用于电动车的动态惯性补偿和踏板力转换

摘要

若干变型包括一种产品，该产品包括：电动车动力系统，所述电动车动力系统包括：马达；至少一个齿轮组，其能够操作地连接至马达；链环，其能够操作地连接至至少一个齿轮组和链条；后链轮，其能够操作地连接至链环和后轮毂；曲轴，其能够操作地连接至链环及第一踏板组件和第二踏板组件；至少一个控制器和至少一个传感器，其中至少一个控制器经构造和设置成处理来自至少一个传感器的一个或多个信号，以向马达施加扭矩，从而补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失。

权利要求

1.一种用于电动车的产品，其包括：

电动车动力系统，其包括：

马达；

至少一个齿轮组，其能够操作地连接至所述马达；

链环，其能够操作地连接至所述至少一个齿轮组和链条；

后链轮，其能够操作地连接至所述链环和后轮毂；

曲轴，其能够操作地连接至所述链环及第一踏板组件和第二踏板组件；以及至少一个控制器和至少一个传感器，其中所述至少一个控制器经构造和设置成处理来自所述至少一个传感器的一个或多个信号，以向所述马达施加扭矩，从而补偿与所述电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失。

2.根据权利要求1所述的产品，其中与所述电动车动力系统相关联的所述惯性和旋转损失基于与所述电动车动力系统相关联的所述惯性和旋转损失的估算值以及踏板输入解释。

3.根据权利要求1所述的产品，其中所述至少一个传感器测量所述马达和曲轴的各种运行条件，并向所述控制器提供所述各种运行条件的输出。

4.根据权利要求1所述的产品，其中所述至少一个传感器和所述至少一个控制器确定所述马达的速度、所述马达的温度、所述马达的加速度、步调、所述曲轴的位置或所述曲轴的扭矩中的至少一个。

5.根据权利要求3所述的产品，其中所述至少一个控制器包括控制算法、查找表或信号处理技术中的至少一个，以基于所述各种运行条件中的至少一个对扭矩命令进行计算。

6.一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，其包括：利用至少一个传感器和控制器来估算电动车动力系统的惯性和旋转损失以及踏板力扭矩，并将所述踏板力扭矩乘以增益以得到扭矩平均值；

利用所述控制器来确定扭矩命令，以通过使用所述电动车动力系统的所述惯性损失和所述旋转损失的所述估算值以及所述扭矩平均值来补偿所述电动车动力系统的所述惯性损失和所述旋转损失；以及利用所述控制器将所述扭矩命令施加至所述电动车动力系统的马达。

7.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述扭矩命令进一步包括使所述电动车动力系统的所述惯性损失和所述旋转损失的所述估算值与所述扭矩平均值相加，并乘以所述电动车的模式函数。

8.根据权利要求6所述的方法，其中估算所述电动车动力系统的所述惯性和旋转损失包括：利用所述至少一个传感器和所述控制器来估算所述马达的第一旋转损失扭矩、能够操作地连接至所述马达的至少一个齿轮组的第二旋转损失扭矩以及所述马达和所述至少一个齿轮组的惯性扭矩，并对所述马达的所述第一旋转损失扭矩、所述至少一个齿轮组的所述第二旋转损失扭矩以及所述马达和所述至少一个齿轮组的所述惯性扭矩进行求和。

9.根据权利要求8所述的方法，其中估算所述马达和所述至少一个齿轮组的所述惯性扭矩包括：利用所述至少一个传感器和所述控制器来确定系统惯性以及所述马达的角加速度，并将所述系统惯性与所述马达的所述角加速度相乘。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述踏板力扭矩通过以下步骤进行确定：利用所述至少一个传感器和所述控制器来确定所述电动车动力系统的曲轴的周期性输入扭矩、步调以及所述马达的速度；

利用所述控制器将所述曲轴的所述周期性输入扭矩转换成非周期性踏板力扭矩；

利用所述控制器向所述非周期性踏板力扭矩施加增益；

利用所述控制器来确定所述马达的所述速度和所述步调是否大致相同；

如果所述步调和所述马达的所述速度大致相同，则利用所述控制器来确定具有所述增益的所述非周期性踏板力扭矩是否大于所述步调对应的扭矩；

如果所述非周期性踏板力扭矩大于所述步调对应的扭矩，则利用所述控制器来计算扭矩命令，以在模式的基础上将其施加至所述马达；以及利用所述控制器来将所述扭矩命令传送至所述马达。

说明书

用于电动车的动态惯性补偿和踏板力转换

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及的领域包括具有基于踏板力的推进系统的电动车。

背景技术

[0002] 在电动车领域，电动车动力系统通常存在惯性和旋转损失，这会导致骑车者产生不自然地蹬踏的感觉。

发明内容

[0003] 若干变型可包括一种产品，该产品包括：电动车动力系统，该电动车动力系统包括：马达；至少一个齿轮组，其可操作地连接至马达；链环，其可操作地连接至至少一个齿轮组和链条；后链轮，其可操作地连接至链环和后轮毂；曲轴，其可操作地连接至链环以及第一踏板组件和第二踏板组件；至少一个控制器和至少一个传感器，至少一个控制器经构造和设置成处理来自至少一个传感器的一个或多个信号，以向马达施加扭矩，从而补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失。

[0004] 若干变型可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来估算电动车动力系统的惯性和旋转损失以及踏板力扭矩，并将踏板力扭矩乘以增益以得到扭矩平均值；利用控制器来确定扭矩命令以利用电动车动力系统的惯性和旋转损失的估算值以及扭矩平均值来补偿电动车动力系统的惯性和旋转损失；以及利用控制器来将扭矩命令施加至马达。

[0005] 若干变型可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定马达的速度、马达的功率、马达的第一温度、至少一个齿轮组的第二温度、马达的加速度、系统惯性、曲轴的位置、步调、曲轴的扭矩、周期性踏板输入和齿轮比；通过控制器利用马达的速度、马达的功率和马达的第一温度来估算马达的旋转损失扭矩；通过控制器利用马达的速度、马达的功率、马达的第一温度以及至少一个齿轮组的第二温度来估算加载齿轮损失扭矩；通过控制器利用马达的加速度和系统惯性来估算马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩；利用控制器包括对马达的旋转损失扭矩、加载齿轮损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩进行求和；通过控制器利用曲轴的位置、步调或曲轴的扭矩中的至少一个来将周期性踏板输入转换成非周期性踏板力；利用控制器向非周期性踏板力施加增益以确定平均扭矩；利用控制器来确定步调乘以齿轮是否大约等于马达的速度；如果步调乘以齿轮比大约等于马达的速度，则利用控制器来确定非周期性踏板力是否大于该步调；如果非周期性踏板力大于该步调，则在马达的旋转损失扭矩、加载齿轮损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩的基础上，利用控制器来确定扭矩命令；以及利用控制器来向马达发送扭矩命令。

[0006] 若干变型可包括一种用于补偿电动车动力系统的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置和曲轴的扭矩；在曲轴的位置与曲轴的扭矩之间的关系的基础上，利用控制器来确定周期函数；利用控制器将绝对值赋予周期函数；通过控制器利用曲轴的扭矩与周期函数的绝对值之间的相除来确定非周期性踏板力扭矩；通过控制器利用非周期性踏板力扭矩来确定扭矩命令；以及利用控制器来将扭矩命令施加至马达，以补偿电动车的惯性和旋转损失。

[0007] 若干变型可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置、曲轴的速度和曲轴的扭矩；利用控制器通过将曲轴的位置和曲轴的速度输入至转换系数查找表中来确定转换系数；以及利用控制器通过转换系数与曲轴的扭矩之间的相乘来确定非周期性踏板力。

[0008] 通过下文的详细描述，本发明范围内的其他说明性变型将变得显而易见。应理解，虽然详细说明和具体示例披露了本发明范围内的变型，但其仅用于说明的目的，而非用于限定本发明的范围。

附图说明

[0009] 通过详细说明和附图可进一步透彻地理解本发明范围内的变型的精选示例，其中：

[0010] 图1是示出了根据若干变型的电动车的侧视图。

[0011] 图2是示出了根据若干变型的电动车动力系统的示意图。

[0012] 图3是示出了根据若干变型的踏板力图案。

[0013] 图4是示出了根据若干变型的惯性和旋转损失补偿系统的控制图。

[0014] 图5是示出了根据若干变型的用于无电动力系统的自行车的向前及向后踏蹬的静态推进力对曲轴角的图。

[0015] 图6示出了根据若干变型的功率对速度曲线图。

[0016] 图7示出了根据若干变型的控制算法。

[0017] 图8是示出了根据若干变型的使用查找表的惯性和旋转损失补偿系统的控制图。

[0018] 图9示出了根据若干变型的扭矩对时间曲线图。

[0019] 图10示出了根据若干变型的在踏板力转换后的扭矩信号的计算振幅。

[0020] 图11是示出了根据若干变型的踏板位置的示意图。

具体实施方式

[0021] 以下对变型的描述本质上仅是说明性的，并不限制本发明的范围、其应用或用途。

[0022] 图1示出了可包括电动车20的若干变型。在若干变型中，电动车20可包括框架22，该框架22可包括连接至座位管26的顶部管24。转向管28可从顶部管24延伸。转向管28可以可操作地连接至前叉30，该前叉30可附接至前轮32。车把34可附接至转向管28，并且可用于通过前叉30控制前轮32的方向。电动车20可包括曲轴组件36，该曲轴组件36可包括具有连接至其上的第一踏板组件40和第二踏板组件44的曲轴38。第一踏板组件40可包括第一脚踏板42，且第二踏板组件44可包括第二脚踏板46。链环或链轮48可以可操作地连接至曲轴38，用于驱动可操作地连接至后链轮52的链条50，后链轮52可以可操作地连接至后轮55的后轮毂54上。马达/发电机56可以可操作地附接至曲轴38。可使用任意数量的马达/发电机，包括但不限于无刷转轮环马达。马达56可包括定子70和转子72。转子72可在可接地的定子70内转动，并可包括电磁体。马达56可通过任意数量的电池组件（未示出）进行供电。在若干变型中的任一个中，转子72可为环状，且可包括可在转子72内转动或旋转的一个或多个永久磁体。转子72可经构造和设置成在定子70的内部浮动。控制器60可用于改变马达/发电机56的速度、方向和/或制动。在若干变型中，每当转子72上的磁体通过定子70上的磁极时，控制器60可切换每个磁极的极性。当极性切换时，磁体被吸引到下一个磁极，并可排斥其通过的最后一个磁极。这可使得转子72在定子70内转动。在可驱动马达/发电机56的电力供应到马达/发电机56的持续时间内重复该过程。电动车动力系统68还可包括可以可操作地连接至电动车动力系统68的各个元件的一个或多个机械机构62和64，用以控制各个元件，所述各个元件可包括但不限于第一踏板组件40和第二踏板组件44、曲轴组件36、后轮毂54和/或链环48。

[0023] 电动车20可为具有经构造和设置成允许骑车者使用第一踏板组件和第二踏板组件向其提供输入的曲轴组件的自行车、三轮车或四轮电动车。

[0024] 在若干变型中，电动车20可经构造和设置成允许骑车者使第一踏板组件40和第二踏板组件44全程顺时针或逆时针转动从而为电动车20提供动力，或者可允许骑车者使用基于踏板力的推进系统，第一踏板组件40和第二踏板组件44可固定到大约水平的位置中，使得骑车者可通过沿顺时针或逆时针方向向第一脚踏板42或第二脚踏板46施加力来提供直观的输入命令。输入命令对于骑车者可以是直观的，并且可与驾驶非机动车相似，骑车者通过向向前定位的脚踏板施加力来向车的曲轴施加顺时针的力，以使自行车向前移动，且骑车者通过向向后定位的脚踏板施加力来向车的曲轴施加逆时针的力，以使自行车减速。

[0025] 在此提到的顺时针或逆时针相对于电动车20的右手侧，操作者面向电动车20的向前移动的方向。

[0026] 图3示出了由Okajima和Shinpei提供的无电动力系统的自行车的典型踏板力图案86。“优化人力的链轮设计”。《自行车技术第二版》，编号：4:1-7，1983。踏板力图案86示出了大腿88、小腿90和脚92在典型的自行车蹬踏期间所施加的力。图5示出了用于由Okajima和Shinpei提供的无电动力系统的自行车的向前及向后踏蹬的静态推进力与曲轴角的对比。
“向后蹬踏与向前蹬踏：对比试验”。《人力第六版》，编号：3:1，10-12，1987。在自行车具有电动力系统68时，踏蹬其所需的力会增加，这是因为骑车者需进一步蹬踏来补偿与电动力系统68相关联的惯性和旋转损失。当电动车20的辅助程度较低时，或者当电动车20在无辅助的情况下运行时，这对于骑车者而言可变得显而易见。在若干变型中，电动车动力系统68可包括惯性和旋转损失补偿系统58，该惯性和旋转损失补偿系统58可估算与电动力系统68相关联的惯性和旋转损失，并且/或者可执行踏板力转换来确定施加至马达56上的用于补偿电动力系统68的惯性和旋转损失的扭矩，使得骑车者可体验到一种更自然的蹬踏感。

[0027] 在若干变型中，惯性和旋转损失补偿系统58可包括一个或多个控制器60以及一个或多个传感器96、98、100和102，一个或多个传感器96、98、100和102可以可操作地连接至电动车动力系统68。至少一个控制器60可包括一个或多个控制算法、查找表或信号处理技术，用以计算扭矩命令150和162，扭矩命令150和162可用于补偿任何与电动力系统68相关联的惯性和旋转损失，并随后传送至马达56。在若干变型中，一个或多个控制器60可包括电子处理组件，用以接收来自各传感器96、98、100和102的输入信号，各传感器96、98、100和102可中继转发马达56和曲轴38的各种条件。一个或多个控制器60可包括存储器、处理器和/或软件或硬件，用以处理信号，从而估算电动力系统68的惯性和旋转损失量，并且/或者可执行踏板力转换来将踏板力处理成DC参照系，使得补偿可在平均的基础上进行。控制器60可基于所估算的扭矩损失和踏板力产生输出信号或命令150和162，并可将输出信号或命令150和162传送至马达56。而且，如果有需要的话，对应的扭矩可施加至马达56上，这样可补偿电动力系统68的惯性和旋转损失，使得电动车20的骑车者可自然地蹬踏电动车20，并且不会产生为了补偿电动力系统68的惯性和旋转损失带来的额外的力而不得不蹬踏的感觉。在若干变型中，控制器60可为通用或专用计算机的部分，或者可为通用或专用计算机。

[0028] 图2示出了根据若干变型的用于电动车动力系统68的总布置。图2的电动力系统68的总布置仅仅用于说明性目的。值得注意的是，包括任何马达和齿轮组的变型的任何数量的电动力系统可包括惯性和旋转损失补偿系统58。

[0029] 在若干变型中，电动车动力系统68可包括马达56和至少一个齿轮组76，至少一个齿轮组76可操作地附接至马达56和链环48。曲轴38可以可操作地连接至链环48以及第一踏板组件40和第二踏板组件44。链环48可附接至可操作地连接至后链轮52的链条50，后链轮52可操作地连接至后轮毂54以驱动后轮55。第一传感器96可以可操作地附接至马达56的定子70，且可经构造和设置成检测马达56的温度。第二传感器98可附接至包括但不限于环形齿轮的至少一个齿轮组76的接地元件82，且可经构造和设置成检测至少一个齿轮组76的温度。第三传感器100可以可操作地附接至至少一个齿轮组76的太阳齿轮78，且可经构造和设置成检测马达56的位置、速度和步调。第四传感器102可用于测量曲轴38旋转的扭矩、速度和方向。第四传感器102可以可操作地附接至任意数量的位置，包括但不限于附接至管104，管104可操作地连接至曲轴38（如图2所示），使得管104的变形可测量，且管104的变形指示曲轴38旋转的扭矩、速度和方向。在另一变型中，第四传感器102可以可操作地连接至齿轮组，且可用于测量来自踏板输入的反应扭矩。在另一变型中，第四传感器102可以可操作地连接至曲轴38，且可用于测量来自曲轴38的反应扭矩。

[0030] 在若干变型中，传感器96、98、100和102可以可操作地附接至一个或多个控制器60，并可将各个测量值的输出信号提供至一个或多个控制器60，使得控制器60可处理数据来估算动力系统68的惯性和旋转损失，并可用于确定踏板输入。

[0031] 图4示出了可用于确定电动力系统68的惯性和旋转损失108以及执行踏板输入解释110的惯性和旋转损失补偿系统58的控制图106的变型。

[0032] 在若干变型中，可通过得出电动马达56的旋转损失扭矩Tem、加载齿轮76的损失扭矩Tg和电动马达56/齿轮组76的惯性扭矩Ti中的至少一个的和来确定所需的惯性和旋转损失补偿108。

[0033] 在任何数量的变型中，电动马达旋转损失扭矩Tem可在第一步骤112处确定。在一个变型中，至少一个传感器96、98、100和102以及至少一个控制器60可用于确定可输入到查找表中的马达角速度ω、马达损失Pem和马达温度tem，查找表可确定所估算的扭矩损失Tem。参照图6，在另一变型中，马达损失Pem、马达温度tem和马达角速度ω可输入至功率对速度曲线中，以确定马达旋转损失扭矩Tem。如图6所示，随着温度的降低，马达旋转损失扭矩Tem可增加。在另一变型中，至少一个传感器96、98、100和102以及至少一个控制器60可通过确定马达角速度ω和马达损失Pem以及将马达角速度ω和马达损失Pem输入至公式Pem=Tem*ω（其中Tem=Pem/ω）来确定马达旋转损失扭矩Tem。

[0034] 同时，加载齿轮损失扭矩T（g 其还可包括承载扭矩损失）可在第二步骤114中确定。其可在若干变型中完成。在一个变型中，至少一个传感器96、98、100和102以及至少一个控制器60可用于确定马达角速度ω、马达损失Pem、马达温度tem和齿轮温度tg，并可将马达角速度ω、马达损失Pem、马达温度tem和齿轮温度tg输入至以下公式中进而确定齿轮的功率Pg：Pg=Pt+Ps+Pp+Pd，其中Pt=滚动摩擦（扭矩的函数）、滑动摩擦（扭矩的函数），Ps=粘滞阻力（速度的函数），Pp=泵动损失（速度的函数），Pd=摩擦损失（无旋转损失）。随后可使用公式Tg=Pg/ω来计算齿轮的扭矩Tg。

[0035] 同时，至少一个传感器96、98、100和102以及至少一个控制器60可确定马达加速度α，马达加速度α可输入至第三步骤116中，所述第三步骤116可估算马达惯性扭矩Ti。至少一个控制器60可使用公式Ti=I*α来计算马达惯性扭矩Ti，其中I=系统惯性，α=角加速度。系统惯性I可等于角动量L除以马达角速度ω的值。

[0036] 在若干变型中，第四步骤118可获得所估算的电动马达旋转损失扭矩Tem、加载齿轮损失扭矩Tg的估算值以及马达惯性扭矩Ti的估算值的扭矩和Tloss，即Tloss=Tem+Ti+Tg。如下文将讨论的，扭矩和Tloss接着可传送至第五步骤120，使得扭矩命令150可确定。

[0037] 在若干变型中，可执行踏板输入解译110。在一个变型中，至少一个传感器96、98、100和102以及至少一个控制器60可确定步调146和马达速度ω，所述步调146和马达速度ω可输入至第六步骤122中，以确定马达56及踏板组件40和44是否通过一个或多个齿轮组76同步啮合。这可通过使步调146乘以齿轮比来完成，以确定其是否等于马达速度ω±预定数。

[0038] 第七步骤124可执行踏板力转换。踏板力转换可用来将传送至曲轴和/或力参照系的所测得的输入扭矩（周期性信号）转换为非周期性测量值或稳定状态DC信号。在一个变型中，至少一个传感器96、98、100和102可检测曲轴38的位置和所述位置处的踏板扭矩。基于这些测量值，可基于曲轴38的扭矩和位置关系来产生扭矩的周期波（当曲轴38的位置与上止点（TDC）相距90度时，扭矩可为最大值；当曲轴38的位置在上止点和下止点（BDC）处时，扭矩可为最小值）。在一个变型中，周期波可为周期函数，包括但不限于正弦曲线。在另一变型中，非正弦和速度相依性曲线可使用，并可利用如下文将讨论的傅里叶级数展开或查找表进行处理。

[0039] 参照图7，在若干变型中，控制器60可包括控制算法126，控制算法126可将周期波输入至框130中，并可将周期波转换为非周期性测量值。在一个变型中，周期波可为正弦波（或余弦波）。接着可将绝对值132赋予正弦波。正弦波的绝对值132以及曲轴扭矩测量值134接着可输入至除法框136中，除法框136可将曲轴扭矩测量值134除以正弦波的绝对值132。此值和曲轴扭矩测量值134接着可用来确定Scope2框137处的非周期性踏板力扭矩Ttrans测量值。

[0040] 在另一变型中，周期性非正弦波可使用，并可利用傅里叶级数展开进行处理，所述傅里叶级数展开可获得周期性非正弦波，并可将其分解为振荡正弦和余弦的和。所述和可采用以下的函数形式：

[0041]

[0042] 使用傅里叶级数展开获得的和接着可输入至上述控制算法126中的框130中。接着可将绝对值132赋予所述和。所述和的绝对值132和曲轴扭矩测量值134接着可传送至除法框136中，除法框136可将曲轴扭矩测量值134除以所述和的绝对值132。此值和曲轴扭矩测量值134接着可用来确定Scope2框137处的非周期性踏板力扭矩Ttrans测量值。

[0043] 在若干变型中，踏板力转换可允许在任何情况下通过已知的扭矩对曲轴位置关系来计算位置扭矩值中的周期性的振幅，可将AC信号转换为DC信号。这可使得扭矩命令瞬间产生或改变。图9示出了扭矩对时间曲线，其中扭矩信号已增加至恒定扭矩。图10示出了踏板力转换后的扭矩信号的计算振幅。

[0044] 参照图8，在另一变型中，踏板力转换可通过转换系数查找表138来完成。在若干变型中，至少一个控制器60可将曲轴速度140和曲轴位置128输入至转换系数查找表138中，以确定转换系数。转换系数值和曲轴扭矩134接着可输入至第八步骤142中，其中第八步骤142可将转换系数乘以曲轴扭矩134。

[0045] 再次参照图4，在若干变型中，第九步骤143可将增益施加至踏板力扭矩Ttrans，使得Tavg＝Ttrans*增益，其中增益＝1/sqrt(2)。

[0046] 在若干变型中，第十步骤148可获得具有所施加增益Tavg的踏板力扭矩、来自确定马达56及踏板组件40和44是否通过一个或多个齿轮组76同步地啮合的第六步骤122的输出以及步调146，并可确定踏板力转换Tavg是否大于预定值（取决于步调）以及与齿轮比相乘的步调146是否等于马达速度＋/－预定值。如果是，则可将扭矩命令150传送至马达56。接着可基于电动车20的模式152和来自第四步骤118的扭矩和Tloss在第五步骤120处对施加扭矩Tapply进行计算，其中Tapply=Tloss+Tavg*函数（模式）。在若干变型中，可将各种函数赋予电动车20的各种运行模式152。以下图表1示出了模式图的变型。

[0047]模式 函数（模式）
A 0
B 1
C 2
… …

[0048] 图表1。

[0049] 图8示出了用于使用上述所讨论的转换系数查找表138的踏板力转换的控制图表154。在该变型中，在第九步骤143中获得的踏板力扭矩Ttrans可连同使用者辅助程度或模式
158一起传送至第十一步骤156中，以确定扭矩命令162，扭矩命令162可传送至马达56以将扭矩Tapply施加至马达56。扭矩命令162接着可传送至第十二步骤160中，所述第十二步骤160可获得曲轴位置128的输入信号以确定曲轴位置128是否处于预定灰色区域164中，图11示出了其变型。灰色区域164可包括这样的区域，其中，踏板组件40和44中的一个可位于上止点或0度和接近0度的角度处，且其他踏板组件40和44位于下止点或其附近或180度和接近
180度的角度处，其中功率可处于最小值处。除以灰色区域164中的正弦值（θ）可导致显著的数字误差，即其可接近于除以零。最大功率点166可在灰色区域之外，且当踏板组件40和44中的一个处于约100度时也可如此。

[0050] 如果曲轴位置128不处于灰色区域164中，则该位置可作为先前非灰色区域点存储在第十三步骤168处。如果曲轴位置128处于灰色区域164中，则第十四步骤170可使用第十三步骤168中所存储的非灰色区域点。第十五步骤172接着可将扭矩命令162传送至第十六步骤174中，以确定曲轴位置128是否处于灰色区域164中。在若干变型中，第十六步骤174可通过先确定曲轴位置128是否处于灰色区域164中以及曲轴速度140是否小于预定速度来确定是否将扭矩命令162传送至第十七步骤176处的马达56，如果是，则传送至马达56的扭矩命令162为零，且没有扭矩可施加至马达56。如果第十五步骤172确定踏板组件40和44中的一个处于灰色区域164中且速度大于预定值，则针对传送至第十七步骤176的扭矩命令162所计算的扭矩必须小于来自第十三步骤168的先前非灰色区域扭矩，以修改传送至176的扭矩命令（这意味着，尽管在灰色区域中，但扭矩命令不会增加，相反，如果所计算的扭矩小于先前非灰色区域点扭矩，其仅会减少）。如果曲轴位置128不处于灰色区域164中且曲轴速度140大于预定速度，则扭矩命令162可传送至马达56，使得扭矩可施加至马达56，以补偿动力系统68的惯性和旋转损失，其中推进扭矩由使用者选择的模式和踏板力进行确定。

[0051] 以下关于变型的描述仅仅对认为落入本发明范围内的组件、元件、行为、产品和方法进行说明，并不旨在通过具体的披露或未明确的阐述以任何方式限制本发明的范围。本文所描述的组件、元件、行为、产品和方法可不按照本文的明确描述进行合并和重新安排，并仍视为落入本发明的范围之内。

[0052] 变型1可包括一种产品，该产品包括：电动车动力系统，该电动车动力系统包括：马达；至少一个齿轮组，其可操作地连接至马达；链环，其可操作地连接至至少一个齿轮组和链条；后链轮，其可操作地连接至该链环和后轮毂；曲轴，其可操作地连接至链环及第一踏板组件和第二踏板组件；以及至少一个控制器和至少一个传感器，其中至少一个控制器经构造和设置成处理来自至少一个传感器的一个或多个信号以向马达施加扭矩，从而补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失。

[0053] 变型2可包括如变型1所述的产品，其中与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失基于与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的估算值以及踏板输入解释。

[0054] 变型3可包括如变型1-2中任一项所述的产品，其中至少一个传感器测量马达和曲轴的各种运行条件，并将各种运行条件的输出提供至控制器。

[0055] 变型4可包括如变型1-3中任一项所述的产品，其中至少一个传感器和至少一个控制器确定马达的速度、马达的温度、马达的加速度、步调、曲轴的位置或曲轴的扭矩。

[0056] 变型5可包括如变型1-4中任一项所述的产品，其中至少一个控制器包括控制算法、查找表或信号处理技术中的至少一个，以便根据各种运行条件中的至少一个来计算扭矩命令。

[0057] 变型6可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来估算电动车动力系统的惯性和旋转损失以及踏板力扭矩，并将踏板力扭矩乘以增益以获得扭矩平均值；利用控制器来确定扭矩命令以利用电动车动力系统的惯性和旋转损失的估算值以及扭矩平均值来补偿电动车动力系统的惯性和旋转损失；以及利用控制器来将扭矩命令施加至马达。

[0058] 变型7可包括如变型6所述的方法，其中扭矩命令的确定进一步包括使电动车动力系统的惯性和旋转损失的估算值与扭矩平均值相加，并乘以电动车的模式函数。

[0059] 变型8可包括如变型6-7中任一项所述的方法，其中电动车动力系统的惯性和旋转损失的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来估算马达的第一旋转损失扭矩、至少一个齿轮组的第二旋转损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩，并将马达的第一旋转损失扭矩、至少一个齿轮组的第二旋转损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩求和。

[0060] 变型9可包括如变型8所述的方法，其中马达的第一旋转损失扭矩的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来确定马达的角速度、马达的功率和马达的温度，并将马达的角速度、马达的功率和马达的温度输入至查找表中。

[0061] 变型10可包括如变型8所述的方法，其中马达的第一旋转损失扭矩的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来确定马达的功率和马达的角速度，并将马达的功率和马达的角速度输入至功率对速度曲线中。

[0062] 变型11可包括如变型8所述的方法，其中马达的第一旋转损失扭矩的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来确定马达的功率和马达的角速度，并将马达的功率与马达的角速度相除。

[0063] 变型12可包括如变型8-11中任一项所述的方法，其中至少一个齿轮组的第二旋转损失扭矩的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来确定至少一个齿轮组的功率和马达的角速度，并将至少一个齿轮组的功率与马达的角速度相除。

[0064] 变型13可包括如变型8-12中任一项所述的方法，其中马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩的估算包括：利用至少一个传感器和控制器来确定系统惯性和马达的角加速度，并将系统惯性和马达的角加速度相乘。

[0065] 变型14可包括如变型6-13中任一项所述的方法，其中踏板力扭矩通过以下步骤进行确定：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的周期性输入扭矩、步调以及马达的速度；利用控制器来将曲轴的周期性输入扭矩转换成非周期性踏板力扭矩；利用控制器来向非周期性踏板力扭矩施加增益；利用控制器来确定马达的速度以及步调是否大约相同；如果步调与马达的速度大约相同，则利用控制器来确定具有增益的非周期性踏板力扭矩是否大于步调；如果非周期性踏板力扭矩大于步调，则在模式的基础上利用控制器来对扭矩命令进行计算，以便将其施加至马达；以及利用控制器来向马达施加扭矩命令。

[0066] 变型15可包括如变型14所述的方法，其中将曲轴的周期性输入扭矩转换成非周期性踏板力扭矩包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置和曲轴的扭矩测量值；在曲轴的位置与扭矩测量值之间的关系的基础上利用控制器来确定踏板力扭矩的正弦波；对正弦波的绝对值进行赋值；以及利用控制器通过曲轴的扭矩测量值与踏板力扭矩的正弦波的绝对值之间的相除来确定非周期性踏板力扭矩。

[0067] 变型16可包括如变型14所述的方法，其中将曲轴的周期性输入扭矩转换成非周期性踏板力扭矩包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置和曲轴的扭矩测量值；在曲轴的位置与曲轴的扭矩测量值的关系的基础上利用控制器来确定周期性非正弦波；利用傅里叶级数展开对非正弦波进行处理，以将非正弦波分解成振荡正弦和余弦的和，并将绝对值赋予振荡正弦和余弦的和；以及利用控制器通过曲轴的扭矩测量值与振荡正弦和余弦的和的绝对值之间的相除来确定非周期性踏板力扭矩。

[0068] 变型17可包括如变型14所述的方法，其中将曲轴的周期性输入扭矩转换成非周期性力扭矩包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的速度、曲轴的位置和曲轴的扭矩；利用控制器通过将曲轴的速度和位置输入至查找表中来确定转换系数；以及利用控制器通过转换系数与曲轴的扭矩之间的相乘来确定非周期性踏板力扭矩。

[0069] 变型18可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定马达的速度、马达的功率、马达的第一温度、至少一个齿轮组的第二温度、马达的加速度、系统惯性、曲轴的位置、步调、曲轴的扭矩、周期性踏板输入和齿轮比；通过控制器利用马达的速度、马达的功率和马达的第一温度来估算马达的旋转损失扭矩；通过控制器利用马达的速度、马达的功率、马达的第一温度以及至少一个齿轮组的第二温度来估算加载齿轮损失扭矩；通过控制器利用马达的加速度和系统惯性来估算马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩；利用控制器包括对马达的旋转损失扭矩、加载齿轮损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩进行求和；通过控制器利用曲轴的位置、步调或曲轴的扭矩中的至少一个来将周期性踏板输入转换成非周期性踏板力；对非周期性踏板力施加增益以通过控制器来确定平均扭矩。利用控制器来确定步调乘以齿轮比是否大约等于马达的速度；如果步调乘以齿轮比大约等于马达的速度，则利用控制器来确定非周期性踏板力是否大于步调；如果非周期性踏板力大于步调，则在马达的旋转损失扭矩、加载齿轮损失扭矩以及马达和至少一个齿轮组的惯性扭矩的基础上利用控制器来确定扭矩命令；以及利用控制器来将扭矩命令传送至马达。

[0070] 变型19可包括一种用于补偿电动车动力系统的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置和曲轴的扭矩；在曲轴的位置与曲轴的扭矩的关系的基础上利用控制器来确定周期函数。利用控制器来将绝对值赋予周期函数；利用控制器通过曲轴的扭矩与周期函数的绝对值之间的相除来确定非周期性踏板力扭矩；通过控制器利用非周期性踏板力扭矩来确定扭矩命令；以及利用控制器来向马达施加扭矩命令，以补偿电动车的惯性和旋转损失。

[0071] 变型20可包括如变型19所述的方法，其中周期函数为正弦波。

[0072] 变型21可包括如变型19所述的方法，其中周期函数为经傅里叶级数展开处理的非正弦波。

[0073] 变型22可包括一种用于补偿与电动车动力系统相关联的惯性和旋转损失的方法，该方法包括：利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置、速度和扭矩；利用控制器通过将曲轴的位置和速度输入至转换系数查找表中来确定转换系数；以及利用控制器通过转换系数与曲轴的扭矩之间的相乘来确定非周期性踏板力。

[0074] 变型23可包括如变型22所述的方法，该方法进一步包括：利用控制器通过使用者辅助等级与非周期性踏板力之间的相乘来确定待传送至马达的扭矩命令；利用至少一个传感器和控制器来确定曲轴的位置是否处于预定灰色区域中；如果曲轴的位置处于预定灰色区域中且曲轴的速度小于预定速度，则控制器不向马达传送扭矩命令，而如果曲轴的位置不处于预定灰色区域中且曲轴的速度大于预定速度，则利用控制器来向马达传送扭矩命令。

[0075] 变型24可包括如变型23所述的方法，其中如果控制器确定曲轴的位置处于预定灰色区域中且曲轴的速度大于预定速度，则所计算的扭矩命令不能大于所计算的先前非灰色区域扭矩。

[0076] 变型25可包括如变型23-24中任一项所述的方法，其中预定灰色区域为第一踏板组件定位在大约为0度的上止点处且第二踏板组件位于大约为180度的下止点处的区域。

[0077] 上述关于在本发明的范围内的精选变型的描述在本质上仅仅是说明性的，因此，其变型或变体不视为背离本发明的精神和范围。