ISBN 9783843954334

978-3-8439-5433-4, Reihe Ingenieurwissenschaften

Yannick Hanakam
Querstabilisierung elektrisch unterstützter Fahrräder bei niedrigen Geschwindigkeiten

232 Seiten, Dissertation Universität Rostock (2023), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ein Fahrrad bei niedrigen Geschwindigkeiten im Gleichgewicht zu halten, ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Der Radfahrer muss durch Lenk- und/oder Oberkörperbewegungen das Fahrrad vor dem Umkippen bewahren. Während der Radfahrer die zur Stabilisierung notwendigen Ausgleichsbewegungen zumeist intuitiv vornimmt, können motorische oder körperliche Defizite einschränkend wirken. Das Vorhandensein von elektrischer Energie bei elektrisch unterstützten Fahrrädern bietet neue technische Möglichkeiten, wie die Entwicklung von Assistenzsystemen zur Unterstützung des Radfahrers. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und prototypischen Umsetzung eines Assistenzsystems zur Querstabilisierung von Pedelecs. Durch simulative und experimentelle Analyse des Fahrverhaltens und der Stabilisierung von Pedelecs, bzw. allgemein von Fahrrädern, erfolgt die Herleitung eines dem Steer-into-the-Fall-Prinzip entsprechenden Regelgesetzes. Eingesetzt im Assistenzsystem unterstützt dieses den Radfahrer bei den zur Stabilisierung notwendigen Lenkbewegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten, in dem in die Richtung der Neigung des Fahrrads gelenkt wird. Unter Berücksichtigung der Interaktion mit dem Radfahrer werden in dieser Arbeit zwei Methoden zur Auslegung eines Stabilisationsreglers vor-gestellt. Grundlage da­für bildet das aus der Literatur bekannte CARVALLO-WHIPPLE-Modell, das um einen passiven Radfahrer er-weitert wird. Mit dem Modell wird gezeigt, dass ein Fahrrad unabhängig des Radfahrertyps im Bereich niedriger Geschwindigkeiten instabil ist, mit einem nach dem Steer-into-the-Fall-Prinzip wirkenden Regler aber ab einer Geschwindigkeit von 3 km/h zuverlässig stabilisiert werden kann. Mit der prototypischen Umsetzung des Assistenzsystems auf einem Versuchsträger-Pedelec kann im Rahmen eines Systemtests die stabilisierende Wirkung der nach beiden Methoden ausgelegten Regler nachgewiesen werden.