback function of the electric motor is initially driven with an initial torque M to start, with which a drive force F to drive
•"Antrieb — 2ΤΤ- MAnfang / l'U erzeugt wird, wobei i das Übersetzungsverhältnis ist und u der Radumfang. • "Drive - 2ΤΤ- M to catch / l'U is generated, where i is the transmission ratio of the wheel circumference and u.
Dieses Anfangsdrehmoment MAnfang wird dann in einer Regelschleife solange modifiziert, bis FAntrieb = FH und das Fahrrad 1 steht bzw. die Geschwindigkeit v des Fahrrads 1 gleich Null ist. This initial torque M to start is then modified in a control loop until F to drive = F H and the bike is 1 or the speed v of the bicycle 1 is equal to zero.
Als Anfangsdrehmoment MAnfang kann beispielsweise ein Drehmomentwert bestimmt werden, der kurz vor dem Anhalten von einem Drehmomentsensor des Elektrofahrrads erfasst worden ist. In der Regel ist jedes Elektrofahrrad mit einem solchen Drehmomentsensor ausgestattet, um die Kraft zu erfassen, die der Fahrer und der Elektromotor auf das Hinterrad übertragen. As initial torque M to catch a torque value can be determined, for example, which has been detected just before the stopping of a torque sensor of the electric bicycle. In general, each electric bicycle is equipped with such a torque sensor to detect the force transmitted by the driver and the electric motor to the rear wheel.
Jedoch wird der Regelprozess deutlich verkürzt, wenn das Anfangsdrehmoment MAnfang auf der Basis des Übersetzungsverhältnisses i, der aktuellen Geländesteigung α und eines Werts für die Gesamtmasse des Fahrrads mit Fahrer und Gepäck m ermittelt wird, und zwar unter Zugrundelegung des funktionalen Zusammenhangs However, the control process is significantly shortened when the initial torque M to catch on the basis of the transmission ratio i, the current terrain gradient α and a value for the total mass of the bicycle with rider and luggage m is detected, namely on the basis of the functional relationship
FAntrieb = FH FAntrieb = FH
d.h. 2π- MAnfang / i-u = m-g-sin(a) ie 2π- M to catch / iu = mg sin (a)
Die Parameter, Übersetzungsverhältnis i, aktuelle Geländesteigung α und Gesamtmasse m, werden während der Fahrt, die dem Anhalten am Hang vorausgeht, erfasst, ermittelt oder vorgegeben. So kann beispielsweise das Übersetzungsverhältnis i einfach anhand der Fahrerdrehzahl und der Geschwindigkeit v bestimmt werden. The parameters, gear ratio i, current terrain gradient α and total mass m, are detected, determined or specified during the journey preceding the stopping on a slope. Thus, for example, the transmission ratio i can be easily determined based on the driver's speed and the speed v.
Bei einer ersten Variante zur Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang wird die Geländesteigung α mit Hilfe eines eigens dafür vorgesehenen Neigungssensors erfasst, während für die Gesamtmasse m ein Schätzwert ermittelt wird. Dazu wird während der Fahrt bergauf der durchschnittliche Kraftaufwand von Fah- rer und Elektromotor bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ermittelt bzw. das entsprechende Drehmoment M. Ausgehend von der Annahme, dass bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ein Kräftegleichgewicht vorliegt, kann aufgrund des funktionalen Zusammenhangs m-g-sin(a) = 2ττ- M / i-u eine erste Schätzung der Gesamtmasse m vorgenommen werden. Dieser Schätzwert kann dann der Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang für die Anti-Rollback Ansteuerung zugrunde gelegt werden. In a first variant for determining the initial torque M to start the terrain slope α is detected by means of a dedicated inclination sensor, while an estimated value is determined for the total mass m. For this purpose, while driving, the average effort of driving Based on the assumption that there is an equilibrium of forces at constant speed v, a first estimate of the. can be given on the basis of the functional relationship mg-sin (a) = 2ττ-M / iu Total mass m are made. This estimate can then start to be used as a basis for the anti-rollback control of the determination of the initial torque M.
Wie bereits erwähnt, wird der Elektromotor mit dem Anfangsdrehmoment MAnfang beaufschlagt, sobald ein Rückwärtsrollen am Hang detektiert wird. Ein Regelkreis, der dieses Anfangsdrehmoment MAnfang modifiziert, sorgt dann dafür, dass das Fahrrad 1 zum Stillstand kommt. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrrads 1 gleich Null ist, wird das anliegende Drehmoment MtatSächiich gemessen, um den Schätzwert für die Gesamtmasse m zu verbessern. Diese Vorgehensweise wird durch das Flussdiagram der Fig. 2 veranschaulicht. As already mentioned, the electric motor with the initial torque M is applied to catch as soon as a reverse rolling is detected on a slope. A control loop that modifies this initial torque M to start, then ensures that the bike 1 comes to a standstill. When the speed v of the bicycle 1 is zero, the applied torque M ta t S is measured in order to improve the estimated value of the total mass m. This procedure is illustrated by the flowchart of FIG.
Die Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang für die Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors beruht im hier dargestellten Fall auf den Sensorgrößen, Steigung α und aktuelles Übersetzungsverhältnis i, sowie einem Schätzwert für die Gesamtmasse m, der durch das beobachtende System, d.h. auf der Grundlage der während der Fahrt erfassten Sensorinformationen, ermittelt wird. The determination of the initial torque M to catch rests in the case shown here, on the sensor sizes of pitch α and actual gear ratio i for the anti-rollback driving the electric motor, and an estimated value for the total mass m, by the observing system, ie on the basis of detected during the ride sensor information.
Das reale System, d.h. der Regelprozess der Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors, ermittelt das Drehmoment MtatSächiich, das erforderlich ist, um das Fahrrad tatsächlich zum Stillstand zu bringen. The real system, ie the control process of the anti-rollback control of the electric motor, determines the torque M ta t S ächiich required to actually bring the bike to a standstill.
Durch Vergleich von MAnfang und MtatSächiich wird dann ein ΔΜ ermittelt, mit dem der erste Schätzwert für die Gesamtmasse m modifiziert wird, und zwar gemäß m_neu = m_alt + ΔΜ-c wobei By comparing M An f ang and M ta t S ächiich then a ΔΜ is determined with which the first estimated value for the total mass m is modified, according to m_new = m_alt + ΔΜ-c where
c = 2π / i-u-g-sin(a)  c = 2π / i-u-g-sin (a)
Der so ermittelte Wert für die Gesamtmasse kann nicht nur der nächsten Anti- Rollback Ansteuerung zugrunde gelegt werden sondern auch der Ansteuerung des Elektromotors zur individuellen Unterstützung des Fahrers beim Bergauffah- ren. Außerdem kann er zur Charakterisierung des Fahrers verwendet werden, beispielsweise um zwischen unterschiedlichen Fahrern zu unterscheiden und den Elektromotor im Unterstützungsmodus auf die Bedürfnisse des jeweiligen Fahrers abgestimmt anzusteuern. The value thus determined for the total mass can be based not only on the next anti-rollback control but also on the control of the electric motor for individual assistance of the driver when driving uphill. In addition, it can be used to characterize the driver, for example, to distinguish between different drivers and to control the electric motor in support mode to the needs of each driver.
Bei einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Schätzwert für die Geländesteigung α bestimmt, so dass auf einen gesonderten Neigungssensor verzichtet werden kann. Bei dieser Variante wird der Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang ein vorgegebener Wert für die Gesamtmasse m zugrundegelegt. Zur Ermittlung des Schätzwerts für die Geländesteigung α wird auch hier der durchschnittliche Kraftaufwand von Fahrer und Elektromotor bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ermittelt bzw. das entsprechende Drehmoment M. Ausgehend von der Annahme, dass bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ein Kräftegleichgewicht vorliegt, kann aufgrund des funktionalen Zusammenhangs m-g-sin(a) = 2ττ- M / i-u eine erste Schätzung der Steigung α vorgenommen werden. Dieser Schätzwert kann dann der Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang für die Anti- Rollback Ansteuerung zugrunde gelegt werden. In a second variant of the method according to the invention, an estimated value for the terrain slope α is determined, so that it is possible to dispense with a separate inclination sensor. In this variant, the determination of the initial torque M at the beginning of a predetermined value for the total mass m is based. To determine the estimated value for the terrain slope α, the average force exerted by the driver and the electric motor at constant speed v is also determined or the corresponding torque M. Starting from the assumption that there is an equilibrium of forces at the same speed v, due to the functional relationship mg -sin (a) = 2ττ- M / iu a first estimate of the slope α are made. This estimate can then start on the anti-rollback control are the basis for the determination of the initial torque M.
Wie bereits erwähnt, wird der Elektromotor mit dem Anfangsdrehmoment MAnfang beaufschlagt, sobald ein Rückwärtsrollen am Hang detektiert wird. Ein Regelkreis, der dieses Anfangsdrehmoment MAnfang modifiziert, sorgt dann dafür, dass das Fahrrad 1 zum Stillstand kommt. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrrads 1 gleich Null ist, wird das anliegende Drehmoment MtatSächiich gemessen, um den Schätzwert für die Geländesteigung α zu verbessern. Diese Vorgehensweise wird durch das Flussdiagram der Fig. 3 veranschaulicht. As already mentioned, the electric motor with the initial torque M is applied to catch as soon as a reverse rolling is detected on a slope. A control loop that modifies this initial torque M to start, then ensures that the bike 1 comes to a standstill. When the speed v of the bicycle 1 is equal to zero, the applied torque M ta t S ächiich measured to improve the estimated value for the terrain slope α. This procedure is illustrated by the flowchart of FIG.
Die Bestimmung des Anfangsdrehmoments MAnfang für die Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors beruht im hier dargestellten Fall auf dem vorgegebenen Wert m für die Gesamtmasse, dem aktuellen Übersetzungsverhältnis i sowie einem Schätzwert für die Geländesteigung a, der durch das beobachtende System, d.h. auf der Grundlage der während der Fahrt erfassten Sensorinformationen, ermittelt wird. Das reale System, d.h. der Regelprozess der Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors, ermittelt das Drehmoment MtatSächiich, das erforderlich ist, um das Fahrrad tatsächlich zum Stillstand zu bringen. The determination of the initial torque M An f ang for the anti-rollback control of the electric motor in the case shown here based on the predetermined value m for the total mass, the current gear ratio i and an estimate for the terrain slope a, by the observing system, ie the basis of the sensor information detected while driving, is determined. The real system, ie the control process of the anti-rollback control of the electric motor, determines the torque M ta t S ächiich required to actually bring the bike to a standstill.
Durch Vergleich von MAnfang und MtatSächiich wird dann ein ΔΜ ermittelt, mit dem der erste Schätzwert für die Geländesteigung α modifiziert wird, und zwar gemäß a_neu = a_alt + ΔΜ-c wobei By comparing M An fang and M ta t S ächiich then a ΔΜ is determined, with which the first estimate for the terrain slope α is modified, according to a_neu = a_alt + ΔΜ-c where
c = 2π / i-u-g-m Der so ermittelte Steigungswert kann beispielsweise zur Anpassung des Unterstützungsmodus der Motorsteuerung bei Bergfahrten verwendet werden. Außerdem kann die Abweichung zwischen dem ersten Schätzwert und dem modifizierten Wert für die Steigung α im Folgenden bei der Schätzung der Steigung berücksichtigt werden.  c = 2π / i-u-g-m The slope value thus determined can be used, for example, to adapt the assist mode of the engine control when driving uphill. In addition, the deviation between the first estimate and the modified value for the slope α can be considered below in the estimation of the slope.
Fig. 4 veranschaulicht die Einbindung der voranstehend beschriebenen Anti- Rollback Funktion 121 in die Steuervorrichtung 10 eines Elektrofahrrads und das Zusammenwirken der Anti-Rollback Funktion 121 mit der Sensorik 20 und dem Elektromotor 30 des Elektrofahrrads. 4 illustrates the incorporation of the anti-rollback function 121 described above into the control device 10 of an electric bicycle and the interaction of the anti-rollback function 121 with the sensor system 20 and the electric motor 30 of the electric bicycle.
In der Regel sind Elektrofahrräder mit einer Reihe von Sensoren 20 zur Überwachung der Fahrradbewegung und Funktion des Motorantriebs ausgestattet. Diese Sensorausstattung umfasst gewöhnlich einen Geschwindigkeitssensor, einen Fahrerdrehzahl-/Motordrehzahlsensor und einen Drehmomentsensor. Vorteil- hafterweise handelt es sich bei dem Geschwindigkeitssensor um einen hochauflösenden Sensor, der zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrollen unterscheiden kann. Außerdem kann das Fahrrad noch mit einem Beschleunigungssensor, einem Neigungssensor und/oder einem Sensor ausgerüstet sein, der die Pedalumdrehung detektiert. In general, electric bicycles are equipped with a number of sensors 20 for monitoring bicycle movement and motor drive function. This sensor equipment usually includes a speed sensor, a driver speed / engine speed sensor and a torque sensor. Advantageously, the speed sensor is a high resolution sensor that can distinguish between forward and reverse scrolls. In addition, the bicycle may still be equipped with an acceleration sensor, a tilt sensor and / or a sensor that detects the pedal rotation.
Die Sensorsignale werden der Steuervorrichtung 10 zugeleitet, die eine Auswerteeinrichtung 1 1 für die Sensorsignale umfasst. Anhand der Sensorsignale wird hier ein Rückwärtsrollen des Fahrrads detektiert und überprüft, ob dieses Rückwärtsrollen gefällebedingt ist, um in diesem Fall die Anti-Rollback Funktion121 zu aktivieren. Die Auswerteeinheit 1 1 bestimmt anhand der Fahrer-/Motordrehzahl und der Geschwindigkeit das aktuelle Übersetzungsverhältnis. Je nach Sensor- ausstattung 20 kann die Auswerteeinheit 1 1 auch einen ersten Schätzwert für die Gesamtmasse oder die aktuelle Geländesteigung berechnen. Schließlich bestimmt die Auswerteeinheit 1 1 noch ein Anfangsdrehmoment MAnfang zur Ansteue- rung des Elektromotors 30, wenn die Anti-Rollback Funktion 121 aktiviert wird. The sensor signals are supplied to the control device 10, which comprises an evaluation device 1 1 for the sensor signals. Based on the sensor signals, a backward rolling of the bicycle is detected here and it is checked whether this backward rolling is gradient-dependent in order to activate the anti-rollback function 121 in this case. The evaluation unit 1 1 determines based on the driver / engine speed and the speed of the current transmission ratio. Depending on the sensor The evaluation unit 11 can also calculate a first estimated value for the total mass or the current terrain slope. Finally, the evaluation unit 1 1 still determines an initial torque M An fan g for driving the electric motor 30 when the anti-rollback function 121 is activated.
Die Steuervorrichtung 10 umfasst in der Regel mehrere unterschiedliche Steuerfunktionen 12 für den Elektromotor 30, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Meist kann der Benutzer zwischen einzelnen Steuermodi 12 wählen, um die Unterstützungsleistung des Elektromotors 30 an seine Bedürfnis- se und die jeweilige Fahrstrecke anzupassen. Erfindungsgemäß werden dieseThe control device 10 usually comprises a plurality of different control functions 12 for the electric motor 30 in order to meet different requirements. In most cases, the user can choose between individual control modes 12 in order to adapt the assistance power of the electric motor 30 to his needs and the respective route. According to the invention these
Steuermodi 12 durch die Anti-Rollback Funktion 121 ergänzt, die automatisch aktiviert wird, aber immer nur dann, wenn ein gefällebedingtes Rückwärtsrollen des Fahrrads detektiert wird. Control modes 12 supplemented by the anti-rollback function 121, which is activated automatically, but only if a gradient-induced backward rolling of the bicycle is detected.
In diesem Fall steuert die Anti-Rollback Funktion den Elektromotor 30 zunächst mit dem Anfangsdrehmoment MAnfang an. Die Anti-Rollback Funktion 121 umfasst einen Regelkreis zum Regeln des Motordrehmoments auf ein Drehmoment Mtat- sächiich, bei dem die Geschwindigkeit v des Elektrofahrrads gleich Null ist. In this case, the anti-rollback function first controls the electric motor 30 with the initial torque M to start. The anti-rollback function 121 comprises a control circuit for regulating the engine torque to a torque M tat - sächiich, wherein the speed v of the electric bicycle is equal to zero.
Wie bereits erwähnt, kann die Auswerteeinheit 1 1 der Steuerfunktion mit Mitteln zum Berechnung eines ersten Schätzwerts für die Gesamtmasse m des Elektrofahrrads auf der Grundlage der ausgewerteten Sensorinformationen ausgestattet sein. In diesem Fall berechnet die Auswerteeinheit 1 1 das Anfangsdrehmoment MAnfang auf der Grundlage dieses ersten Schätzwerts m und der ausgewerteten Sensorinformationen. Vorteilhafterweise sind dann auch Mittel zum Vergleichen der Drehmomente MAnfang und MtatSächiich vorgesehen, die beispielhaft in der Anti- Rollback Funktion 121 der Steuervorrichtung 10 lokalisiert sein können, genauso wie Mittel zum Modifizieren des ersten Schätzwerts für die Gesamtmasse m unter Berücksichtigung von ΔΜ = MAnfang - MtatSächiich-As already mentioned, the evaluation unit 11 of the control function can be equipped with means for calculating a first estimated value for the total mass m of the electric bicycle on the basis of the evaluated sensor information. In this case, the evaluation unit 1 1 calculates the initial torque M to catch on the basis of this first estimation value m and the evaluated sensor information. Advantageously, means for comparing the torques M An fan g and M ta t S ächiich are then provided, which may be located in the anti-rollback function 121 of the control device 10 by way of example, as well as means for modifying the first estimate for the total mass m below Consideration of ΔΜ = M beginning - M tatS ächiich-
Unter der Voraussetzung, dass die Gesamtmasse des Elektrofahrrads mit Fahrer und Gepäck bekannt ist, kann die Auswerteeinrichtung 1 1 der Steuervorrichtung 10 auch mit Mitteln zum Berechnung eines ersten Schätzwerts für die Geländesteigung α auf der Grundlage der ausgewerteten Sensorinformationen ausgestattet sein. In diesem Fall wird das Anfangsdrehmoment MAnfang auf der Grundlage dieses ersten Schätzwerts α und der ausgewerteten Sensorinformationen berechnet. Auch hier umfasst die Anti-Rollback Funktion 121 vorteilhafterweise Mit- tel zum Vergleichen der Drehmomente MAnfang und MtatSächiich und Mittel zum Modifizieren des ersten Schätzwerts für die Geländesteigung α unter Berücksichtigung von ΔΜ = MAnfang " Mtatsächlich- Assuming that the total mass of the electric bicycle with driver and baggage is known, the evaluation device 11 of the control device 10 can also be equipped with means for calculating a first estimate for the terrain gradient α on the basis of the evaluated sensor information. In this case, the initial torque M An f ang is calculated on the basis of this first estimated value α and the evaluated sensor information. Again, the anti-rollback function 121 advantageously includes tel for comparing the torque M to fan g and ta M t S ächiich and means for modifying the first estimate for the terrain slope α = considering ΔΜ M to catch "M did sächlich-

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum automatischen Ansteuern des Elektromotors eines Fahrrads am Berg, wenn ein gefällebedingtes Rückwärtsrollen des Fahrrads detektiert wird (Anti-Rollback Funktion), wobei der Elektromotor so angesteuert und geregelt wird, dass die Hangabtriebskraft FH durch die Antriebskraft des1 . A method for automatically driving the electric motor of a bicycle on the mountain, when a gradient-induced backward rolling of the bicycle is detected (anti-rollback function), wherein the electric motor is controlled and regulated so that the downhill force F H by the driving force of the
Elektromotors FAntrieb weitestgehend kompensiert wird, so dass die Geschwindigkeit des Fahrrads v=0. Electric motor F to drive is largely compensated, so that the speed of the bicycle v = 0.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor mit einem Anfangsdrehmoment MAnfang angesteuert wird, das auf der Basis des Übersetzungsverhältnisses i, der aktuellen Geländesteigung α und eines Werts m für die Gesamtmasse des Fahrrads mit Fahrer und Gepäck ermittelt wird, und dass der Elektromotor dann auf ein Drehmoment MtatSächiich geregelt wird, bei dem die Geschwindigkeit des Fahrrads v=0. 2. The method according to claim 1, characterized in that the electric motor is driven with an initial torque M to start, which is determined on the basis of the transmission ratio i, the current terrain slope α and a value m for the total mass of the bicycle with driver and luggage, and that the electric motor is then controlled to a torque M ta t S ächiich where the speed of the bicycle v = 0.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein erster Schätzwert für die Gesamtmasse m ermittelt wird, indem während der Fahrt bergauf 3. The method of claim 2, wherein a first estimate of the total mass m is determined by uphill while driving
• die aktuelle Geländesteigung α erfasst wird,  • the current terrain slope α is detected,
• die Geschwindigkeit v erfasst wird,  • the speed v is detected,
· der durchschnittliche Kraftaufwand von Fahrer und Elektromotor bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ermittelt wird und  · The average effort of driver and electric motor is determined at constant speed v and
• das aktuelle Übersetzungsverhältnis i ermittelt wird,  The current transmission ratio i is determined,
und bei dem auf der Basis dieses ersten Schätzwerts der Gesamtmasse m ein Anfangsdrehmoment MAnfang zur Ansteuerung des Elektromotors ermittelt wird. and in which, on the basis of this first estimated value of the total mass m, an initial torque M to start for controlling the electric motor is determined.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der erste Schätzwert der Gesamtmasse m auf der Basis des nachgeregelten Drehmoments MtatSächiich modifiziert wird, um einen besseren Schätzwert für die Gesamtmasse m zu ermitteln. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem dieser verbesserte Schätzwert für die Gesamtmasse m der nachfolgenden Anti-Rollback Ansteuerung des Elektromotors zugrunde gelegt wird. 4. The method of claim 3, wherein the first estimated value of the total mass m on the basis of the readjusted torque M ta t S ächiich modified to determine a better estimate of the total mass m. Method according to Claim 4, in which this improved estimated value for the total mass m is used as the basis for the subsequent anti-rollback actuation of the electric motor.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem dieser verbesserte Schätzwert für die Gesamtmasse m einer Ansteuerung des Elektromotors zur Unterstützung des Fahrers zugrunde gelegt wird. Method according to Claim 4, in which this improved estimated value for the total mass m is used as the basis for driving the electric motor to assist the driver.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein erster Schätzwert für die Steigung α ermittelt wird, indem während der Fahrt Method according to Claim 2, in which a first estimated value for the gradient α is determined while driving
• die Geschwindigkeit v erfasst wird,  • the speed v is detected,
• der durchschnittliche Kraftaufwand von Fahrer und Elektromotor bei gleichbleibender Geschwindigkeit v ermittelt wird,  The average effort of driver and electric motor is determined at constant speed v,
• das aktuelle Übersetzungsverhältnis i ermittelt wird und  • the current gear ratio i is determined and
• ein Wert für die Gesamtmasse m vorgegeben wird,  • a value for the total mass m is given,
und bei dem auf der Basis dieses ersten Schätzwerts der Steigung α ein Anfangsdrehmoment MAnfang zur Ansteuerung des Elektromotors ermittelt wird. and in which, on the basis of this first estimated value of the gradient α, an initial torque M Anf ang for controlling the electric motor is determined.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schätzwert der Steigung α auf der Basis des nachgeregelten Drehmoments MtatSächiich modifiziert wird, um einen verbesserten Schätzwert für die Steigung α zu erhalten. The method of claim 7, wherein the estimated value of the slope α is modified on the basis of the readjusted torque M ta t S e c h iic h to obtain an improved estimate for the slope α.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Abweichung dieses verbesserten Schätzwerts vom ersten Schätzwert für die Steigung α ermittelt wird, um diese Abweichung bei der nachfolgenden Steigungsermittlung zu berücksichtigen. Method according to Claim 8, in which the deviation of this improved estimated value from the first estimated value for the gradient α is determined in order to take this deviation into account in the subsequent slope determination.
0. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der verbesserte Schätzwert für die Steigung α einer Ansteuerung des Elektromotors zur Unterstützung beim An fahren am Berg und/oder beim Bergauffahren zugrunde gelegt wird. 0. The method of claim 8, wherein the improved estimated value for the slope α of a control of the electric motor for assistance in driving on the mountain and / or when driving uphill is used.
1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein gefällebedingtes Rückwärtsrollen des Fahrrads mit Hilfe eines Sensors an der Fahrerkurbel und/oder am Motor detektiert wird. Steuervorrichtung für den Elektromotor eines Fahrrads, umfassend eine Anti-Rollback Funktion zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , 1 . Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that a gradient-induced backward rolling of the bicycle by means of a sensor on the driver crank and / or on the engine is detected. Control device for the electric motor of a bicycle, comprising an anti-rollback function for carrying out a method according to one of claims 1 to 1 1,
• mit einer Auswerteeinheit für Sensorsignale, insbesondere für Sensorsignale, die Informationen über die Lage und Bewegung des Elektrofahrrads und Informationen über den Antrieb des Elektrofahr- rads liefern,  With an evaluation unit for sensor signals, in particular for sensor signals, which provide information about the position and movement of the electric bicycle and information about the drive of the electric bicycle,
• mit Mitteln zum automatischen Ansteuern des Elektromotors mit einem Anfangsdrehmoment MAnfang, wenn ein gefällebedingtes Rückwärtsrollen des Elektrofahrrads detektiert wird, und • means for automatically driving the electric motor with an initial torque M An fan g , when a fall-induced backward rolling of the electric bicycle is detected, and
• mit einem Regelkreis zum Regeln des Motordrehmoments auf ein Drehmoment MtatSächiich, bei dem die Geschwindigkeit v des Elektrofahrrads gleich Null ist. • having a control loop for controlling the engine torque to a torque M t S ta ächiich, wherein the velocity v of the electric bicycle is zero.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, Control device according to claim 12,
• mit Mitteln zum Berechnung eines ersten Schätzwerts für die Gesamtmasse m des Elektrofahrrads mit Fahrer und Gepäck auf der Grundlage der ausgewerteten Sensorinformationen und mit Mitteln zum Berechnen eines Anfangsdrehmoments MAnfang auf der Grundla ge dieses ersten Schätzwerts m und der ausgewerteten Sensorinformationen, With means for calculating a first estimated value for the total mass m of the electric bicycle with driver and baggage on the basis of the evaluated sensor information and with means for calculating an initial torque M An fan g on the basis of this first estimated value m and the evaluated sensor information,
• mit Mitteln zum Vergleichen der Drehmomente MAnfang und MtatSächiich und • with means for comparing the torques M An fan g and M ta t S ächiich and
• mit Mitteln zum Modifizieren des ersten Schätzwerts für die Gesamtmasse m unter Berücksichtigung von ΔΜ = MAnfang - MtatSächiich- With means for modifying the first estimated value for the total mass m taking into account ΔΜ = M An fan g -M tatS ächiich-
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, Control device according to claim 12,
• mit Mitteln zum Berechnung eines ersten Schätzwerts für die Geländesteigung α auf der Grundlage der ausgewerteten Sensorinformationen und mit Mitteln zum Berechnen eines Anfangsdrehmoments MAnfang auf der Grundlage dieses ersten Schätzwerts α und der ausgewerteten Sensorinformationen, With means for calculating a first estimate for the terrain slope α on the basis of the evaluated sensor information and with means for calculating an initial torque M A nf ang on the basis of this first estimated value α and the evaluated sensor information,
• mit Mitteln zum Vergleichen der Drehmomente MAnfang und MtatSächiich und • with means for comparing the torques M An f ang and M ta t S ächiich and
• mit Mitteln zum Modifizieren des ersten Schätzwerts für die Gelände Steigung α unter Berücksichtigung von ΔΜ = MAnfang - MtatSächiich- With means for modifying the first estimate for the terrain slope α taking into account ΔΜ = M An f ang -M tatS ächiich-
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