Acquisition and analysis of engine and rider power output for the classification of e-bike users and the identification of appropriate power unit testing

The amount of pedal-assisted bicycles that we see on the trails has increased significantly in the last decades, especially in the alpine environment. The user of this type of bike may vary, going from the experienced rider who enjoys the descent but still wants to climb on his own to the newbie that rents the bike for a ride in places which he couldn’t reach without the help of the pedal assistance. The following thesis project aims to explore how riders with different levels of training and skills use the bike, focusing on the uphill, through the use of a telemetry system placed on the bike. This system allows to collect different parameters as: torque delivered by the engine, torque imparted by the athlete, type of mapping, type of gear, rotation speed of the rear wheel and pedalling cadence on the crank. The sensors are placed on the bike and transmit the signal wirelessly to the receiver placed on a backpack that the rider must wear throughout the testing session. In first place was measured the amount of help that the bike can provide to the rider with the various maps available, in order to understand better the bike behaviours. These results were used, in combination with some longer tests with different riders, to evaluate the engine map duty cycle of different riders with different levels of training and different levels of skills. These tests were conducted to analyse the impact of the rider on the bike performance. Lastly was evaluated the torque profiles of the pedal stroke in different conditions. This, in combination with the results of the long climb, provided a wide field of view to understand how to test the electric motor in-vitro.

La quantità di biciclette a pedalata assistita che vediamo sui sentieri è aumentata notevolmente negli ultimi decenni, soprattutto nell'ambiente alpino. L'utente di questo tipo di bicicletta può variare, passando dal ciclista esperto che si gode la discesa ma vuole comunque salire da solo al neofita che noleggia la bicicletta per fare un giro in luoghi che non potrebbe raggiungere senza l'aiuto della pedalata assistita. Il seguente progetto di tesi si propone di esplorare il modo in cui ciclisti con diversi livelli di allenamento e abilità utilizzano la bicicletta, concentrandosi sulla salita, attraverso l'uso di un sistema di telemetria posizionato sulla bicicletta. Questo sistema permette di raccogliere diversi parametri come: coppia erogata dal motore, coppia impartita dall'atleta, tipo di mappatura, tipo di marcia, velocità di rotazione della ruota posteriore e cadenza di pedalata sulla pedivella. I sensori sono posizionati sulla bicicletta e trasmettono il segnale in modalità wireless al ricevitore posto su uno zaino che il ciclista deve indossare per tutta la durata della sessione di test. In primo luogo è stata misurata la quantità di aiuto che la bicicletta può fornire al ciclista con le varie mappe disponibili, al fine di comprendere meglio i comportamenti della bicicletta. Questi risultati sono stati utilizzati, in combinazione con alcuni test più lunghi con diversi piloti, per valutare il ciclo di funzionamento della mappa del motore di diversi piloti con diversi livelli di allenamento e di abilità. Questi test sono stati condotti per analizzare l'impatto del pilota sulle prestazioni della moto. Infine, sono stati valutati i profili di coppia della pedalata in diverse condizioni. Questo, in combinazione con i risultati della lunga salita, ha fornito un ampio campo visivo per capire come testare il motore elettrico in-vitro.