【DE102019107167A1】带eassistant的电动自行车预订与优化【专利】

(19)*DE102019107167A120191017*(10)DE 10 2019 107 167 A1 2019.10.17(12)Offenlegungsschrift(21)Aktenzeichen: 10 2019 107 167.4(22)Anmeldetag: 20.03.2019(43)Offenlegungstag: 17.10.2019(51) Int Cl.:B62M 6/45 (2010.01)(30)Unionspriorität:15/938,05728.03.2018US(71)Anmelder:GM Global Technology Operations LLC, Detroit,Mich., US (74)Vertreter:LKGLOBAL | Lorenz & Kopf PartG mbB Patentanwälte, 80333 München, DE (72)Erfinder:Marshall, Shaun S., Oshawa, Ontario, CA;Manickaraj, Mark A, Oshawa, Ontario, CA; Zettel,Andrew M., Milford, Mich., US; Murugesan,Prakash, Oshawa, Ontario, CAPrüfungsantrag gemäß § 44 PatG ist gestellt.Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen.(54)Bezeichnung: Reservierung und Optimierung eines E-Bikes mit E-Assistent(57) Zusammenfassung: Ein elektrisches Pedalfahrrad (E-Bike) beinhaltet ein Straßenrad, das mit einem Rahmen ver-bunden ist, eine Kurbelgarnitur, die dem Straßenrad ein Fah-rermoment verleiht, wenn ein Fahrer die Kurbelgarnitur ma-nuell dreht, ein Batteriepack mit einem Ladezustand (SOC),einen elektrischen Fahrmotor sowie eine Steuerung. Als Re-aktion auf Motorsteuersignale überträgt der Motor dem Stra-ßenrad ein elektrisches Hilfsmoment (E-Assistent) als Dreh-momentvervielfacher. Die Steuerung verwendet eine Ener-giekostenfunktion und steuert als Reaktion auf Eingangs-signale, die einen Fahrweg und ein gewünschtes E-Assis-tent-Ziel beinhalten, das E-Assistent-Drehmoment über die Motorsteuersignale, um das Fahrermoment zu erhöhen und gleichzeitig das E-Assistent-Ziel zu erfüllen. Das Niveau wird über die Energiekostenfunktion bestimmt, wobei die Ein-gangssignale den SOC, Neigungsdaten, die eine Steigung jedes Straßenabschnitts der Strecke beschreiben, und ein elektrisches Modell, das den Drehmomentvervielfacher be-reitstellt, beinhalten.DE 10 2019 107 167 A1 2019.10.172/14Beschreibung EINLEITUNG[0001] Ein elektrisches Pedalfahrrad, allgemein als …E-Bike“ bezeichnet, beinhaltet einen kleinen Elektro-motor, der ein zusätzliches Motordrehmoment bereit-stellt, welches das manuelle Tretmoment eines Fah-rers elektrisch unterstützt oder erhöht. Der Fahrmo-tor ist konfiguriert, um ein bestimmtes angetriebenes Element des E-Bikes zu drehen, wie beispielsweise eine Radnabe oder eine Kurbelnabe. Das Abtriebs-drehmoment des Motors wird selektiv an das ange-triebene Element abgegeben, z. B. wenn der Fah-rer Hügel mit starken Höhenunterschieden entlang ei-ner Fahrstrecke überwindet. Auf diese Weise kann die wahrgenommene Tretkraft des Fahrers beim Fah-ren eines E-Bikes im Vergleich zur wahrgenomme-nen Tretkraft auf einem herkömmlichen Fahrrad ohne elektrische Hilfsfunktion (E-Assistent) reduziert wer-den.KURZDARSTELLUNG[0002] Ein Pedal-Elektrofahrrad ist hierin offenbart.Das Fahrrad, im Folgenden aus Gründen der Ein-fachheit als E-Bike bezeichnet, kann einen Rahmen,ein mit dem Rahmen verbundenes Straßenrad, eine Kurbelgarnitur, ein Batteriepack, einen elektrischen Fahrmotor und eine Steuerung beinhalten. Die Kur-belgarnitur ist konfiguriert, um dem Straßenrad ein Fahrermoment, d. h. ein manuelles Tretmoment, zu verleihen, wenn ein Fahrer des E-Bikes die Kurbel-garnitur manuell dreht. Das Batteriepack ist mit dem Rahmen verbunden und weist einen Ladezustand (SOC) auf. Der elektrische Fahrmotor, der elektrisch mit dem Batteriepack verbunden ist, ist als Reakti-on auf die Motorsteuersignale der Steuerung kon-figuriert, um dem Straßenrad ein elektrisches Hilfs-moment (E-Assistent) zu verleihen. Auf diese Weise wirkt das E-Assistent-Drehmoment wie ein Drehmo-mentmultiplikator für das Eingangsdrehmoment des Fahrers und erhöht so das Gesamtdrehmoment für das Straßenrad.[0003] Die Steuerung ist mit dem elektrischen Fahr-motor verbunden und speichert automatisch Energie aus dem Batteriepack, sodass ein E-Assistent-Ziel des Fahrers so nah wie möglich innerhalb der Dreh-momentgrenzen des elektrischen Fahrmotors und der Energiegrenzen des Batteriepacks erreicht wird.Die Steuerung ist konfiguriert, um als Reaktion auf Eingangssignale, die einen ausgewählten Fahrweg und das gewünschte E-Assistent-Ziel des Fahrers beinhalten, das E-Assistent-Moment über die Motor-steuersignale zu steuern. Dies erfolgt auf einem Ni-veau, das ausreicht, um das Fahrermoment zu er-höhen und gleichzeitig das gewünschte E-Assistent-Ziel unter Berücksichtigung der Einschränkungen ei-ner Energiekostenfunktion so nah wie möglich zuerreichen. Das Niveau des E-Assistenten wird un-ter Verwendung der Energiekostenfunktion und der modellbasierten Energie- und Drehmomentbegren-zungen bestimmt, wobei die Eingangssignale wei-terhin den SOC des Batteriepacks, Neigungsdaten,die eine Steigung jedes einzelnen aus einer Vielzahl von Straßenabschnitten der Fahrstrecke beschrei-ben, beinhalten.[0004] Die Eingangssignale können eine Bodenge-schwindigkeit des E-Bikes beinhalten. In einer derar-tigen Ausführungsform kann die Steuerung konfigu-riert werden, um eine Tretfrequenz der Kurbelgarni-tur zu bestimmen, wenn sich das E-Bike entlang der Fahrstrecke bewegt, z. B. durch Messen mit einem Encoder oder Resolver, und um die Bodengeschwin-digkeit des E-Bikes in Echtzeit in Abhängigkeit von der Tretfrequenz und einem aktuellen Gangzustand des E-Bikes zu berechnen.[0005] Das E-Bike kann optional einen Drehmo-mentsensor beinhalten, der zum Messen des Fahrer-moments betreibbar ist und danach eine gemessene Größe des Fahrermoments an die Steuerung über-mittelt. Darüber hinaus kann das E-Bike einen Wind-geschwindigkeitssensor beinhalten, der zum Messen einer Windgeschwindigkeit in Bezug auf das E-Bike und danach zum Übermitteln einer gemessenen Grö-ße der Windgeschwindigkeit an die Steuerung als Teil der Eingangssignale betrieben werden kann.[0006] Die Steuerung kann konfiguriert werden, um ein Identifizierungsmerkmal des Fahrers zu bestim-men, das den Fahrer eindeutig aus einer Vielzahl von potenziellen Fahrern identifiziert, z. B. Mitglie-der desselben Haushalts oder in einer Ausführungs-form, in der das E-Bike ein Mietfahrzeug ist, aus einer Vielzahl von potenziellen Mietern des E-Bikes. Die Eingangssignale können diese Identifizierungseigen-schaft beinhalten. In einer derartigen Ausführungs-form kann das Identifizierungsmerkmal ein Gewicht,eine Masse und/oder biometrische Daten des Fah-rers sein.[0007] In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung einen Wert für zusätzliche Lasten, die während eines bestimmten Fahrzyklus auf den Fah-rer einwirken, zurückberechnen, wobei sie den Grad und die Masse des E-Bikes und des Fahrers kennt.Auf diese Weise kann die Steuerung die Energiever-teilung in Echtzeit so ändern, dass sie an einem be-stimmten Wegpunkt oder Ziel einer bestimmten Fahrt über die Fahrtroute mit einem Soll-SOC zusammen-läuft. Der Soll-SOC kann vollständig verarmt sein.[0008] Die Steuerung kann konfiguriert werden, um periodisch zu bestimmen, ob eine tatsächliche La-dungsabbaurate des Batteriepacks von einer vorher-gesagten Ladungsabbaurate abweicht, während das E-Bike die Fahrtroute durchquert, und um das Ni-。