具有電驅動裝置的車輛、尤其電動自行車，以及用于運行這種車輛的方法與流程

本發明涉及一種能以肌力和/或踏板力運行的車輛、尤其電動自行車。本發明還涉及一種用于運行這種自行車的方法。

背景技術：

在高價值的電動自行車中通常使用轉矩傳感器用于檢測騎行者轉矩。之后在支持騎行者的期望時，通過電驅動裝置成比例地增強檢測出的騎行者轉矩。由此得到對于騎行者來說自然的騎行感覺，因為力被提高地引入與將支持提高直到最大支持同時進行。較低成本的電動自行車常常僅具有一個踏板轉數傳感器。在此，之后在大多數情況下以恒定的轉矩通過電驅動裝置來實現支持。由此，尤其在高支持級別的情況下大大限制了馬達轉矩的可計量性。此外，由de102010017742a1已知一種用于控制自行車電驅動裝置的方法，在該方法中騎行者轉矩被估測。然而該方法由此具有高的不精確性，使得通過電驅動裝置實現的支持可能導致差的騎行感覺。

技術實現要素：

與此相對，能以馬達力和馬達踏板力驅動的、具有權利要求1的本發明車輛、尤其電動自行車具有這樣的優點，即能夠省去轉矩傳感器，盡管如此也能夠通過電驅動裝置實現支持，該電驅動裝置能夠實現高品質的騎行感覺。在此能夠以高精確性來計量通過電驅動裝置實現的支持，使得實現對于騎行者來說出色的騎行感覺。通過省去昂貴的轉矩傳感器能夠特別低成本地實現本發明。這根據本發明由此實現：所述車輛具有電驅動裝置以及用于操控該電驅動裝置的控制單元。所述車輛還包括具有第一和第二曲柄的曲柄傳動機構。所述車輛還包括用于檢測所述曲柄中的至少一個所走過的曲柄角度的第一檢測裝置和用于檢測運行時間的第二檢測裝置，曲柄以該運行時間運動通過所述走過的曲柄角度，所述車輛還包括用于檢測時間的第三檢測裝置，在該時間內由騎行者施加的力位于規定閾值以上或以下。因為僅檢測騎行者力是否位于該閾值以上或以下，因此能夠使用簡單的傳感器，該傳感器僅檢測所述騎行者力是否達到該閾值。所述控制單元現在設立成用于計算在騎行者力方面所檢測出的時間與運行時間的商數或者計算閾值以上的時間與閾值以下的時間的商數，并且根據計算出的商數來控制電驅動裝置。在此，該商數是由騎行者施加的騎行者轉矩的量度。當然也能夠通過倒數確定該商數。因此，根據本發明能夠實現沒有轉矩傳感器的調節回路。通過改變對規定閾值的選取能夠簡單地接受不同車輛制造商的不同要求。要注意的是，當然也能夠借助控制單元基于商數來計算電驅動裝置，在該商數的情況下所述時間間隔位于閾值以下。

從屬權利要求示出本發明的優選擴展方案。

為了改善電驅動裝置的操控精確性，優選用于檢測由騎行者施加的力的第三檢測裝置布置在踏板和/或曲柄和/或曲軸上。

進一步優選，所述規定的曲柄角度是固定值。由此尤其能夠非常簡單地實施用于檢測針對規定曲柄角度的運行時間的第一檢測裝置。所述規定的曲柄角度優選是針對曲柄轉動半周的角度，即180°。在此，特別優選地檢測在曲柄傳動機構的上止點與下止點之間的曲柄轉動半周。替代地，所述控制單元也能夠設立成用于檢測針對多個走過的曲柄角度的運行時間的值。之后優選求出檢測出的值的平均值。

進一步優選，所述控制單元設立成用于利用檢測出的值來探測騎行者的不均勻踩踏并且通知該騎行者。由此能夠提供一種針對騎行者的訓練功能，使得該騎行者在騎行期間接近最優的圓形踩踏足跡。

進一步優選，所述第二檢測裝置包括彈簧元件，以便確定由騎行者施加的力。例如能夠這樣設置所述彈簧元件，使得僅在彈簧元件完全壓縮的情況下才將用于騎行者轉矩的相應信號傳送給控制單元，該信號表明：所述騎行者以例如相應于彈簧元件的彈簧常數的規定轉矩剛好施加一力，并且該力因此位于閾值以上。如果彈簧元件未完全壓縮，那么由騎行者施加的轉矩位于閾值以下。所述彈簧元件的彈簧常數優選能改變，使得能夠單獨地調節所述閾值。

進一步優選，所述電驅動裝置能借助多個支持級別來運行，其中，對于每個支持級別限定一個不同的規定閾值。由此，根據由騎行者選出的對應支持級別能夠明顯更好地操控電驅動裝置。

本發明的車輛特別優選是電動自行車。進一步優選，所述電驅動裝置布置在曲柄傳動機構的區域中。由此能夠實現自行車的馬達中置方案，這與其它方案相比具有明顯的優點。

本發明還涉及一種用于運行能以肌力和/或踏板力運行的車輛、尤其電動自行車的方法。在此，本發明的方法包括以下步驟：檢測在走過的規定曲柄角度上的運行時間、檢測由騎行者施加的力，并且檢測一時間，在該時間內由騎行者在走過所述曲柄角度期間施加的力位于閾值以上。接著計算所述時間與運行時間的商數，并且根據這樣計算出的商數來操控電驅動裝置。因此，不必在車輛上布置轉矩傳感器用于檢測騎行者轉矩。因此，通過本發明的方法也會實現對于所述車輛來說所存在的優點。

進一步優選，設置控制單元，該控制單元檢驗，所述時間與所述運行時間之間的商數是否處于規定范圍內。之后根據所述商數所處的范圍來操控電驅動裝置。由此能夠非常精確地計量電驅動裝置的轉矩，尤其當所述范圍選擇得相對較小時。

進一步優選，所述電驅動裝置具有多個支持級別，其中，每個支持級別配屬有一個不同的范圍。

根據本發明方法的另一優選構型，走過的規定曲柄角度被改變。也就是說，所述曲柄角度例如能夠為曲柄轉動半周，或者也能夠為多個相繼的曲柄轉動周。

優選，在車輛行駛期間改變并匹配曲柄角度。由此能夠提供學習型系統，使得通過電驅動裝置能實現最優的支持。

附圖說明

下面參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。在附圖中：

圖1根據本發明實施例的車輛的示意性視圖，

圖2圖1的曲柄傳動機構的示意圖，

圖3運行的規定曲柄角度的示意圖，和

圖4示出騎行者轉矩、商數和馬達轉矩與時間的關系的曲線圖。

具體實施方式

下面參照圖1至4詳細描述根據本發明優選實施例的電動自行車1。

如由圖1可見的那樣，電動自行車1包括曲柄傳動機構2和電驅動裝置3，該曲柄傳動機構具有第一和第二曲柄8,9。以附圖標記4表示電池。

此外，在曲柄傳動機構上設置了鏈輪7，鏈條5與該鏈輪嚙合，使得轉矩能夠從鏈輪7傳遞到電動自行車后輪上的變速裝置6上的小齒輪上。

此外，本發明的電動自行車1包括控制單元10。控制單元10與電驅動裝置3連接并且設立成用于控制該電驅動裝置3，這會在下面詳細解釋。

電動自行車還包括第一檢測裝置11，用于檢測在所述曲柄中的一個在規定的曲柄角度γ上的運行時間。這在圖3中示意性地被示出，其中，γ＝180°。此外設置了用于檢測由騎行者施加的力f的第二檢測裝置12。借助該力能夠確定由騎行者所施加的騎行者轉矩。在此，第二檢測裝置12布置在第一曲柄8的踏板80上。此外設置了檢測時間的第三檢測裝置13，在該時間內由騎行者施加在踏板80上的力位于規定閾值s以上或以下。

現在，控制單元10設立成用于計算商數q，其中，所述商數q是第一時間z1與運行時間z的比(q＝z1/z)，在該第一時間內騎行者施加處于閾值以上的力f，該運行時間是曲柄用于走過規定的曲柄角度γ所需的時間。

在此，控制單元10還設立成用于根據計算出的商數q來控制電驅動裝置。因此，根據本發明可能的是，不必在電動自行車1上設置用于檢測由騎行者施加的轉矩m1的轉矩傳感器。通過根據本發明合適地布置三個檢測裝置11,12,13，這能夠無轉矩傳感器地進行該檢測。

第二檢測裝置12例如能夠構造為彈簧元件。在此，例如僅須檢測由騎行者施加在踏板80上的力是否足以使彈簧元件完全壓縮在一起。如果是這種情況，那么由騎行者施加的力f大于規定的閾值s，使得開始對時間z1的時間檢測，在該時間內由騎行者施加的力f位于閾值以上。一旦彈簧元件又不再完全通過騎行者壓縮在一起，那么達到檢測的時間z1的結束時刻。

在圖4中，在上方的曲線圖中示出自然的騎行者轉矩m1與時間t的關系，它近似呈正弦形狀。在此，以附圖標記s表示用于借助第三檢測裝置13來確定時間z1的所述閾值。

圖3示意性示出曲柄傳動機構2，其中，走過的曲柄角度γ從上止點14達到下止點15。在此，在以t1和t3表示的角度范圍內，力f還不會高到足以超過閾值s。然而在范圍t2內，力f大于規定的閾值s。現在，根據本發明檢測時間間隔(時間z1)，在該時間間隔內，力f大于閾值s。此外也檢測從上止點14到下止點15的運行時間z，并且求它們的相互比例，以便計算商數q(q＝z1/z)。接著基于該商數q來控制電驅動裝置3。

圖4的中間的曲線圖示意性示出踏板轉動半周商數q與時間t的關系。在此，在范圍b1內存在對于騎行者來說最優的范圍，在該范圍內能夠通過電驅動裝置3實現感覺細微的、也就是說察覺不到的支持。如果商數q太小，那么必須提高馬達轉矩m2(范圍b0)，如在圖4的第三曲線圖中表明的那樣，因為騎行者轉矩太大。如果騎行者轉矩太小(范圍b2)，那么可以降低馬達轉矩m2。在圖4的最下方的曲線圖中示出馬達轉矩m2與時間的關系。

要注意的是，代替踏板轉動半周地也能夠考慮踏板轉動多周。在這里尤其能夠求取平均值，并且例如通過騎行者來支持均勻的曲柄運動。

代替觀察曲柄角度γ上的時間間隔t2地，當然也能夠使兩個時間間隔t1和t3相加，在該時間間隔內騎行者的力不超過所述閾值。

此外也能夠考慮，例如以理想的正弦形轉矩變化過程形式的數學函數作為參考，控制單元10能夠以該參考來控制電驅動裝置3。