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Drehmoment-, Drehzahl- und Richtungsmessung für Pedelecs

AUFGABE

Wir entwickelten einen kundenspezifisch angepassten Sensor, der alle drei Faktoren misst. Dazu wurden die Drehzahlsensoren in die Radwelle integriert, so dass das System zugleich auch den Drehmoment messen und die Richtung ermitteln kann.

LÖSUNG

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Wir entwickelten einen kundenspezifisch angepassten Sensor, der alle drei Faktoren misst. Dazu wurden die Drehzahlsensoren in die Radwelle integriert, so dass das System zugleich auch den Drehmoment messen und die Richtung ermitteln kann.

FAKTEN

Methode erhielt von einem Pedelec-Hersteller den Auftrag, ein einzelnes Gerät zu entwerfen, das die Qualität der Drehmomentmessung erhöht und zusätzlich auch Drehzahl und Richtung genau messen kann. Die Entwicklung der Lösung war umso schwieriger, als im Tretlager nur sehr wenig Platz für den Sensor vorhanden war. Bislang war auf dem Markt ein am Zweiradrahmen befestigter Dehnmessstreifen eingesetzt worden. Damit konnte jedoch lediglich das aufgewendete, nicht das tatsächliche Drehmoment errechnet werden. Die Veränderungen des Fahrergewichts und die Auswirkungen schlechter Straßen auf den Rahmen führten zu weiteren Ungenauigkeiten. Diese wurden an das Überwachungs- und Steuersystem weitergegeben, welches die elektronische Unterstützung in Gang setzt. Das bedeutete, dass die Radfahrer kein anstrengungsloses Fahrerlebnis genießen konnten. Zudem wurde bei dem herkömmlichen Verfahren ein Steuergerät für den mathematischen Ausgleich, um genaue und wiederholbare Messungen zu erzielen. Dies ist jetzt nicht mehr erforderlich.

Methode lieferte einen eigens entwickelten Sensor, der Drehmoment, Geschwindigkeit und Richtung kombiniert und dabei einen wirtschaftlich akzeptablen Budgetrahmen einhält. Der Sensor arbeitet in einem eng definierten Drehmomentbereich. Er kann einer bis zu dreifachen Drehmomentüberlastung ohne bleibende Schäden standhalten. Wenn der Fahrer in die Pedale seines Rads tritt, wird eine absolute Drehmomentmessung durchgeführt und das Ergebnis an das Steuersystem übermittelt. Bei Bedarf wird dann der Elektromotor zugeschaltet. Da der Sensor ein analoges Signal übermittelt, kann die Steuereinheit Änderungen an der Tretachse auch im Bereich von unter 1,0 ms bei allen Straßen und Wetterbedingungen erfassen. Da der Drehzahlsensor ohne Referenzscheibe auf der Achse auskommt, kann er zusammen mit der Drehmoment- und Richtungserfassung in einer Baugruppe zusammengefasst werden. Dies geht sogar unter den begrenzten räumlichen Bedingungen, wie sie im Tretlager eines Fahrrads anzutreffen sind. Das Drehzahlsignal wird dann als digitales Signal an die Steuereinheit weitergeleitet. Die Verwendung der Drehzahl im Steuerungsschema hat den zusätzlichen Vorteil, dass das System bei der Kombination mit der Drehmomentmessung dem Fahrer die PS-Zahl oder den Kalorienverbrauch anzeigen kann. Die Richtungsmessung erfolgt über ein einfaches digitales Signal, das die Steuereinheit mit den nötigen Daten versorgt, um den Grad der ggf. benötigten elektrischen Unterstützung zu ermitteln.





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