TWI790752B - 透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其包括資訊處理單元，資訊處理單元包含的設定模組、功能閥值資料庫、地圖資料庫及運算模組。功能閥值資料庫建立包含複數騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一騎乘等級設定有對應的功能閥值功率FTP數值。設定模組輸入的功能閥值功率FTP數值、自身重量值及環境變數因子。運算模組依據自身重量值與功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP。設定模組輸入路徑設定訊號，經運算模組解讀後帶入地圖資料庫搜尋，以得到騎乘路徑資訊。運算模組依據環境變數因子與騎乘路徑資訊計算出騎乘完整騎乘路徑所需的總功率，再將總功率減去功能閥值功率FTP，以輸出與騎乘路徑所需輔助功率相應的控制指令，俾能透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，而可藉由前饋控制而提供消費實現較佳化的運動騎乘效果與體驗。

Description

透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法

本發明係有關一種透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，尤指一種可以透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率之差值作為輔助力輸出前饋控制因子的電輔車輔助力控制技術。

按，目前電輔車「人力+電力」的混合動力模式，雖然可以減輕起步、爬坡、逆風、載物時的負擔，但主要透過力矩感測器去感知騎行者踩腳踏的力度，接著才透過轉速傳感器的提供助力，不論在各種場域下，皆有明顯的延遲現象，以致造成使用者騎乘體驗不佳的問題(feedback)產生，也有可能造成危險，而電動輔助自行車設計的目的就是減少騎乘中所需要的功耗，因此，如何開發出一種可藉由量測騎乘者自身的最大閥值功率來搭配騎乘過程中的環境變數造就新一代以人為出發角度之前饋控制電動輔助自行車(feedforward)技術實已成為相關技術領域業者所亟欲解決與挑戰的技術課題。

依據所知，身體在任何時刻都會產生乳酸，無論是走路、慢慢騎；或是吃飯時，身體都會產生乳酸，但只要強度沒有超過「臨界值」，身體都可以及時把它排掉，所以一般正常人不會覺得肌肉痠痛。當自身慢慢把騎乘強度提高(如騎快一點)，乳酸產生的量會持續增加，同時人體排除乳酸的機制也會隨之增強，因而使身體裡的乳酸濃度保持在動態平衡的 狀態。但當強度再繼續提高，以致於乳酸產生的量超過排除機制所能負荷，當造成動態平衡無法維持時，乳酸就會大量堆積在血液中。乳酸大量堆積會促使心跳加快、呼吸急促、影響肌肉收縮而讓肌肉產生疲勞的感覺，進而影響運動表現(愈騎愈慢)。自行車騎乘中的功能閥值功率FTP，是指在1小時內用盡全力且穩定的騎乘中所得到的最大平均功率。這個名詞是由世界知名的功率訓練大師Dr.Andrew Coggan所提出，主要是為了讓自行車選手及教練，在實務上可以更方便得知自己的乳酸閾值在哪個水平而設的，此後FTP就成為自行車手有氧能力的重要指標，換言之只要量測出自己的FTP就能知道時間內維持有氧騎乘(輕鬆騎不會累)的最大功耗數值。

再者，經本發明人進行專利檢索後發現，與本發明相關的專利前案如下列所示：

1.新型第M541979號『電動輔助自行車及用於電動輔助自行車之驅動系統』，其包含有一馬達，而驅動系統包含有一生理感測裝置及一控制裝置；生理感測裝置包含有一心率感測器、以及一傳輸單元耦接心率感測器，心率感測器感測一心率值，傳輸單元並傳送心率值；而控制裝置包含有一接收單元、一處理單元耦接接收單元、以及一重力感測器耦接處理單元，接收單元接收心率值，重力感測器感測電動輔助自行車之前後傾斜狀態，處理單元並依據心率值及前後傾斜狀態決定是否驅動電動輔助自行車之馬達。雖說該專利可輔助使用者達到預定的運動目的，更能提昇下坡行駛的安全性；惟，該專利屬於後饋控制系統，而且需配置心率感測機制，以致無法透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，致使無法達到較佳化的運動騎乘效果與體 驗。

2.發明第I586574號『自行車之運動功率及阻力係數測量方法』，係藉由量測感測資訊包含：使用者騎乘於一自行車之至少一前視投影面積、空氣溫度值、空氣壓力值、行進速度值、加速度值、相對風速值、傾角值以及總重量值，藉可予以計算空氣阻力係數、自行車輪胎之滾動摩擦係數、使用者對於該自行車所施之力及其運動功率。該專利雖然可以令使用者得知於各相異之行車狀態下較佳之騎乘姿勢，令使用者可透過調整騎乘姿勢以有效降低空氣阻力，以減少使用者消耗之運動功率；惟該專利環境變數複雜，計算過程較為繁複困難，而且僅提供使用者調整姿勢或車輛使用，未反饋到電動輔助動力上，以致該專利同樣無法透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，致使同樣無法達到較佳化的運動騎乘效果與體驗。

3.發明第I712542號『輔助踏板式電動自行車及用於管理其能量範圍的方法』，電動自行車依板輔助因子來供應扭矩，該扭矩係加總至騎士透過踩踏而產生的扭矩，管理方法包括以下步驟：(a)選擇要由電動自行車行進的路線，該路線從初始位置開始；(b)獲得代表所選擇的路線的高度曲線之資料，且以複數個區段來劃分該路線，每一區段的特徵在於個別的高度參數；(c)計算作為高度曲線與限制踏板輔助因子K_limit的函數、與在所選擇的路線上的電池包放電的最大百分比相關聯的一值，較佳地，基於與每一區段相關的高度參數，針對每一區段計算作為與每一區段相關的限制輔助因子K_limit的函數、代表在該區段上的電池包放電的百分比之一值；(d)檢驗電池包是否在路線的終點處具有剩餘的正充電；該專利主要是 為確認電輔車輛在騎乘過程中是否會有電量不足的情況，並可透過輸入路徑坡度計算騎乘所需耗能，結合踩踏扭距計算電池消耗，以致該專利同樣無法透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，致使同樣無法達到較佳化的運動騎乘效果與體驗。

有鑑於此，上述專利前案與先前技藝於功能性上確實皆未臻完善，因而仍有再改善的必要性；緣是，本發明人等乃積極努力研發，終於研發出一套有別於上述習知技術與前揭專利的本發明。

本發明第一目的，在於提供一種透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，主要是透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，可藉由前饋控制來提供使用者實現較佳化的運動騎乘效果與體驗。達成第一目的之技術手段，係包括資訊處理單元，資訊處理單元包含的設定模組、功能閥值資料庫、地圖資料庫及運算模組。功能閥值資料庫建立包含複數騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一騎乘等級設定有對應的功能閥值功率FTP數值。設定模組輸入的功能閥值功率FTP數值、自身重量值及環境變數因子。運算模組依據自身重量值與功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP。設定模組輸入路徑設定訊號，經運算模組解讀後帶入地圖資料庫搜尋，以得到騎乘路徑資訊。運算模組依據環境變數因子與騎乘路徑資訊計算出騎乘完整騎乘路徑所需的總功率，再將總功率減去功能閥值功率FTP，以輸出與騎乘路徑所需補助功率相應的控制指令。

本發明第二目的，在於提供一種具備坡度功率補償模式輸出坡度補償功率的透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法。達成前述第 二目的之技術手段，係包括資訊處理單元，資訊處理單元包含的設定模組、功能閥值資料庫、地圖資料庫及運算模組。功能閥值資料庫建立包含複數騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一騎乘等級設定有對應的功能閥值功率FTP數值。設定模組輸入的功能閥值功率FTP數值、自身重量值及環境變數因子。運算模組依據自身重量值與功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP。設定模組輸入路徑設定訊號，經運算模組解讀後帶入地圖資料庫搜尋，以得到騎乘路徑資訊。運算模組依據環境變數因子與騎乘路徑資訊計算出騎乘完整騎乘路徑所需的總功率，再將總功率減去功能閥值功率FTP，以輸出與騎乘路徑所需補助功率相應的控制指令。其更包含一感測單元，用以偵測由該使用者踩踏自行車踏板而驅使曲柄旋轉的扭力而產扭力訊號及驅使該曲柄旋轉的頻率而產生踏頻訊號，該運算模組用以將該扭力訊號及該踏頻訊號轉換處理為相應的踏力扭力值及踏頻轉數值，並依據該踏力扭力值及該踏頻轉數值之相對關係而計算出對應的坡度值；當坡度愈低時，該踏力扭力值則愈低，該踏頻轉數值則相對較高；該運算模組內建包含一可供該使用者選擇設定的坡度功率補償模式，於該坡度功率補償模式時，該運算模組設定有按照由低而高之坡度分佈的坡度預設值，當該坡度值達到其中一個該坡度預設值時，該資訊處理單元則控制該電動機額外輸出至少一增量的坡度補償功率，使該電動機實際輸出的該輔助力等於該至少一增量的該坡度補償功率加上該補償功率；當該坡度越高，所輸出的該坡度補償功率的該增量則愈多。

10:資訊處理單元

11:設定模組

12:功能閥值資料庫

13:地圖資料庫

14:運算模組

20:自行車

21:踏板

22:曲柄

30:電動機

40:控制模組

50:供電模組

60:感測單元

61:踏頻感測器

62:扭力感測器

70:短距無線通訊系統

80:行動通訊系統

圖1係本發明具體實施架構的功能方塊示意圖。

圖2係本發明結合自行車上的一種應用實施示意圖。

圖3係本發明結合自行車上的另一種應用實施示意圖。

圖4係本發明FTP檢測與控制流程的具體實施示意圖。

圖5係本發明騎乘路徑資訊的顯示畫面實施示意圖。

為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：

請配合參看圖1~5所示，為達成本發明第一目之第一實施例，係包括一資訊處理單元10(如雲端伺服器、智慧車錶、智慧型手機或是微處理器等；但不以此為限)，該資訊處理單元10包含一供使用者設定操作的設定模組11(如圖2所示，資訊處理單元為智慧型手機的實施例中，可以是智慧型手機的觸控面板；但不以此為限)、一功能閥值資料庫12、一地圖資料庫13(如圖3所示，資訊處理單元為雲端伺服器的實施例中，可以是***地圖)及一運算模組14(如圖3所示，資訊處理單元為雲端伺服器的實施例中，可以是透過4G、5G行動通訊系統80與之連結的智慧型手機；或是如圖2所示資訊處理單元為智慧型手機的實施例中，可以是智慧型手機內建的訊號處理模組；但不以此為限)。該功能閥值資料庫12建立包含複數不同騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一騎乘等級設定有一對應的功能閥值功率FTP數值。該設定模組11輸入使用者自身的功能閥值功率FTP數值、使用者之自身重量值及環境變數因子。該運算模組14依據自身重量值與功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP。該設定模組11輸入路徑設定訊號，經運算模組14解讀後帶入地圖資料庫搜尋，以得到包含相應之騎乘路徑的騎乘路徑資訊，具體示意如圖5所示。該運算模組14依據所輸入之環境 變數因子與騎乘路徑資訊計算出騎乘完整騎乘路徑所需的總功率，再將總功率減去功能閥值功率FTP，於是，即可輸出與騎乘完整騎乘路徑所需輔助功率相應的控制指令。

請參看圖2~3所示的實施例，本發明更包括一自行車20、一設於自行車20以對自行車20於騎乘時提供輔助力的電動機30、一控制模組40及一用以供應所需電源的供電模組50，該控制模組40係依據控制指令而控制電動機30運轉，使電動機30輸出與輔助功率相應的輔助力。

再請參看圖2~3所示，該控制模組40與資訊處理單元10係透過短距無線通訊系統70(如藍芽無線通訊系統；但不以此為限)而資訊連結。

具體的，上述環境變數因子可以是自滾動功耗、風阻功耗、爬坡功耗、自行車重量、自行車車型、自行車車架幾何尺寸、車速、磨擦係數或是風阻係數。

該環境變數因子更包含由一專用測試機台所測試得到的踩踏力矩象限，該踩踏力矩象限的較佳有效施力象限為一點到至四點鐘的方向。

具體的，該騎乘路徑資訊係選自包含有出發地與目的地的騎乘路徑、里程數、路徑指引、總爬升公尺(可由***地圖的規劃路徑所示的資訊來取得)或是騎乘抵達時間，如圖5所示。

較具體的，該總功率(Wt)=滾動功耗(Wf)+風阻功耗(Wa)+爬坡功耗(Wh)。

該滾動功耗=摩擦係數×(該自身重量值+車重kg)×車速(m/sec)。

該風阻功耗=風阻係數×{V(車速)+V_a(風速，正逆風負順風)} ²×V(車速)。

該爬坡功耗=m(該自身重量值+車重kg)×g(重力9.8)×V_t(總爬升公尺/總時間秒)。

承上所述，舉例來說，例如小明每天要騎電動輔助自行車20(即小白)從文心森林公園到自行車中心上班，總距離8公里，總爬升156公尺，小明重量80公斤，小白加上專業裝備總重28公斤，經由專業測量小明的FTP(閥值功率)為未經訓練(2.6W/kg)如表一所示，試問小明是否能在20分鐘內抵達公司？如果無法試問小白須提供多少輔助力給小明？如果沒有輔助力小明需花費多少時間？

表一

Wt(總功率)=Wf(滾動功耗)+Wa(風阻功耗)+Wh(爬坡功耗)；Wf(滾動磨擦)=摩擦係數×(人重+車重kg)×車速(m/sec)=0.1×(80+28)×{(8×1000)/(20×60)}=72瓦。Wa(風阻功耗)=風阻係數×{V(車速)+V_a(風速，正逆風負順風)}²×V(車速)=0.185×(6.67+0)²×6.67=54.8瓦。Wh(爬坡功耗)=m(人重+ 車重kg)×g(重力9.8)×V_t(總爬升公尺/總時問秒)=(80+28)×9.8×(156/1200)=137.6瓦Wt(總功率)=72+54.8+137.6=264.4瓦。FTP功率=80×2.6×0.9=187.2瓦，無法在20分鐘內抵達，且需額外提供77.2瓦的輔助力，如果沒有輔助力，小明需花費28分鐘。

更具體的，該功能閥值功率FTP=功能閥值功率FTP數值×該自身重量值×FTP設定係數。其中，該FTP設定係數係選自功能閥值功率FTP數值20分鐘最大平均踩踏功率的95%、功能閥值功率FTP數值8分鐘最大平均踩踏功率的90%以及功能閥值功率FTP數值4分鐘最大平均踩踏功率的75%的其中一種，如表二所示。

表二

請配合參看圖1~5所示，為達成本發明第二目之第二實施例，係包括一資訊處理單元10及一感測單元60。該資訊處理單元10包含一供使用者設定操作的設定模組11、一功能閥值資料庫12、一地圖資料庫及一運算模組14。該功能閥值資料庫12建立包含複數不同騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一騎乘等級設定有一對應的功能閥值功率FTP數值。該設定模組11輸入使用者自身的功能閥值功率FTP數值、使用者之自身重量值及環境變數因子。該運算模組14依據自身重量值與功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP。該設定模組11輸入路徑設定訊號，經運算模組14解讀後帶入地圖資料庫搜尋，以得到包含相應之騎乘路徑的騎乘路徑資訊。該運算模組14依據所輸入之環境變數因子與騎乘路徑資訊計算出騎乘完整騎 乘路徑所需的總功率，再將總功率減去功能閥值功率FTP，於是，即可輸出與騎乘完整該騎乘路徑所需輔助功率相應的控制指令。其中，該感測單元60用以偵測由使用者踩踏自行車20踏板21而驅使曲柄22旋轉的扭力而產扭力訊號及驅使曲柄22旋轉的頻率而產生踏頻訊號，設於自行車20的控制模組40用以將扭力訊號及踏頻訊號轉換處理為相應的踏力扭力值及踏頻轉數值，並依據踏力扭力值及踏頻轉數值之相對關係而計算出對應的坡度值；當坡度愈低時，該踏力扭力值則愈低，該踏頻轉數值則相對較高；該運算模組14內建包含一可供使用者選擇設定的坡度功率補償模式，於坡度功率補償模式時，該控制模組40設定有按照由低而高之坡度分佈的坡度預設值，當坡度值達到其中一個坡度預設值時，該控制模組40則控制電動機30額外輸出至少一個增量的坡度補償功率，使電動機30實際輸出的輔助力等於至少一個增量的坡度補償功率加上補償功率；當坡度越高，所輸出的坡度補償功率的增量則愈多。

再請參看圖1所示，該感測單元60包含一用以產生踏頻訊號的踏頻感測器61及一用以產生扭力訊號的扭力感測器62。

此外，騎乘者在選購自行車20時，通常會透過車輛配件(fitting)的方式來確認車架尺寸以及各項幾何尺寸，因此，本發明可設計出專屬電動輔助自行車20的fitting設備，其中，除了可以量測所需要的幾何尺寸之外，更會進一步檢測騎乘者的功能閥值功率(FTP)數值，以及踩踏過程中出力的角度象限，其中，FTP的檢測方式，較佳的，本發明係採用四分鐘平均最大功率輸出的75%做為檢測依據，一般FTP檢測通常都是連續踩踏60分鐘，但在實務上很難讓消費者騎乘那麼久的時間，而根據研究4分鐘的全力踩踏所測得的最大平均輸出功率的75%相近於臨界功率，所以為了快速檢 測且減少消費者疲勞度，本發明選擇了4分鐘的檢測方式。當然如果已經知道自己的閥值功率數值即可以略過該步驟。

此外，運動力學家在研究自行車20手的踩踏力道之後發現，儘管雙腳看起來是流暢地畫圓，事實上並非把力氣平均分擔圓上的各個點上，而是把主要的力氣出在垂直踩踏的「一點到四點鐘方向」，這樣才能有效「創造較大的力矩」，在上抬過程中所花的力氣對於驅動幾乎沒有幫助。最大的力矩發生在90度時，也就是三點鐘方向。愈大的力矩施加在踏板上意指你的輪子將跑得愈快。由於一般騎乘者非為專業的自行車20手，所以不可能穩定的在該象限範圍內出力，但一定會有一個最大出力的象限區間，只要了解騎乘者的最大出力象限，在該區間即可給予輔助力即可達到事半功倍的效果，也能夠有效降低能源的消耗。

當消費者選購完自行車20後，在出廠前會把消費者所測量到的數值輸入車表或行動裝置，其中包含了FTP、出力角度以及所選車輛的摩擦阻力跟風阻係數，後續消費者也能自行修改上述數值。要開始騎乘前只要輸入要前往的目的地，運算模組14則會自動計算出整個騎乘路徑中定速前進時所需要的功耗，這時候如果本身的閥值功率如果無法滿足該功耗則會計算出其差值，透過這個差值即可預判車輛須提供多少輔助力在騎乘過程中，如本身FTP可因應該騎乘路徑的功耗，則提供最小輔助力比。當騎乘停止時，運算模組14則會預判目前車輛是否處於上坡路段及坡度數值，一但偵測到起步則給予起步輔助力至預定騎乘時間所需之均速後即保持原先所預判之輔助力值，透過上述的方法即可透過環境變數建立電輔車前饋控制。

除此之外，專用測試機台所需感測器如-功率計、輸出功率 象限偵測、車架尺寸等。在確認FTP檢測方式(或以不管何種檢測方法只要輸入FTP值即可)。騎乘路線的功率消耗計算方式是否準確。FTP與路線功耗是否加入想要以什麼程度完騎(90%、70%或50%FTP)或者固定90%。國人FTP數值常模建立-國外數值較高。

因此，經由上述具體實施例的詳細說明后，本發明確實具有下列所述的特點：

1.本發明確實可以透過計算騎乘過程中功率的消耗與自身FTP閥值功率的差值作為輔助力輸出的前饋控制因子，並可藉由前饋控制而提供使用者實現較佳化的運動騎乘效果與體驗。

2.本發明確實具備坡度功率補償模式輸出坡度補償功率的功能。

3.本發明建立功能閥值功率FTP台灣常模，可提供自行車騎乘數據應用分析，進一步擴大cycling science應用範圍。

4.本發明確實可以精準偵測並預估騎乘輔助力大小，有效減少不必要之能源消耗，延長可騎乘距離。

5.本發明確實可以建立電動輔助自行車fitting規範，提升以人為本的友善騎乘環境。

以上所述，僅為本發明一種較為可行的實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10:資訊處理單元

11:設定模組

12:功能閥值資料庫

13:地圖資料庫

14:運算模組

30:電動機

40:控制模組

50:供電模組

60:感測單元

61:踏頻感測器

62:扭力感測器

70:短距無線通訊系統

Claims (10)

1. 一種透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其包括：

   提供一資訊處理單元；其中，該資訊處理單元包含一供一使用者設定操作的設定模組、一功能閥值資料庫、一地圖資料庫及一運算模組；

   於該功能閥值資料庫建立包含複數不同騎乘等級的功能閥值功率常模，並於每一該騎乘等級設定有一對應的功能閥值功率FTP數值；

   以該設定模組輸入該使用者自身的功能閥值功率FTP數值、該使用者之自身重量值及環境變數因子；

   該運算模組依據該自身重量值與該功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP；

   以該設定模組輸入路徑設定訊號，經該運算模組解讀後帶入該地圖資料庫中搜尋，以得到包含相應之騎乘路徑的騎乘路徑資訊；及

   該運算模組依據所輸入之該環境變數因子與該騎乘路徑資訊計算出騎乘完整該騎乘路徑所需的總功率，再將該總功率減去該功能閥值功率FTP，以輸出與騎乘完整該騎乘路徑所需輔助功率相應的控制指令。
2. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其更包括提供一自行車、一設於該自行車以對該自行車於騎乘時提供輔助力的電動機、一控制模組及一用以供應所需電源的供電模組，該控制模組係依據該控制指令而控制該電動機運轉，使該電動機輸出與該輔助功率相應的該輔助力。
3. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該環境變數因子係選自滾動功耗、風阻功耗、爬坡功耗、自行車重量、自行車車型、自行車車架幾何尺寸、車速、磨擦係數及風阻係數的其中至 少一種因子；或至少二種因子的組合。
4. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該環境變數因子更包含由一測試機台所測試得到的一踩踏力矩象限，該踩踏力矩象限的有效施力象限為一點到至四點鐘的方向。
5. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該騎乘路徑資訊係選自包含有出發地與目的地的該騎乘路徑、里程數、路徑指引、總爬升公尺以及騎乘達時間的其中一種資料；或至少二種資料的組合。
6. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該總功率(Wt)=滾動功耗(Wf)+風阻功耗(Wa)+爬坡功耗(Wh)；該滾動功耗=摩擦係數×(該自身重量值+車重kg)×車速(m/sec)；該風阻功耗)=風阻係數×{V(車速)+V_a(風速，正逆風負順風)}²×V(車速)；該爬坡功耗=m(該自身重量值+車重kg)×g(重力9.8)×V_t(總爬升公尺/總時間秒)。
7. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該功能閥值功率FTP=功能閥值功率FTP數值×該自身重量值×FTP設定係數。
8. 如請求項7所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其中，該FTP設定係數係選自功能閥值功率FTP數值20分鐘最大平均踩踏功率的95%、功能閥值功率FTP數值8分鐘最大平均踩踏功率的90%以及功能閥值功率FTP數值4分鐘最大平均踩踏功率的75%的其中一種。
9. 如請求項1所述之透過環境變數建立輔助力前饋控制的方法，其更包含一感測單元，該感測單元用以偵測由該使用者踩踏自行車之踏板而驅使曲柄旋轉的扭力而產扭力訊號及驅使該曲柄旋轉的頻率而產生踏頻訊 號，該運算模組用以將該扭力訊號及該踏頻訊號轉換處理為相應的踏力扭力值及踏頻轉數值，並依據該踏力扭力值及該踏頻轉數值之相對關係而計算出對應的坡度值；當坡度愈低時，該踏力扭力值則愈低，該踏頻轉數值則相對較高；該運算模組內建包含一可供該使用者選擇設定的坡度功率補償模式，於該坡度功率補償模式時，該運算模組設定有按照由低而高之坡度分佈的坡度預設值，當該坡度值達到其中一個該坡度預設值時，該運算模組則透過一控制模組控制該電動機額外輸出至少一增量的坡度補償功率，使該電動機實際輸出的該輔助力等於該至少一增量的該坡度補償功率加上該補償功率；當該坡度越高，所輸出的該坡度補償功率的該增量則愈多。
10. 一種透過環境變數建立輔助力前饋控制的系統，其包括一資訊處理單元，該資訊處理單元包含一供一使用者設定操作的設定模組、一功能閥值資料庫、一地圖資料庫及一運算模組；該功能閥值資料庫建立包含複數不同騎乘等級的功能閥值功率(FTP)常模，並於每一該騎乘等級設定有一對應的功能閥值功率FTP數值；該設定模組輸入該使用者自身的功能閥值功率FTP數值、該使用者之自身重量值及環境變數因子；該運算模組依據該自身重量值與該功能閥值功率值(FTP)而求得功能閥值功率FTP；該設定模組輸入路徑設定訊號，經該運算模組解讀後帶入該地圖資料庫搜尋，以得到包含相應之騎乘路徑的騎乘路徑資訊；該運算模組依據所輸入之該環境變數因子與該騎乘路徑資訊計算出騎乘完整該騎乘路徑所需的總功率，再將該總功率減去該功能閥值功率FTP，以輸出與騎乘完整該騎乘路徑所需輔助功率相應的控制指令。

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