【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所提出的解决方案尤其涉及用于电动自行车的驱动系统以及用于控制这种驱动系统的方法。
技术介绍
1、众所周知，用于电动自行车（例如电力自行车（e-bike）或电助力脚踏车（pedelec））的驱动系统具有至少一个电动马达，以用于通过动力操纵产生附加的驱动扭矩并因此被用于作为通过肌力操纵加载驱动功率的附加而提供辅助功率。例如，由de 102018 001 795 a1和de 10 2019 201 812 b3已知具有电动马达的驱动系统，其能够实现对在驱动端与从动端之间的传动比进行无级调节。在此，行星传动机构分别是驱动系统的一部分，其中，传动比的变化通过第一电动马达来调设。经由另外的电动马达为输出端提供辅助功率，并且同时补偿第一电动马达的调节功率，以便在不从储能器输送附加功率的情况下能够实现驱动系统的运行。
2、由de 10 2016 223 410 a1已知一种驱动系统，该驱动系统能够只利用一个电动马达就实现对减速比的无级调节并提供辅助功率。
3、在实践中常见的是，辅助功率进而是其水平与骑行者意愿有关。该骑行者意愿经由测量当前通过肌力操纵加载在驱动系统的中轴杆上的扭矩来确定。电动自行车的骑行者越用力踩踏与中轴杆连接的脚蹬，则选择的辅助功率就越高，以便使电动自行车在通过马达辅助下被加速。为了测量通过肌力操纵加载的扭矩，典型地在中轴杆上设置有扭矩传感器。以此能实现对实际施加在中轴杆上的扭矩进行直接测量，这例如基于逆磁致弹性效应或在使用至少一个应变计的情况下来实现。
4、然而，直接测量实际加载的扭矩是成
技术实现思路
1、在此背景下，所提出的解决方案的任务是改进迄今已知的驱动系统及为其设置的控制方法，并至少是减少上述缺点。
2、该任务利用权利要求1的驱动系统和权利要求9的控制方法来解决。
3、所提出的驱动系统具有用于提供代表电动自行车的加速度的加速度信号的至少一个加速度传感器、和用于提供代表中轴杆转速的转速信号的至少一个转动角传感器。被设置成用于控制电动自行车的至少一个驱动马达的电子控制单元被设立成在使用加速度信号和转速信号的情况下计算通过肌力操纵加载在中轴杆上的扭矩，并基于该计算出的扭矩来控制由至少一个驱动马达提供的辅助功率。
4、因此，所提出的解决方案的基本构思是，间接确定作用在中轴杆上的代表电动自行车的骑行者的（当前）驱动功率的扭矩，并将其提供用于控制辅助功率。因此，经由基于加速度信号和转速信号所进行的计算，提供了用于计算出的扭矩的扭矩信号，该扭矩信号可以被纳入到经由至少一个驱动马达实现的辅助功率的预定中。在此，采用用于基于加速度信号和与中轴杆的角位置相关的转速信号确定通过肌力操纵加载的扭矩（通常也被称为“踩踏力矩”）的间接方法，与借助扭矩传感器进行的直接测量相比，可以更廉价地实施。例如，转动角传感器比扭矩传感器便宜许多倍，并且所要求的结构空间也明显更小。业已表明，经由基于对电动自行车的当前加速度的（必要时是持续不断的）测量和对转动的中轴杆的转动角的（必要时是持续不断的）测量进行的间接的测量方法，也可以在处理器的帮助下相对很好地对通过肌力操纵加载在中轴杆上的扭矩进行估计，尤其是可以快速且稳健地进行估计，使得以此必要时还可以独自实现对辅助功率的控制。然而，原则上，计算出的扭矩或者说源自于此的信号不仅可以替选于设置在中轴杆上的用于控制辅助功率的扭矩传感器的测量信号来使用而且可以作为该测量信号的补充来使用。
5、在一个实施变体中，在电子控制单元中保存有数学模型，经由该数学模型能实现根据加速度信号和转速信号计算作用在中轴杆上的扭矩。经由电子控制单元的控制逻辑中的算法在软件端实现的该数学模型允许独自根据加速度信号和转速信号确定用于计算出的扭矩的扭矩信号。
6、在第一近似情况下，在数学模型之内例如可以使用具有预定的窗函数的傅立叶变换来计算扭矩。例如，在此采用汉明窗，例如在3秒、5秒或7秒的时间范围内的汉明窗已被证明是有利的。鉴于更快地计算能被用于控制至少一个驱动马达的扭矩信号，在一个改进方案中，针对测量到的加速度信号采用正弦变换和/或余弦变换被认为是有利的。在电子控制单元中保存的用于计算扭矩的数学模型于是包括正弦变换器和/或余弦变换器，经由它们将加速度信号输送给正弦变换和/或余弦变换，以用于计算扭矩（进而是计算用于计算出的扭矩的扭矩信号）。于是，对于随时间t变化的加速度信号f来说，正弦变换和余弦变换例如被预定如下：
7、，
8、。
9、在此，上面所插入的两个项在积分中具有一般的空间频率2πft。在此，假设电动自行车的骑行者用双腿以同样强度踩踏与中轴杆连接的脚蹬，为了确定作用在中轴杆上的扭矩，函数ys,c(f)作为关于中轴杆转一圈或转半圈的积分是有意义的（其中，ys,c = ys(f) -j·yc(f)）。在此，正弦变换或余弦变换只可以针对中轴杆转速的相关的空间频率来执行。在相位未知的情况下，则同时执行正弦变换和余弦变换。因此，根据所提出的解决方案，可以利用中轴杆的定位和转速，以便将变换同步到中轴杆转多圈的一半的长度。如果相位例如通过索引（indizierung）而已知，则可以将函数ys,c(f)分为偶数和奇数的信号或信号值，以便将其简化为正弦变换或余弦变换。至少地，通过采用对加速度信号进行的正弦变换和/或余弦变换，在处理器的帮助下都能相对非常快速地估计出通过肌力操纵加载在中轴杆上的扭矩，且精度较高，从而由此能高效地控制电动自行车的至少一个驱动马达的辅助功率。
10、如上所述，所提出的解决方案尤其包括：在一个实施变体中，由至少一个驱动马达提供的辅助功率完全依赖于基于加速度信号和转速信号计算出的扭矩信号。例如，在此，为了实现成本和重量上优势，间接的测量方法的准确性略低于使用至少一个扭矩传感器直接测量实际上通过肌力操纵加载在中轴杆上的扭矩的方法是可以接受的。
11、然而，替选地，驱动系统也可以附加地包括至少一个扭矩传感器，其用于测量当前通过肌力操纵加载在中轴杆上的实际扭矩。因此，在这样的驱动系统中，还设置有用于直接以感测方式测量实际扭矩的至少一个扭矩传感器，但根据所提出的解决方案，仍可以补充地在处理器帮助下对扭矩进行计算。在此基础上的改进方案中，电子控制单元于是可以被配置成采用测量到的实际扭矩（或者说实际扭矩的测量信号）用来控制辅助功率，并使用计算出的扭矩来检查通过至少一个扭矩传感器对实际扭矩进行的测量的可信度。因此，在此，对辅助功率的控制也基于计算出的扭矩。然而，在控制辅助功率时，计算出的扭矩（主要或完全）被用于检本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于电动自行车（1）的驱动系统，所述驱动系统具有：
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（SE）中保存有数学模型（MM），经由所述数学模型能够实现根据所述加速度信号（s2）和所述转速信号（s3）计算所述扭矩（Mc）。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，所保存的数学模型（MM）包括正弦变换器和/或余弦变换器，经由所述正弦变换器和/或余弦变换器将所述加速度信号（s2）输送给正弦变换和/或余弦变换，用以计算所述扭矩（Mc）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统附加地包括至少一个扭矩传感器（4），所述扭矩传感器用于测量当前通过肌力操纵加载在所述中轴杆（T）上的实际扭矩（Mm）。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（SE）被配置成使用测量到的实际扭矩（Mm）来控制所述辅助功率，并使用所述计算出的扭矩（Mc）来检查通过所述至少一个扭矩传感器（4）对实际扭矩（Mm）进行的测量的可信度。
6.根据权利要求4或5所述的驱动系统，其特征
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（SE）被配置成在所述至少一个扭矩传感器（4）出现故障或失效时，从所述第一运行模式切换到所述第二运行模式。
8.具有根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统（A）的电动自行车。
9.用于控制电动自行车（1）的驱动系统的方法，其中，经由中轴杆（T）能通过肌力操纵加载用于所述电动自行车（1）前进运动的驱动功率，并且经由在骑行模式下运行的至少一个驱动马达（A）能通过动力操纵附加于所述驱动功率地加载辅助功率，
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述扭矩（Mc）的计算借助数学模型（MM）来进行，将所述加速度信号（s2）和所述转速信号（s3）作为输入参量纳入所述数学模型中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，经由保存的数学模型（MM）对所述加速度信号（s2）进行正弦变换和/或余弦变换，用以计算所述扭矩（Mc）。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动系统附加地包括用于测量当前通过肌力操纵加载在所述中轴杆（T）上的实际扭矩（Mm）的至少一个扭矩传感器（4）。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，为了控制所述辅助功率使用测量出的实际扭矩（Mm），其中，利用所述计算出的扭矩（Mc）检查通过所述至少一个扭矩传感器（4）对实际扭矩（Mm）进行的测量的可信度。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述驱动系统能在至少一个第一运行模式和至少一个第二运行模式下运行，其中，在所述至少一个第一运行模式下，所述辅助功率依赖于利用所述至少一个扭矩传感器（4）测量的实际扭矩（Mm），而在所述至少一个第二运行模式下，所述辅助功率依赖于所述计算出的扭矩（Mc）。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述至少一个扭矩传感器（4）出现故障或失效的情况下，从所述第一运行模式切换到所述第二运行模式。
16.计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，所述指令在通过用于电动自行车（1）的驱动系统的电子控制单元（SE）的至少一个处理器实施时促使所述至少一个处理器实施根据权利要求9至15中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于电动自行车（1）的驱动系统，所述驱动系统具有：
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（se）中保存有数学模型（mm），经由所述数学模型能够实现根据所述加速度信号（s2）和所述转速信号（s3）计算所述扭矩（mc）。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，所保存的数学模型（mm）包括正弦变换器和/或余弦变换器，经由所述正弦变换器和/或余弦变换器将所述加速度信号（s2）输送给正弦变换和/或余弦变换，用以计算所述扭矩（mc）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统附加地包括至少一个扭矩传感器（4），所述扭矩传感器用于测量当前通过肌力操纵加载在所述中轴杆（t）上的实际扭矩（mm）。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（se）被配置成使用测量到的实际扭矩（mm）来控制所述辅助功率，并使用所述计算出的扭矩（mc）来检查通过所述至少一个扭矩传感器（4）对实际扭矩（mm）进行的测量的可信度。
6.根据权利要求4或5所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统能在至少一个第一运行模式和至少一个第二运行模式下运行，其中，在所述至少一个第一运行模式下，所述辅助功率依赖于利用所述至少一个扭矩传感器（4）测量到的实际扭矩（mm），而在所述至少一个第二运行模式下，所述辅助功率依赖于所述计算出的扭矩（mc）。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元（se）被配置成在所述至少一个扭矩传感器（4）出现故障或失效时，从所述第一运行模式切换到所述第二运行模式。
8.具有根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统（a）的电动自行车。
9.用于控制电动自行车（1）的驱动系统的方法，其中，经由中轴杆（t）能通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔马·霍帕赫，
申请(专利权)人：博泽柏林驱动技术两合公司，
类型：发明
国别省市：
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