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DE102021206313A1 - Method for determining a driving speed of a bicycle and sensor arrangement - Google Patents

Method for determining a driving speed of a bicycle and sensor arrangement Download PDF

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Publication number
DE102021206313A1
DE102021206313A1 DE102021206313.6A DE102021206313A DE102021206313A1 DE 102021206313 A1 DE102021206313 A1 DE 102021206313A1 DE 102021206313 A DE102021206313 A DE 102021206313A DE 102021206313 A1 DE102021206313 A1 DE 102021206313A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bicycle
speed
sensor
driving speed
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021206313.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Oliver Kern
Tobias Schmid
Lisa Egenberger
Martin Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021206313.6A priority Critical patent/DE102021206313A1/en
Publication of DE102021206313A1 publication Critical patent/DE102021206313A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/412Speed sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs, eBikes oder dergleichen, umfassend die Schritte- Ermitteln einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal,- Ermitteln einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem zweiten Geschwindigkeitssignal, wobeidas erste und das zweite Geschwindigkeitssignal von unterschiedlichen Sensoren bereitgestellt werden,- Ermitteln eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten,- Ermitteln anhand des Vergleichs ob eine Störung eines der Sensoren vorliegt,und/oder,Ermitteln eines Schlupfs für ein Rad des Fahrrads anhand des Vergleichs.The invention relates to a method for determining a driving speed of a bicycle, in particular a pedelec, e-bike or the like, comprising the steps of - determining a first driving speed of the bicycle based on a first speed signal, - determining a second driving speed of the bicycle based on a second speed signal, the the first and the second speed signal are provided by different sensors, - determining a comparison of the two determined driving speeds, - using the comparison to determine whether there is a fault in one of the sensors, and/or, determining slip for a wheel of the bicycle using the comparison.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs, eBikes oder dergleichen.The invention relates to a method for determining a driving speed of a bicycle, in particular a pedelec, e-bike or the like.

Die Erfindung betrifft weiter eine Sensoranordnung für ein Fahrrad.The invention further relates to a sensor arrangement for a bicycle.

Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrrad.The invention further relates to a bicycle.

Obwohl auf beliebige Fahrräder wie Motoräder, eBikes und Pedelecs anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf eBikes erläutert.Although applicable to any bicycles such as motorcycles, eBikes and pedelecs, the present invention is explained with reference to eBikes.

In bekannter Weise wird eine aktuelle Geschwindigkeit eines Fahrrads über ein magnetisches Messprinzip ermittelt. Hierbei befindet sich ein Magnet beispielsweise an einer Speiche oder im Mantel des Hinterrads. Mit einem Hall-Sensor oder auch einem anderen Magnetfeld-Sensor, der das Magnetfeld des Magneten detektieren kann, werden die Umdrehungen des Rads mittels des Magneten gemessen. Bei je-dem Passieren des Magnetfeld-Sensors durch den Magneten wird ein Puls bereit-gestellt. Über den zeitlichen Abstand zweier aufeinander folgender Pulse und dem bekannten Radumfang kann die Geschwindigkeit des eBikes geschätzt werden. Diese Schätzung soll genau erfolgen, da ein Antrieb den Fahrer des eBikes nur bis zu einer maximalen Geschwindigkeit unterstützen darf. Durch externe Magnetfelder, beispielsweise durch magnetisierte Brücken, die Oberleitungen von Straßenbahnen, etc. kann es jedoch zu Störungen dieses Sensors kommen, wodurch für einen kur-zen Zeitpunkt keine verlässliche Schätzung der Geschwindigkeit mehr möglich ist, sodass die Fahrerunterstützung zumindest kurzzeitig deaktiviert werden muss.A current speed of a bicycle is determined in a known manner using a magnetic measuring principle. Here, a magnet is located, for example, on a spoke or in the casing of the rear wheel. With a Hall sensor or another magnetic field sensor that can detect the magnetic field of the magnet, the revolutions of the wheel are measured by means of the magnet. A pulse is provided each time the magnet passes the magnetic field sensor. The speed of the eBike can be estimated using the time interval between two consecutive pulses and the known wheel circumference. This estimate should be accurate, as a drive may only support the eBike rider up to a maximum speed. However, external magnetic fields, for example magnetized bridges, the overhead lines of trams, etc., can cause this sensor to malfunction, which means that a reliable estimate of the speed is no longer possible for a short time, so that the driver support must be deactivated at least for a short time.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs, e-Bikes
oder dergleichen bereit, umfassend die Schritte

  • - Ermitteln einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal,
  • - Ermitteln einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem zweiten Geschwindigkeitssignal, wobei das erste und das zweite Geschwindigkeitssignal von unterschiedlichen Sensoren bereitgestellt werden,
  • - Ermitteln eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten,
  • - Ermitteln anhand des Vergleichs, ob eine Störung eines der Sensoren vorliegt, und/oder, Ermitteln eines Schlupfs für ein Rad des Fahrrads anhand des Vergleichs.
In one embodiment, the present invention provides a method for determining a driving speed of a bicycle, in particular a pedelec, e-bike
or the like, comprising the steps
  • - determining a first driving speed of the bicycle based on a first speed signal,
  • - determining a second driving speed of the bicycle based on a second speed signal, the first and the second speed signal being provided by different sensors,
  • - Determine a comparison of the two determined driving speeds,
  • - Determining on the basis of the comparison whether there is a fault in one of the sensors, and/or determining slip for a wheel of the bicycle on the basis of the comparison.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung für ein Fahrrad bereit, umfassend
einen ersten Sensor zum Bereitstellen eines ersten Geschwindigkeitssignals für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads,
einen zweiten Sensor zum Bereitstellen eines zweiten Geschwindigkeitssignals für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads,
eine Ermittlungseinrichtung, die zum Ermitteln einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal und zum Ermitteln einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem zweiten Ge-schwindigkeitssignal ausgebildet ist, und
eine Störungseinrichtung, ausgebildet zum Ermitteln eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten und zum Ermitteln anhand des Vergleichs, ob eine Störung eines der Sensoren vorliegt und/oder zum Ermitteln eines Schlupfs für ein Rad des Fahrrads anhand des Vergleichs.
In another embodiment, the present invention provides a sensor assembly for a bicycle, comprising
a first sensor for providing a first speed signal for the driving speed of the bicycle,
a second sensor for providing a second speed signal for the driving speed of the bicycle,
a determination device which is designed to determine a first driving speed of the bicycle based on a first speed signal and to determine a second driving speed of the bicycle based on a second speed signal, and
a fault device, designed to determine a comparison of the two determined driving speeds and to determine based on the comparison whether there is a fault in one of the sensors and/or to determine slip for a wheel of the bicycle based on the comparison.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrrad mit einer Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 12-14 bereit.In a further embodiment the present invention provides a bicycle having a sensor arrangement according to any one of claims 12-14.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit zum einen die Fahrgeschwindigkeit äußerst zuverlässig ermittelt werden kann, zum anderen ein zuverlässiger und sicherer Betrieb des Fahrrads ermöglicht wird.One of the advantages achieved in this way is that, on the one hand, the driving speed can be determined extremely reliably and, on the other hand, reliable and safe operation of the bicycle is made possible.

Der Begriff „Störung“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung, auf jedweden nicht ordnungsgemäßen Zustand, insbesondere Betriebszustand, Montageposition, etc. einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines Signals oder dergleichen. Eine „Störung“ ist insbesondere auch jedwede externe unerwünschte Einwirkung auf den Sensor, die zu einer Änderung in Zustand, Position, Signalen des Sensors oder dergleichen führt.The term "fault" is to be understood in the broadest sense and refers in particular in the claims, preferably in the description, to any improper condition, in particular operating condition, assembly position, etc. of a device for providing a signal or the like. A "fault" is in particular any external undesired effect on the sensor that leads to a change in the state, position, signals of the sensor or the like.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Falle einer Störung eines der Sensoren das Signal des anderen der beiden Sensoren zum Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit verwendet oder es wird kein Signal verwendet. Vorteil hiervon ist, dass entweder ein zuverlässiges Signal zur Ermittlung der Geschwindigkeit benutzt wird oder kein Signal.According to an advantageous development of the invention, in the event of a fault in one of the sensors, the signal from the other of the two sensors is used to determine the driving speed or no signal is used. The advantage of this is that either a reliable signal is used to determine the speed or no signal is used.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schlupf nur ermittelt, falls keine Störung vorliegt. Damit werden Rechenressourcen gespart und der Schlupf nur dann ermittelt, wenn dieser überhaupt zuverlässig ermittelt werden kann. Es ist ebenso in einer weiteren Ausführungsform möglich, dass der Schlupf immer ermittelt wird, die Ergebnisse jedoch im Falle einer Störung verworfen werden und/oder ungenau sind.According to a further advantageous development of the invention, the slip is only determined if there is no fault. This saves computing resources and the slip is only determined if it can be reliably determined at all. It is also possible in a further embodiment that the slip is always determined, but the results are discarded and/or are imprecise in the event of a fault.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt einer der beiden Sensoren, insbesondere der erste Sensor, ein Geschwindigkeitssignal basierend auf einem rotierenden Element des Fahrrads bereit, wobei eine Rotation des rotierenden Elements zumindest mittelbar mit der Fahrgeschwindigkeit korreliert, insbesondere wobei das rotierende Element in Form eines Rades des Fahrrads bereitgestellt wird. Damit kann auf direkte und zuverlässige Weise die Fahrgeschwindigkeit anhand eines mit der Geschwindigkeit korrelierenden rotierenden Elements, insbesondere anhand eines mit dem Boden in Reibkontakt stehenden Rades ermittelt werden.According to a further advantageous development of the invention, one of the two sensors, in particular the first sensor, provides a speed signal based on a rotating element of the bicycle, with a rotation of the rotating element correlating at least indirectly with the driving speed, in particular with the rotating element in the form of a Wheel of the bicycle is provided. The driving speed can thus be determined in a direct and reliable manner using a rotating element which correlates with the speed, in particular using a wheel which is in frictional contact with the ground.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der erste Sensor in Form eines Reed-Sensors bereitgestellt. Vorteil hiervon ist die Bereitstellung eines kostengünstigen, genauen und zuverlässigen Geschwindigkeitssignalgebers.According to a further advantageous development of the invention, the first sensor is provided in the form of a reed sensor. The advantage of this is the provision of an inexpensive, accurate and reliable speed signal transmitter.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Ermitteln eines Schlupfs, ein Antriebs- oder Bremsschlupf ermittelt. Vorteil hiervon ist eine genaue Ermittlung des Schlupfs.According to a further advantageous development of the invention, drive slip or brake slip is determined when slip is determined. The advantage of this is an exact determination of the slip.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird, wenn ein Antriebsschlupf ermittelt wird, eine vorhandene Fahrerantriebsunterstützung für das Fahrrad zumindest abgesenkt oder abgeschaltet und/oder es wird, wenn ein Bremsschlupf ermittelt wird, eine ausgeübte Bremswirkung abgesenkt. Auf diese Weise kann die Sicherheit beim Betrieb des Fahrrads verbessert werden.According to a further advantageous development of the invention, if drive slip is determined, an existing driver drive support for the bicycle is at least lowered or switched off and/or if brake slip is determined, an exerted braking effect is lowered. In this way, safety when operating the bicycle can be improved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt der zweite Sensor das zweite Geschwindigkeitssignal basierend auf einer Detektion von zumindest einem fahrradfremden Objekt bereit, insbesondere wobei der zweite Sensor als Umfeld sensierender Sensor ausgebildet wird, vorzugsweise als Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensor. Vorteil hiervon ist eine separate und damit unabhängige Erfassung der Fahrgeschwindigkeit, ohne weitere zu der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads korrespondierenden Bauteile verwenden zu müssen. Das Radar, insbesondere mehrkanalig ausgebildet, oder Lidar kann Winkel in zumindest einer Dimension, vorzugsweise in zwei Dimensionen, wie Azimut und Elevation auflösen, was letztendlich die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit ermöglicht beziehungsweise die Genauigkeit der Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit verbessert. Der zweite Sensor kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in einer Richtung um zumindest 90 Grad gedreht zu der Bewegungsrichtung des Fahrrads sensieren, insbesondere um 180 Grad. Vorteil hiervon ist, dass damit senkrecht oder entgegen der Fahrtrichtung des Fahrrads sensiert wird, was die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit verbessert. Prinzipiell ist auch jeder andere sich von 90 Grad beziehungsweise 180 Grad unterscheidende definierte Winkel als Sensierungsrichtung für den zweiten Sensor denkbar.According to a further advantageous development of the invention, the second sensor provides the second speed signal based on a detection of at least one non-bicycle object, in particular the second sensor being designed as a sensor sensing the surroundings, preferably as a radar, lidar and/or ultrasonic sensor. The advantage of this is a separate and therefore independent detection of the driving speed, without having to use other components that correspond to the driving speed of the bicycle. The radar, in particular designed with multiple channels, or lidar can resolve angles in at least one dimension, preferably in two dimensions, such as azimuth and elevation, which ultimately enables the vehicle speed to be determined or improves the accuracy of the vehicle speed determination. According to a further advantageous development of the invention, the second sensor can sense in a direction rotated by at least 90 degrees to the direction of movement of the bicycle, in particular by 180 degrees. The advantage of this is that it senses perpendicularly or against the direction of travel of the bicycle, which improves the determination of the driving speed. In principle, any other defined angle other than 90 degrees or 180 degrees is also conceivable as the sensing direction for the second sensor.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden beim Ermitteln der zweiten Fahrgeschwindigkeit die folgenden Schritte durchgeführt:

  • - Ermitteln einer Häufigkeitsverteilung von ermittelten, zweiten Fahrgeschwindigkeiten, und
  • - Auswählen derjenigen zweiten Fahrgeschwindigkeit mit der größten Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilung.
According to a further advantageous development of the invention, the following steps are carried out when determining the second driving speed:
  • - Determining a frequency distribution of determined, second driving speeds, and
  • - Selecting that second driving speed with the greatest frequency in the frequency distribution.

Im Detail werden somit mit anderen Worten insbesondere von der Umgebung abgeleitete Hypothesen für die Geschwindigkeit des Fahrrads aufgestellt und diejenige Hypothese als zweite Fahrgeschwindigkeit ausgewählt, die am häufigsten auftritt. Vorteil hiervon ist eine zuverlässige Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads.In other words, hypotheses for the speed of the bicycle that are derived in particular from the environment are set up in detail, and that hypothesis which occurs most frequently is selected as the second driving speed. The advantage of this is a reliable determination of the driving speed of the bicycle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die ermittelte Häufigkeitsverteilung geglättet, insbesondere mittels gleitender Durchschnittsbildung. Vorteil hiervon ist, dass eine robustere Detektion der Fahrgeschwindigkeit ermöglicht wird.According to a further advantageous development of the invention, the determined frequency distribution is smoothed, in particular by means of a moving average. The advantage of this is that a more robust detection of the driving speed is made possible.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird beim Auswählen ein Mittelwert, insbesondere das geometrische Mittel, von ermittelten zweiten Fahrgeschwindigkeiten in einem festlegbaren Intervall um die Fahrgeschwindigkeit mit der größten Häufigkeit gebildet und dieser wird als ausgewählte zweite Fahrgeschwindigkeit festgelegt. Vorteil hiervon ist eine robustere Detektion der Fahrgeschwindigkeit und eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads. Mit anderen Worten wird hier beispielsweise ein vorgebbares Intervall um das gefundene Maximum in der Häufigkeitsverteilung betrachtet und in diesem Intervall insbesondere das geometrische Mittel der in dem Intervall ermittelten Fahrgeschwindigkeiten gebildet. Der so ermittelte Mittelwert, insbesondere das geometrische Mittel, entspricht nun der interpolierten Geschwindigkeit in diesem Intervall, was insgesamt die Genauigkeit der Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit verbessern kann.According to a further advantageous development, when selecting, a mean value, in particular the geometric mean, of determined second driving speeds is formed in a definable interval around the driving speed with the greatest frequency and this is defined as the selected second driving speed. The advantage of this is a more robust detection of the driving speed and an increase in the accuracy when determining the driving speed of the bicycle. In other words, a definable interval around the found maximum in the frequency distribution is considered here, for example, and this interval, in particular, the geometric mean of the driving speeds determined in the interval is formed. The mean value determined in this way, in particular the geometric mean, now corresponds to the interpolated speed in this interval, which can improve the overall accuracy of the determination of the driving speed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird anhand des Vergleichs eine Dejustage zumindest eines Geschwindigkeitssignalgebers, umfassend einen der beiden Sensoren, detektiert. Damit kann die Zuverlässigkeit bei der Detektion beziehungsweise Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit und beim Betrieb des Fahrrads weiter verbessert werden. Unter dem Begriff „Dejustage“ ist insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung jegliche gewollte oder ungewollte Abweichung in der Konfiguration eines Geschwindigkeitssignalgebers, umfassend einen Signalgeber, beispielsweise ein rotierendes Element wie ein Rad und einen Sensor, zu verstehen, insbesondere die Ausrichtung, Position, Anschlüsse, etc.According to a further advantageous development of the invention, misalignment of at least one speed signal generator, comprising one of the two sensors, is detected on the basis of the comparison. The reliability in the detection or determination of the driving speed and in the operation of the bicycle can thus be further improved. The term "misalignment" is to be understood, in particular in the claims, preferably in the description, as any intentional or unintentional deviation in the configuration of a speed signal transmitter, comprising a signal transmitter, for example a rotating element such as a wheel and a sensor, in particular the alignment, position , connections, etc.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Sensoranordnung umfasst der erste Sensor einen Reed-Sensor und/oder der zweite Sensor einen Umfeld sensierenden Sensor, vorzugsweise einen Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensor. Vorteil hiervon ist eine einfache, kostengünstige separate und damit unabhängige Erfassung der Fahrgeschwindigkeit.According to a further advantageous development of the sensor arrangement, the first sensor comprises a reed sensor and/or the second sensor comprises a sensor that senses the surroundings, preferably a radar, lidar and/or ultrasonic sensor. The advantage of this is a simple, inexpensive, separate and therefore independent detection of the driving speed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Sensoranordnung ist eine Umschalteinrichtung angeordnet, die bei Störung eines der beiden Geschwindigkeitssignale, insbesondere bei einer Störung einer der Sensoren, zur Weiterverareitung des Fahrgeschwindigkeitssignals auf das ungestörte Geschwindigkeitssignal umschaltet. Vorteil hiervon ist eine zuverlässige Bereitstellung von Geschwindigkeitssignalen zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit.According to a further advantageous development of the sensor arrangement, a switching device is arranged which, in the event of a fault in one of the two speed signals, in particular in the event of a fault in one of the sensors, switches over to the undisturbed speed signal for further processing of the driving speed signal. The advantage of this is a reliable provision of speed signals for determining the driving speed.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components or elements.

Dabei zeigt

  • 1 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Geschwindigkeitshistogramm, ermittelt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Puls-Folgen-Signal über die Zeit mit einer Störung eines Reed-Sensors; und
  • 5 eine Skizze einer Projektion der gemessenen radialen Geschwindigkeiten auf eine Geschwindigkeit parallel zur Fahrtrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
while showing
  • 1 steps of a method according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a bicycle according to an embodiment of the present invention;
  • 3 a speed histogram determined with a method according to an embodiment of the present invention;
  • 4 a pulse train signal over time with a disturbance of a reed sensor; and
  • 5 a sketch of a projection of the measured radial speeds on a speed parallel to the direction of travel according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows steps of a method according to an embodiment of the present invention.

In 1 sind in schematischer Form Schritte eines Verfahrens zum Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrrads, insbesondere eines Pedelecs, eBikes oder dergleichen gezeigt.In 1 steps of a method for determining a driving speed of a bicycle, in particular a pedelec, e-bike or the like are shown in schematic form.

Das Verfahren umfasst dabei die Schritte

  • - Ermitteln S1 einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal,
  • - Ermitteln S2 einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem zweiten Geschwindigkeitssignal, wobei das erste und das zweite Geschwindigkeitssignal von unterschiedlichen Sensoren bereitgestellt werden,
  • - Ermitteln S3 eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten,
  • - Ermitteln S4 anhand des Vergleichs ob eine Störung eines der Sensoren vorliegt und/oder, Ermitteln S4b eines Schlupfs für ein Rad des Fahrrads anhand des Vergleichs.
The procedure includes the following steps
  • - determining S1 a first driving speed of the bicycle based on a first speed signal,
  • - determining S2 a second driving speed of the bicycle based on a second speed signal, the first and the second speed signal being provided by different sensors,
  • - Determining S3 a comparison of the two determined driving speeds,
  • - Determine S4 on the basis of the comparison whether there is a fault in one of the sensors and/or determine S4b a slip for a wheel of the bicycle on the basis of the comparison.

2 zeigt in schematischer Form ein Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 5 eine Skizze einer Projektion der gemessenen radialen Geschwindigkeiten auf eine Geschwindigkeit parallel zur Fahrtrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 2 ist ein Fahrrad 1 gezeigt. Das Fahrrad 1 umfasst ein Vorderrad 2a und ein Hinterrad 2b. Das Hinterrad 2b ist über eine Kette 3 mit einer Antriebsvorrichtung 4 mit einem Motor verbunden und mittels der Antriebsvorrichtung 4 antreibbar. Am Rahmen des Fahrrads ist ein Reed-Sensor 9 angeordnet, der mit einem Magneten im Hinterrad 2b zusammenwirkt, um die Anzahl der Umdrehungen des Hinterrads 2b zu messen. Am Rahmen des Fahrrads 1 oberhalb des Hinterrads 2b ist weiter ein Gepäckträger 5 angeordnet, an dessen hinterem Ende ein Radarsensor 6 angeordnet ist, der nach hinten ausgerichtet ist. Die Hauptabstrahlrichtung des Radars zeigt also parallel zur Längsachse des Fahrrads nach hinten. Das Radar misst die Fahrgeschwindigkeit basierend auf der Annahme, dass die deutliche Mehrzahl der Reflexe im Radarbild durch statische Ziele verursacht werden. Mithilfe der Elevations- und Azimut-Winkelschätzung können die gemessenen, radialen Geschwindigkeiten v_rad der detektierten Radarziele auf eine Geschwindigkeit v_rel parallel zur Fahrtrichtung des eBikes projiziert werden, was unten genauer beschrieben ist. Das Radar ist vorzugsweise ein mehrkanaliges Radar, das vorzugsweise Winkel in Azimut und Elevation auflösen kann. Das Radar liefert dementsprechend mindestens die folgenden Messwerte für alle Reflexe im aufgenommenen Radarbild: Abstand r, radiale Geschwindigkeit v_rad, Winkel in Azimut θ, Winkel in Elevation φ. Bei einer rückwärtsgerichteten Ausrichtung parallel zur Längsachse des Fahrrads entsprechen nur die gemessenen Geschwindigkeiten unter 0° Azimutwinkel und 0° Elevationswinkel den tatsächlichen relativen Geschwindigkeiten v_rel. Die gemessenen Geschwindigkeiten der Ziele v_rad unter anderen Winkeln werden durch Projektion und der nachfolgenden Formel auf v_rel projiziert (siehe 5). ν r e l = υ r a d cos ( θ )

Figure DE102021206313A1_0001
2 shows in schematic form a bicycle according to an embodiment of the present invention and 5 a sketch of a projection of the measured radial speeds on a speed parallel to the direction of travel according to an embodiment of the present invention.
In 2 a bicycle 1 is shown. The bicycle 1 includes a front wheel 2a and a rear wheel 2b. The rear wheel 2b is connected to a motor via a chain 3 with a drive device 4 and can be driven by means of the drive device 4 . A reed sensor 9 is arranged on the frame of the bicycle, together with a magnet in the rear wheel 2b acts to measure the number of revolutions of the rear wheel 2b. On the frame of the bicycle 1, above the rear wheel 2b, there is also a luggage rack 5, at the rear end of which a radar sensor 6 is arranged, which is oriented to the rear. The main radiation direction of the radar therefore points backwards, parallel to the longitudinal axis of the bicycle. The radar measures the vehicle speed based on the assumption that the vast majority of reflections in the radar image are caused by static targets. With the help of the elevation and azimuth angle estimation, the measured radial speeds v_rad of the detected radar targets can be projected onto a speed v_rel parallel to the direction of travel of the eBike, which is described in more detail below. The radar is preferably a multi-channel radar that can preferably resolve angles in azimuth and elevation. Accordingly, the radar provides at least the following measured values for all reflections in the radar image recorded: distance r, radial speed v_rad, angle in azimuth θ, angle in elevation φ. With a rearward orientation parallel to the longitudinal axis of the bicycle, only the measured speeds under 0° azimuth angle and 0° elevation angle correspond to the actual relative speeds v_rel. The measured velocities of the targets v_rad at other angles are projected onto v_rel by projection and the following formula (see 5 ). v right e l = υ right a i.e cos ( θ )
Figure DE102021206313A1_0001

Diese Projektion kann vorzugsweise auch in Elevation gerechnet werden. Bei nicht vorhandener Elevationsschätzung werden insbesondere nur Ziele in einem größeren Abstand r zur Eigengeschwindigkeitsschätzung verwendet, da in diesem Fall die Elevationsschätzung nur noch eine vernachlässigbare Rolle bei der Projektion spielt und damit nur einen sehr kleinen systematischen Fehler verursacht. Eine schmale Abstrahlcharakteristik der Radarantennen in Elevation unterstützt dabei die Schätzung, da die Ziele unter einem größeren Elevationswinkel dadurch stärker unterdrückt werden. Durch eine Histogramm-Bildung über alle gemessenen Geschwindigkeiten und der Auswahl der am häufigsten vorkommenden, diskreten Geschwindigkeit, kann die eBike Eigengeschwindigkeit auch mithilfe des Radars bestimmt werden. Dies ist in der folgenden 3 dargestellt. Das Fahrrad 1 umfasst eine Ermittlungseinrichtung 7, die mit den beiden Sensoren 6, 9 zum Ermitteln einer ersten und einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf den bereitgestellten Geschwindigkeitssignalen der beiden Sensoren 6, 9 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist eine Störungseinrichtung 8 angeordnet, die die beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten vergleicht und auf Basis des Vergleichs ermittelt, ob eine Störung eines der Sensoren 6, 9 vorliegt und/oder ein Schlupf für ein Rad 2a, 2b des Fahrrads 1 ermittelt.This projection can preferably also be calculated in elevation. In the absence of an elevation estimate, only targets at a greater distance r are used for estimating the airspeed, since in this case the elevation estimate only plays a negligible role in the projection and thus only causes a very small systematic error. A narrow radiation characteristic of the radar antennas in elevation supports the estimation, since the targets are suppressed more strongly at a larger elevation angle. By creating a histogram for all measured speeds and selecting the most frequently occurring, discrete speed, the eBike's own speed can also be determined using the radar. This is in the following 3 shown. The bicycle 1 includes a determination device 7, which is designed with the two sensors 6, 9 for determining a first and a second driving speed of the bicycle based on the speed signals provided by the two sensors 6, 9. In addition, a fault device 8 is arranged, which compares the two travel speeds determined and, based on the comparison, determines whether there is a fault in one of the sensors 6, 9 and/or determines whether a wheel 2a, 2b of the bicycle 1 is slipping.

3 zeigt ein Geschwindigkeitshistogramm, ermittelt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a speed histogram determined with a method according to an embodiment of the present invention.

In 3 ist ein Histogramm der ermittelten Geschwindigkeiten gezeigt. Die Geschwindigkeit, die demjenigen Bin zugeordnet werden kann, der die meisten Radarreflexe akkumuliert, wird als aktuelle Geschwindigkeit des Fahrrads angesehen. Die Geschwindigkeitsschätzung kann hierbei durch folgende Ansätze noch verbessert werden:

  1. 1. Glättung des Histogramms (siehe 3 unten). Damit steht eine robustere Basis für die Ermittlung des Geschwindigkeitswerts mit der höchsten Anzahl an Ergebnissen, das heißt der gemessenen, diskreten Geschwindigkeiten, bereit.
  2. 2. Mittelwertbildung. Hierbei wird zunächst das Maximum im Histogramm ermittelt, Nachbar-Bins in einem vorgebbaren Intervall miteinbezogen, die Geschwindigkeiten der jeweiligen Bins ermittelt und dann das geometrische Mittel der zugrundeliegenden Geschwindigkeiten gebildet. Damit ist eine Extrapolation einer Geschwindigkeit zwischen den diskreten Geschwindigkeits-Bins möglich, was wiederum eine erhöhte Genauigkeit bei der Ermittlung der Geschwindigkeit ermöglicht.
In 3 a histogram of the determined speeds is shown. The speed associated with the bin that accumulates the most radar blips is taken as the bike's current speed. The speed estimation can be further improved by the following approaches:
  1. 1. Smoothing of the histogram (see 3 below). This provides a more robust basis for determining the speed value with the highest number of results, i.e. the measured, discrete speeds.
  2. 2. Averaging. In this case, the maximum in the histogram is first determined, neighboring bins are included in a predeterminable interval, the speeds of the respective bins are determined and then the geometric mean of the speeds on which they are based is formed. This allows a speed to be extrapolated between the discrete speed bins, which in turn enables increased accuracy when determining the speed.

Damit kann unabhängig von der üblichen, beispielsweise magnetfeldbasierten Geschwindigkeitsmessung im eBike die Eigengeschwindigkeit des Fahrrads bestimmt werden.This means that the bike's own speed can be determined independently of the usual, for example, magnetic field-based speed measurement in the eBike.

Zusätzlich zu der radarbasierten Ermittlung der Geschwindigkeit kann mit der bekannten Hall-Sensor-Methode die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrrads über ein magnetisches Messprinzip ermittelt werden. Ein Magnet befindet sich beispielsweise an einer Speiche oder im Mantel des Hinterrads. Mit einem Hall-Sensor oder einem anderen Sensor, der das Magnetfeld detektiert, werden die Umdrehungen des Rads und damit des Magneten gemessen. Mit jedem Vorbeikommen des Magneten am Sensor entsteht ein Puls. Über den zeitlichen Abstand zweier aufeinander folgender Pulse und dem bekannten Radumfang kann die Geschwindigkeit des eBike geschätzt werden.In addition to the radar-based determination of the speed, the current speed of the bicycle can be determined using the well-known Hall sensor method using a magnetic measuring principle. A magnet is located, for example, on a spoke or in the casing of the rear wheel. The revolutions of the wheel and thus of the magnet are measured with a Hall sensor or another sensor that detects the magnetic field. A pulse is generated every time the magnet passes the sensor. The speed of the eBike can be estimated from the time between two consecutive pulses and the known wheel circumference.

Kommt es zu einer Störung des Magnetfeldsensors, so ist kurzzeitig sehr viel Leistung im Messsignal dieses Sensors zu erkennen. Damit kann auf einfache Weise eine Störung des Magnetfeldsensors festgestellt werden. Die Detektion der Pulse würde in diesem Fall keine vernünftige Schätzung der Geschwindigkeit ergeben. Ein beispielhaftes gestörtes Puls-Folgen-Signal - Stärke des detektierten Magnetfelds 101 über die Zeit 100 - ist in der folgenden 4 gezeigt.If there is a fault in the magnetic field sensor, a lot of power can be seen in the measuring signal of this sensor for a short time. In this way, a fault in the magnetic field sensor can be eliminated in a simple manner to be determined. In this case, the detection of the pulses would not give a reasonable estimate of the speed. An exemplary noisy pulse train signal - strength of the detected magnetic field 101 over time 100 - is shown below 4 shown.

4 zeigt ein Puls-Folgen-Signal über die Zeit mit einer Störung eines Reed-Sensors. 4 shows a pulse train signal over time with a disturbance of a reed sensor.

Für den gestörten Bereich 102 kann die mittels Radarsensor ermittelte Eigengeschwindigkeit herangezogen werden, um dennoch eine Aussage über die Eigengeschwindigkeit zu treffen. Der gestörte Messzeitraum 102 kann damit überbrückt werden. Alternativ wird der Abgleich der beiden geschätzten Geschwindigkeiten - über Reed-Sensor einerseits und Radarsensor andererseits - dazu verwendet, um bei einer Diskrepanz auf eine Dejustage des Radarsensors zu schließen, was dessen andere Funktionalität stark beeinträchtigen würde und deshalb verlässlich zeitnah detektiert werden muss. Das Erkennen der Dejustage vermeidet, dass falsche Geschwindigkeiten geschätzt werden. Eine Überprüfung einer etwaigen Dejustage, solange das Magnet-Signal nicht gestört ist, kann dann durchgeführt werden.The own speed determined by means of a radar sensor can be used for the disturbed area 102 in order to nevertheless make a statement about the own speed. The disrupted measurement period 102 can thus be bridged. Alternatively, the comparison of the two estimated speeds - via the reed sensor on the one hand and the radar sensor on the other - is used to conclude that the radar sensor has been misadjusted in the event of a discrepancy, which would severely impair its other functionality and must therefore be reliably detected in a timely manner. Recognizing the misalignment avoids incorrect speeds being estimated. A possible maladjustment can then be checked as long as the magnetic signal is not disturbed.

Wenn beide Arten der Geschwindigkeitsmessung - mittels Reed-Sensor einerseits und Radarsensor andererseits - ordnungsgemäß funktionieren, liegen die beiden Geschwindigkeiten in einem definierten Toleranzbereich voneinander. Dementsprechend muss, wenn zum Beispiel eine Störungsüberwachungseinrichtung, die die eBike-interne Geschwindigkeitsmessung überwacht, keine Störung meldet, die Geschwindigkeitsschätzung des Radars innerhalb des Toleranzbereiches der magnetfeldbasierten Geschwindigkeitsschätzung liegen.If both types of speed measurement - using a reed sensor on the one hand and radar sensor on the other hand - work properly, the two speeds are within a defined tolerance range of each other. Accordingly, if, for example, a fault monitoring device that monitors the eBike's internal speed measurement does not report a fault, the radar's speed estimate must be within the tolerance range of the magnetic field-based speed estimate.

Sobald in diesem fehlerfreien Betriebsmodus die Geschwindigkeitsschätzung beziehungsweise -ermittlung den Toleranzbereich der magnetbasierten Geschwindigkeitsschätzung verlässt, wird angenommen, dass der Radarsensor dejustiert ist. Die Projektion der radialen Geschwindigkeiten v_rad auf v_rel liefert dann falsche Werte für v_rel und die Störungsüberwachungseinrichtung kann ein entsprechendes Signal an die Ausgabeeinheit des eBikes übermitteln und die Dejustage des Radarsensors anzeigen.As soon as the speed estimate or determination leaves the tolerance range of the magnet-based speed estimate in this error-free operating mode, it is assumed that the radar sensor is misaligned. The projection of the radial speeds v_rad onto v_rel then supplies incorrect values for v_rel and the fault monitoring device can transmit a corresponding signal to the output unit of the eBike and indicate the misalignment of the radar sensor.

In Fällen, in denen der Vergleich entweder auf Störung oder auf Schlupf schließen lässt, kann durch eine Steuereinheit, die Störungseinrichtung oder eine andere Einrichtung mittels geeigneter Software, insbesondere Algorithmen und/oder mittels geeigneter zusätzlicher Sensorik, eine Fallentscheidung zwischen entweder dem Vorliegen von Schlupf oder dem Vorliegen einer „Störung“ getroffen werden.In cases in which the comparison suggests either a fault or slip, a control unit, the fault device or another device using suitable software, in particular algorithms and/or using suitable additional sensors, can make a case decision between either the existence of slip or the existence of a "fault".

Zur Ermittlung des Schlupfs wird die durch Radar bestimmte Geschwindigkeit mithilfe des bekannten Radumfangs in eine Solldrehzahl ω0 umgerechnet. Der Magnetfeld-Sensor liefert die tatsächliche Drehzahl ω.To determine the slip, the speed determined by radar is converted into a setpoint speed ω 0 using the known wheel circumference. The magnetic field sensor supplies the actual speed ω.

Hieraus kann die Funktionseinheit mittels der nachfolgenden Formel den Schlupf bestimmen: S = ω ω 0 ω 0

Figure DE102021206313A1_0002
From this, the functional unit can determine the slip using the following formula: S = ω ω 0 ω 0
Figure DE102021206313A1_0002

Bei Bremsschlupf ist das Vorzeichen des Schlupf S negativ, bei Beschleunigungsschlupf positiv.In the case of braking slip, the sign of the slip S is negative, in the case of acceleration slip it is positive.

Wird nun ein Antriebsschlupf festgestellt, kann beispielsweise die Störungseinrichtung 8 oder eine andere Recheneinrichtung ein entsprechendes Signal bereitstellen.If drive slip is now detected, the fault device 8 or another computing device can provide a corresponding signal, for example.

Bei Vorliegen von Antriebsschlupf wird zunächst überprüft, beispielsweise durch einen Powerdetektor, ob eine Überschreitung der für den Normalbetrieb des Raddrehzahl-Hall-Sensors definierten Drehzahlschwelle vorliegt oder nicht. Ist dies nicht der Fall - kein Fehlerfall - berechnet eine Funktionseinheit die theoretische Raddrehzahl, die aufgrund der Radareigengeschwindigkeitsschätzung vorliegen müsste und quantifiziert den Schlupf basierend auf der theoretischen und tatsächlich mit dem Raddrehzahl-Hall-Sensor gemessenen Raddrehzahl.If drive slip is present, a check is first made, for example using a power detector, to determine whether or not the speed threshold defined for normal operation of the wheel speed Hall sensor has been exceeded. If this is not the case - no fault - a functional unit calculates the theoretical wheel speed that should be available based on the radar's own speed estimate and quantifies the slip based on the theoretical wheel speed and the wheel speed actually measured with the wheel speed Hall sensor.

Bei Beschleunigungsschlupf verlässt die durch den Raddrehzahl-Hall-Sensor bestimmte Drehzahl das Toleranzintervall vorzugsweise nach oben, das heißt der Beschleunigungsschlupf überschreitet einen Grenzwert. Die Funktionseinheit meldet dann den detektierten Schlupf an nachgelagerte Systeme wie Ausgabe- und Warnperipherie oder an nachgelagerte Funktionseinheiten, vorzugsweise an ein ESP-System, das basierend auf der Information die Motorunterstützung zurückfahren kann. Weiterhin kann der detektierte Schlupf in Verbindung mit der Gier- und Rollrateninformation von einer IMU - Inertialmesseinheit - von einer nachgelagerten Funktionseinheit zur Vorhersage von Stürzen, zur Detektion oder zur Verhinderung eines Sturzes weitergegeben werden.In the event of acceleration slip, the speed determined by the wheel speed Hall sensor preferably leaves the tolerance interval upwards, that is to say the acceleration slip exceeds a limit value. The functional unit then reports the detected slip to downstream systems such as output and warning peripherals or to downstream functional units, preferably to an ESP system, which can reduce the motor support based on the information. Furthermore, the detected slip in connection with the yaw and roll rate information from an IMU (inertial measurement unit) can be forwarded by a downstream functional unit for predicting falls, for detecting or preventing a fall.

Bei Vorliegen von Bremsschlupf wird zunächst überprüft, beispielsweise durch einen Powerdetektor, ob eine Überschreitung der für den Normalbetrieb des Raddrehzahl-Hall-Sensors definierten Drehzahlschwelle vorliegt oder nicht. Ist dies nicht der Fall - kein Fehlerfall - berechnet eine Funktionseinheit die theoretische Raddrehzahl, die aufgrund der Radareigengeschwindigkeitsschätzung vorliegen müsste und quantifiziert den Schlupf basierend auf der theoretischen und tatsächlich mit dem Raddrehzahl-Hall-Sensor gemessenen Raddrehzahl. Die durch den Raddrehzahl-Hall-Sensor gemessene Raddrehzahl verlässt einen gewissen Toleranzbereich, um die durch das Radar errechnete Solldrehzahl.If brake slip is present, a check is first made, for example by a power detector, to determine whether or not the speed threshold defined for normal operation of the wheel speed Hall sensor has been exceeded. If this is not the case - no error case - calculates a radio tion unit calculates the theoretical wheel speed that should be available based on the radar's own speed estimate and quantifies the slip based on the theoretical wheel speed and the wheel speed actually measured with the wheel speed Hall sensor. The wheel speed measured by the wheel speed Hall sensor leaves a certain tolerance range around the target speed calculated by the radar.

Bei Bremsschlupf verlässt die durch den Raddrehzahl-Hall-Sensor bestimmte Drehzahl das Toleranzintervall vorzugsweise nach unten, das heißt der Bremsschlupf unterschreitet einen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert. Die tatsächlich mittels des Radarsensors gemessene Geschwindigkeit wird an das Gesamtbetriebssystem des Fahrrads übergeben, um auch während Bremsphasen die tatsächliche und nicht die durch Bremsschlupf verfälschte Geschwindigkeit anzuzeigen. Der quantifizierte Schlupf kann beispielsweise an ein ABS-System weitergegeben werden, dass beim Überschreiten eines gewissen Bremsschlupfs die Bremsen kurzzeitig löst, um eine maximale Bremswirkung zu erreichen.In the event of brake slip, the speed determined by the wheel speed Hall sensor preferably leaves the tolerance interval downwards, that is to say the brake slip falls below a predetermined speed limit value. The speed actually measured by the radar sensor is transmitted to the overall operating system of the bike in order to display the actual speed and not the speed falsified by brake slip even during braking phases. The quantified slip can be passed on to an ABS system, for example, which releases the brakes briefly when a certain brake slip is exceeded in order to achieve maximum braking effect.

Zusammenfassend kann durch zumindest eine Ausführungsform zumindest eines der folgenden Merkmale und/oder zumindest einer der folgenden Vorteile bereit-gestellt werden:

  • - Bei einer Verwendung des Radars ausschließlich für die Schlupferkennung, zum Beispiel ausgeführt als Speed-over-Ground-Sensor, können Parametrisierungen implementiert werden, die die Messzeit deutlich verkürzen und damit die Update-Rate der Geschwindigkeitsmessung erhöht.
  • - Zwei-Wege Bestimmung der Geschwindigkeit.
  • - Zuverlässigere Geschwindigkeitsermittlung des Fahrrads.
  • - Verbesserte Nutzererfahrung.
  • - Erkennung einer Dejustage von Sensoren..
In summary, at least one of the following features and/or at least one of the following advantages can be provided by at least one embodiment:
  • - When using the radar exclusively for slip detection, for example designed as a speed-over-ground sensor, parameterizations can be implemented that significantly reduce the measurement time and thus increase the update rate of the speed measurement.
  • - Two-way speed determination.
  • - More reliable bike speed detection.
  • - Improved user experience.
  • - Detection of misalignment of sensors..

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many different ways.

Claims (15)

Verfahren zum Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrrads (1), insbesondere eines Pedelecs, eBikes oder dergleichen, umfassend die Schritte - Ermitteln (S1) einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads (1) basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal, - Ermitteln (S2) einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads (1) basierend auf einem zweiten Geschwindigkeitssignal, wobei das erste und das zweite Geschwindigkeitssignal von unterschiedlichen Sensoren (6, 9) bereitgestellt werden, - Ermitteln (S3) eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten, - Ermitteln (S4) anhand des Vergleichs, ob eine Störung eines der Sensoren (6, 9) vorliegt und/oder Ermitteln (S4b) eines Schlupfs für ein Rad (2a, 2b) des Fahrrads (1) anhand des Vergleichs.Method for determining a driving speed of a bicycle (1), in particular a pedelec, e-bike or the like, comprising the steps - Determining (S1) a first driving speed of the bicycle (1) based on a first speed signal, - determining (S2) a second driving speed of the bicycle (1) based on a second speed signal, the first and the second speed signal being provided by different sensors (6, 9), - Determining (S3) a comparison of the two determined driving speeds, - Determine (S4) based on the comparison whether there is a fault in one of the sensors (6, 9). and or Determining (S4b) a slip for a wheel (2a, 2b) of the bicycle (1) based on the comparison. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei im Falle einer Störung einer der Sensoren (6, 9) das Signal des anderen der beiden Sensoren (6, 9) zum Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit verwendet wird oder kein Signal verwendet wird.procedure according to claim 1 In the event of a fault in one of the sensors (6, 9), the signal from the other of the two sensors (6, 9) is used to determine the driving speed, or no signal is used. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei der Schlupf nur ermittelt wird, falls keine Störung vorliegt.Method according to one of Claims 1 - 2 , whereby the slip is only determined if there is no fault. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei einer der beiden Sensoren, insbesondere der erste Sensor (9), ein Geschwindigkeitssignal basierend auf einem rotierenden Element des Fahrrads (1) bereitstellt, wobei eine Rotation des rotierenden Elements zumindest mittelbar mit der Fahrgeschwindigkeit korreliert, insbesondere wobei das rotierende Element in Form eines Rades (2a, 2b) des Fahrrads (1) ausgebildet wird.Method according to one of Claims 1 - 3 , wherein one of the two sensors, in particular the first sensor (9), provides a speed signal based on a rotating element of the bicycle (1), wherein a rotation of the rotating element correlates at least indirectly with the driving speed, in particular wherein the rotating element is in the form of a Wheel (2a, 2b) of the bicycle (1) is formed. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der erste Sensor (9) in Form eines Reed-Sensors ausgebildet wird.procedure according to claim 4 , wherein the first sensor (9) is designed in the form of a reed sensor. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei beim Ermitteln (S4b) des Schlupfs ein Antriebs- oder Bremsschlupf ermittelt wird.Method according to one of Claims 1 - 5 , wherein when determining (S4b) the slip, a drive slip or brake slip is determined. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei, wenn ein Antriebsschlupf ermittelt wird, eine vorhandene Fahrerantriebsunterstützung (4) für das Fahrrad (1) zumindest abgesenkt oder abgeschaltet wird und/oder, wenn ein Bremsschlupf ermittelt wird, eine ausgeübte Bremswirkung abgesenkt wird.procedure according to claim 6 , wherein, if drive slip is determined, an existing driver drive support (4) for the bicycle (1) is at least lowered or switched off and/or, if brake slip is determined, an applied braking effect is lowered. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der zweite (6) der zumindest zwei Sensoren (6, 9) das zweite Geschwindigkeitssignal basierend auf einer der Detektion von zumindest einem fahrradfremden Objekt bereitstellt, insbesondere wobei der zweite Sensor (6) als Umfeld sensierender Sensor ausgebildet wird, vorzugsweise als Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensor.Method according to one of Claims 1 - 7 , wherein the second (6) of the at least two sensors (6, 9) provides the second speed signal based on the detection of at least one non-bicycle object, in particular wherein the second sensor (6) is designed as a sensor that senses the surroundings, preferably as a radar , lidar and/or ultrasonic sensor. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei beim Ermitteln der zweiten Fahrgeschwindigkeit die folgenden Schritte durchgeführt werden: - Ermitteln einer Häufigkeitsverteilung von ermittelten, zweiten Fahrgeschwindigkeiten, und - Auswählen derjenigen zweiten Fahrgeschwindigkeit mit der größten Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilung.Method according to one of Claims 1 - 8th , wherein the following steps are carried out when determining the second driving speed: - determining a frequency distribution of determine th, second driving speeds, and - selecting that second driving speed with the greatest frequency in the frequency distribution. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die ermittelte Häufigkeitsverteilung geglättet wird, insbesondere mittels gleitender Durchschnittsbildung und/oder wobei beim Auswählen ein Mittelwert, insbesondere das geometrische Mittel, von ermittelten, zweiten Fahrgeschwindigkeiten in einem festlegbaren Intervall um die Fahrgeschwindigkeit mit der größten Häufigkeit gebildet wird und dieser als ausgewählte zweite Fahrgeschwindigkeit festgelegt wird.procedure according to claim 9 , wherein the determined frequency distribution is smoothed, in particular by means of moving average formation and/or wherein, when selecting, a mean value, in particular the geometric mean, of determined, second driving speeds is formed in a definable interval around the driving speed with the greatest frequency and this as the selected second driving speed is determined. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10, wobei anhand des Vergleichs eine Dejustage zumindest eines Geschwindigkeitssignalgebers, umfassend einen der beiden Sensoren (6, 9) detektiert wird.Method according to one of Claims 1 - 10 , wherein a misalignment of at least one speed signal transmitter, comprising one of the two sensors (6, 9), is detected on the basis of the comparison. Sensoranordnung für ein Fahrrad (1), umfassend einen ersten Sensor (9) zum Bereitstellen eines ersten Geschwindigkeitssignals für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads (1), einen zweiten Sensor (6) zum Bereitstellen eines zweiten Geschwindigkeitssignals für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads (1), eine Ermittlungseinrichtung (7), die zum Ermitteln einer ersten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads basierend auf einem ersten Geschwindigkeitssignal und zum Ermitteln einer zweiten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads (1) basierend auf einem zweiten Geschwindigkeitssignal ausgebildet ist, und eine Störungseinrichtung (8), ausgebildet zum Ermitteln eines Vergleichs der beiden ermittelten Fahrgeschwindigkeiten und zum Ermitteln anhand des Vergleichs, ob eine Störung einer der Sensoren (6, 9) vorliegt und/oder zum Ermitteln eines Schlupfs für ein Rad des Fahrrads anhand des Vergleichs.Sensor arrangement for a bicycle (1), comprising a first sensor (9) for providing a first speed signal for the driving speed of the bicycle (1), a second sensor (6) for providing a second speed signal for the driving speed of the bicycle (1), a determination device (7) which is designed to determine a first driving speed of the bicycle based on a first speed signal and to determine a second driving speed of the bicycle (1) based on a second speed signal, and a fault device (8) designed to determine a comparison of the two determined driving speeds and to determine based on the comparison whether there is a fault in one of the sensors (6, 9) and/or to determine slip for a wheel of the bicycle based on the comparison. Sensoranordnung gemäß Anspruch 12, wobei der erste Sensor (9) einen Reed-Sensor und/oder der zweite Sensor (6) einen Umfeld sensierenden Sensor umfasst, vorzugsweise einen Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensor.Sensor arrangement according to claim 12 , wherein the first sensor (9) comprises a reed sensor and/or the second sensor (6) comprises a sensor that senses the surroundings, preferably a radar, lidar and/or ultrasonic sensor. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 12-13, wobei eine Umschalteinrichtung angeordnet ist, die bei Störung eines der beiden Geschwindigkeitssignale, insbesondere bei einer Störung eines der Sensoren (6, 9), zur Weiterverarbeitung des Fahrgeschwindigkeitssignals auf das ungestörte Geschwindigkeitssignal umschaltet.Sensor arrangement according to one of Claims 12 - 13 , wherein a switching device is arranged, which switches over to the undisturbed speed signal for further processing of the driving speed signal in the event of a fault in one of the two speed signals, in particular in the event of a fault in one of the sensors (6, 9). Fahrrad (1) mit einer Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 12-14.Bicycle (1) with a sensor arrangement according to one of Claims 12 - 14 .
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