DE19600242A1

DE19600242A1 - Control of bicycle lighting- and brake-unit battery power metering

Info

Publication number: DE19600242A1
Application number: DE19600242A
Authority: DE
Inventors: Rainer Fey; Albert Thein; Ulrich Engelbrecht
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-07-10

Abstract

A control circuit for metering the power to electrical loads like the headlamp (including a parking lamp) and tail lamp of a bicycle, uses battery (12) and power electronics (13). There is a signal transmitter (17) for the bicycle state, one (18) for the brakes and one (19) for the battery state-of-charge. A microcontroller (14) is connected with the power electronics and receives the signals. A built-in program controls the power distribution to the loads from the battery. The microcontroller is programmed so that the headlamp is switched off when the bicycle is stationary and the parking lamp is switched off when the bicycle is moving.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung der Energiezumessung an elektrische Stromverbraucher an einem Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a control of the energy metering to electrical Electricity consumers on a bicycle according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 42 12 320 A1 ist eine elektronisch gesteuerte elektrische Stellvor richtung bekannt, die eine elektronische Steuereinheit aufweist, welche eine Si gnalüberwachungseinheit, eine Speichereinheit, einen Positionsdetektor für die Verstelleinrichtung sowie eine Komparator aufweist, der eingehende Soll-Werte mit den gespeicherten Ist-Werten vergleicht und anschließend die Einschaltung der elektrischen Stellvorrichtung veranlaßt oder nicht. Auf die Überwachungsein heit wirken noch andere Signalgeber von außerhalb, die die Durchführung der Abläufe blockieren können, beispielsweise ein Zeitglied, das bei zu langsamer Fahrt den Verstellvorgang abbricht. Ein Signal über mangelnde Energiedichte in der Batterie führt ebenfalls zum Abbruch des Schaltvorgangs. Ein Mikrocontroller gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen kann eingehende Steuersignale nach einem eingegebenen Programm verarbeiten und beliebig viele Signale von außer halb zu einer sinnvollen Befehlsausgabe vereinigen. Beispielsweise können Re chenprogramme bewirken, daß die Eingabe mehrerer Geschwindigkeitssignale eine Beschleunigung oder Verzögerung errechnet, deren Wert beim Durchfahren einer definierten Grenze einen Schaltvorgang auslöst oder diesen abbricht.From DE 42 12 320 A1 is an electronically controlled electrical Stellvor direction known, which has an electronic control unit which a Si Signal monitoring unit, a storage unit, a position detector for the Adjusting device and a comparator, the incoming target values compared with the saved actual values and then the activation of the electric actuator or not. On the surveillance other signal transmitters act from outside which carry out the Processes can block, for example a timer that is too slow Trip aborts the adjustment process. A signal about lack of energy density in the battery also leads to the switching process being aborted. A microcontroller however, according to the present invention, incoming control signals can be after Process an entered program and any number of signals from outside half unite to a meaningful command output. For example, Re Chen programs cause the input of multiple speed signals an acceleration or deceleration is calculated, the value when driving through triggers or aborts a switching process within a defined limit.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Energiezumessung aus einer Batterie an die Beleuchtungs- und Bremsanlage eines Fahrrades zu schaffen, die die verfügbare Energie der Batterie den Fahrzuständen in erster Linie nach Spar samkeitskriterien genau anpaßt.It is the object of the invention to control the energy metering from a To create a battery to the lighting and braking system of a bicycle the available energy of the battery to the driving conditions primarily after saving Adaptation criteria exactly.

Die Lösung der Aufgabe wird in den Ansprüchen beschrieben.The solution to the problem is described in the claims.

Anhand von Skizzen wird die energiesparende Steuerung der Energiezumessung an die Beleuchtungs- und Bremsanlage eines Fahrrades beschrieben.The energy-saving control of the energy metering is based on sketches to the lighting and braking system of a bicycle.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Fahrrad mit einer Batterie, einer Leistungselektronik und einem Mikrocontroller sowie mit einer Beleuchtungs- und Bremsanlage; Fig. 1, a bicycle with a battery, a power electronics system and a microcontroller as well as with an illumination and braking system;

Fig. 2 ein Schaubild über den funktionellen Zusammenhang aller an der Steuerung beteiligten Elemente; Fig. 2 is a diagram showing the functional connection of all the elements involved in the control;

Fig. 3 ein Schaubild für die Aktivierung der Beleuchtungsanlage in Abhän gigkeit vom Fahrzustand; Figure 3 is a graph for the activation of the lighting system depending on the driving condition.

Fig. 4 ein Schaubild für die Aktivierung der Bremsanlage in Abhängigkeit von der Verzögerung des Fahrrades. Fig. 4 is a diagram for the activation of the brake system depending on the deceleration of the bike.

In Fig. 1 ist ein Fahrrad 1 dargestellt, welches im wesentlichen aus einem Rah men 2, einem Vorderrad 3, einem Hinterrad 4, einem Tretlager 5, einer Antriebs kette 6 sowie einer Lenkstange 7 besteht. Zur Versorgung von elektrischen Stromverbrauchern, wie die Beleuchtungs- und Bremsanlage mit einem Schein werfer 7, einem Rücklicht 11, einem Bremslicht 10, etc. ist eine Batterie 12 vor gesehen, deren gespeicherte Energie über eine Leistungselektronik 13 sowie ei nen Mikrocontroller 14 an die Verbraucher geleitet wird. Der Scheinwerfer 7 weist ein Fahrlicht 8 und zur Erhöhung der Sparsamkeit ein Standlicht 9 auf, wo bei bei Nachtfahrt das Fahrlicht 8 nur im Fahrbetrieb und das Standlicht 9 nur bei stehendem Fahrzeug eingeschaltet wird. Die Beleuchtungs- und Bremsanlage weist ferner eine Anzahl von Signalgebern auf, wie einen Signalgeber 17 für den Fahrzustand, einen Signalgeber 18 für den Bremsvorgang sowie einen Signalge ber 19 für den Ladezustand der Batterie. Die Signale der Signalgeber 17 und 18 werden von Impulsgebern 16 ausgelöst, die beispielsweise als Magnete auf ei nem Ring 1 5 an einem der Laufräder 3 oder 4 angeordnet sind und an den Si gnalgebern 17 und 18 vorbeigeführt werden, wenn das betreffende Laufrad 3 oder 4 rotiert. An der Lenkstange 6 ist eine wahlweise beleuchtbare Anzeige 20 angebracht, die den Fahrer des Fahrrades 1 über den Ladezustand der Batterie informiert.In Fig. 1, a bicycle 1 is shown, which consists essentially of a frame 2 , a front wheel 3 , a rear wheel 4 , a bottom bracket 5 , a drive chain 6 and a handlebar 7 . To supply electrical power consumers, such as the lighting and braking system with a headlight 7 , a taillight 11 , a brake light 10 , etc., a battery 12 is seen before, the stored energy via power electronics 13 and egg NEN microcontroller 14 to the consumer is directed. The headlight 7 has a driving light 8 and, to increase economy, a parking light 9 , where, when driving at night, the driving light 8 is only switched on when driving and the parking light 9 only when the vehicle is stationary. The lighting and braking system also has a number of signal generators, such as a signal generator 17 for the driving state, a signal generator 18 for the braking process and a signal generator 19 for the state of charge of the battery. The signals of the signal generators 17 and 18 are triggered by pulse generators 16, the impellers are disposed 3 or 4 on a, for example, as magnets in egg nem ring 1 5 and gnalgebern to the Si are guided past 17 and 18, when the impeller concerned 3 or 4 rotates. An optionally illuminated display 20 is attached to the handlebar 6 , which informs the driver of the bicycle 1 about the state of charge of the battery.

Gemäß Fig. 2 wird der Aufbau der Steuerung der Energiezumessung mit seinen Elementen sowie deren Verknüpfung untereinander gezeigt. So korrespondieren alle Signalgeber 17, 18, 19, die Anzeige 20, die Batterie 12 sowie die Leistungse lektronik 13 mit dem Mikrocontroller 14, dessen Informationen die Leistungselek tronik 13 zur Aktivierung der Beleuchtungs- und Bremsanlage veranlassen.Referring to FIG. 2, the structure of the control of the Energiezumessung with its elements and their links to one another is shown. So all signal transmitters 17 , 18 , 19 , the display 20 , the battery 12 and the power electronics 13 correspond to the microcontroller 14 , the information of which the power electronics 13 cause the lighting and braking system to be activated.

Die zentrale Kontrolle über die Energiezumessung an die Beleuchtungsanlage und das Bremslicht 10 übernimmt also der Mikrocontroller 14. Für die Erkennung der Fahrsituation werden Signale des Signalgebers 17, welcher auch Signale der Ge schwindigkeit übermitteln kann, im Mikrocontroller 14 verarbeitet. Ist die Be leuchtungsanlage eingeschaltet und setzt sich das Fahrrad 1 in Bewegung, so wird das Fahrlicht 8 des Scheinwerfers 7 sowie das Rücklicht 11 eingeschaltet. Hält das Fahrrad 1 an, so schaltet der Mikrocontroller 14 das Fahrlicht aus und schaltet statt dessen das Standlicht 9 ein, welches weniger Energie verbraucht als das Fahrlicht 8. Um die Batterie 12 weiter zu schonen, wird nach Ablauf eini ger Sekunden die Beleuchtungs- und Bremsanlage ausgeschaltet. Das Licht steht also nur solange zur Verfügung, wie es gebraucht wird. Setzt der Fahrer das Fahrrad 1 innerhalb einer in den Mikrocontroller 14 einprogrammierten Frist wie der in Bewegung, so schaltet sich das Fahrlicht 8 und das Rücklicht 11 automa tisch wieder ein. Die Signale des Signalgebers 19 für den Ladezustand der Batte rie 12 verarbeitet der Mikrocontroller 14 in sofern, als der Fahrer über die Anzei ge 20 informiert wird, wie lange die Batterie 12 noch im Stande sein wird, die Beleuchtungsanlage zu speisen. Die Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Ablauf schaubild für die Entscheidungen des Mikrocontrollers zur Speisung der Beleuch tungsanlage.The central control over the energy metering to the lighting system and the brake light 10 thus takes over the microcontroller 14 . For the detection of the driving situation, signals from signal generator 17 , which can also transmit signals of speed, are processed in microcontroller 14 . If the lighting system is switched on and the bicycle 1 starts to move, the headlights 8 of the headlights 7 and the tail lights 11 are switched on. If the bicycle 1 stops, the microcontroller 14 switches off the driving light and instead switches on the parking light 9 , which uses less energy than the driving light 8 . To further protect the battery 12 , the lighting and braking system is switched off after a few seconds. The light is only available as long as it is needed. If the driver sets the bicycle 1 within a time limit programmed into the microcontroller 14 , the driving light 8 and the rear light 11 automatically switch on again. The signals from the signal generator 19 for the state of charge of the battery 12 are processed by the microcontroller 14 in so far as the driver is informed via the display 20 how long the battery 12 will still be able to supply the lighting system. Fig. 3 shows a corresponding sequence diagram for the decisions of the microcontroller for feeding the lighting system.

Ein Ablaufschaubild für die Steuerung der Bremslichtanlage wird in Fig. 4 darge stellt. Die Signale des Signalgebers 18 für den Bremsvorgang am Fahrrad werden im Mikrocontroller 14 als Geschwindigkeitswerte erkannt und abgespeichert. Die jeweils letzten abgespeicherten Geschwindigkeitswerte werden im Mikrocontrol ler 14 mit dem neu eingegangenen Geschwindigkeitswert verglichen und zu ei nem Beschleunigungs- oder Verzögerungswert errechnet und einem Grenzwert gegenüber gestellt. Ist der errechnete Verzögerungswert größer als der Grenz wert, so aktiviert der Mikrocontroller 14 einen Ausgang zur Leistungs elektronik 13, die das Bremslicht 10 zum Leuchten bringt.A flow chart for the control of the brake light system is shown in Fig. 4 Darge. The signals of the signal generator 18 for the braking process on the bicycle are recognized and stored in the microcontroller 14 as speed values. The respectively last stored speed values are compared in the microcontroller 14 with the newly received speed value and calculated to an acceleration or deceleration value and compared with a limit value. If the calculated deceleration value is greater than the limit value, the microcontroller 14 activates an output to the power electronics 13 , which causes the brake light 10 to light up.

Ausgeschaltet wird das Bremslicht 10 dann, wenn ein Vergleich der beiden letz ten Geschwindigkeitswerte eine zunehmende oder zumindest eine gleichblei bende Geschwindigkeit ergibt. In diesem Falle geht der Verzögerungswert gegen 0 und somit unter den Grenzwert für die Einschaltung des Bremslichts 10. In die sem Falle wird der entsprechende Ausgang zur Leistungselektronik durch den Mikrocontroller wieder zurückgesetzt. Für den Grenzwert wird ein Wert von 0,5 m/s² vorgeschlagen, der einer Verzögerung entspricht, bei welcher der nach folgende Verkehr bereits gewarnt werden muß. The brake light 10 is switched off when a comparison of the two last speed values results in an increasing or at least a constant speed. In this case, the deceleration value approaches 0 and thus below the limit value for the activation of the brake light 10 . In this case, the corresponding output to the power electronics is reset by the microcontroller. For the limit value, a value of 0.5 m / s² is proposed, which corresponds to a delay at which the following traffic must already be warned.

Eine wichtige Voraussetzung für das Funktionieren der Steuerung der Beleuch tungs- und Bremsanlage ist die Anforderung an die Signalgeber, daß diese ihre jeweiligen Messungen in einem Zeitraster abgeben müssen, welcher klein genug ist, um die Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten. Mit einer Meßfrequenz von 10 Hz wird eine ausreichend genaue Messung gewährleistet. Ferner muß die Meßvorrichtung eine Genauigkeit erreichen, die deutlich unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt.An important prerequisite for the functioning of the lighting control tion and braking system is the requirement for the signal generator that this their each measurement in a time grid that is small enough is to ensure road safety. With a measuring frequency A sufficiently precise measurement is guaranteed at 10 Hz. Furthermore, the Measuring device achieve an accuracy that is well below the given Limit is.

Claims

1. Control of the energy metering to electrical power consumers, such as a headlight ( 7 ) with a driving light ( 8 ) and a parking light ( 9 ), a brake light ( 10 ), a rear light ( 11 ), etc. in a bicycle ( 1 ), comprising ei ne battery ( 12 ) and power electronics ( 13 ) for the use and metering of electrical energy to the power consumers ( 8 , 9 , 10 , 11 ), with at least two signal generators, namely a signal generator ( 17 ) for the driving state Signal transmitters ( 18 ) for the braking process and a signal generator ( 19 ) for the state of charge of the battery ( 12 ) for transmitting data for describing a current driving state are arranged, characterized in that a microcontroller ( 14 ) is connected upstream of the power electronics ( 13 ) and cooperates with the signal transmitters ( 17 , 18 , 19 ), the metering of the electrical energy from the battery ( 12 ) to the current consumers ( 8 , 9 , 10 , 11 ) by the microcontroller r ( 14 ) is controlled with the aid of the signals from the signal transmitters ( 17 , 18 , 19 ) according to a program entered into the microcontroller ( 14 ).

2. Control according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 14 ) with the necessary for energy metering Si gnalgebern ( 17 , 18 , 19 ) is connected to the data of the respective Fahrzu state and the speed of the bicycle ( 1 ) for to coordinate an energy-saving output to the electricity consumers ( 7 , 8 , 9 , 10 ).

3. Control according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 14 ) is programmed such that the signals from the signal transmitter ( 17 ) for the driving state of the bicycle ( 1 ), the driving lights ( 8 ) during the ride on and at a standstill of the bicycle (1) is turned off, and in that the parking light (9) which appear during the standstill of the bicycle (1) and is turned off while driving.

4. Control according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 14 ) is programmed such that via the signals from the signal generator ( 18 ) for the braking process of the bicycle ( 1 ) the brake light ( 10 ) when a definable deceleration limit is exceeded. and is switched off when this delay limit is undershot.

5. Control according to one of claims 1 to 4, characterized in that a display ( 20 ) the state of charge of the battery ( 12 ) on the steering rod ( 7 ) of the bicycle ( 1 ) is arranged, the information from the Mikrocon troller ( 14 ) be generated via the signal generator ( 19 ) for the state of charge of the battery ( 12 ).