Diseño e implementación de un modelo computacional de una bicicleta eléctrica con pedaleo asistido que permita evaluar el tren de potencia y sistema de control

Abstract

En esta investigación se desarrolla un modelo computacional de una bicicleta eléctrica con pedaleo asistido. En la primera parte se plantean dos modelos matemáticos que simulan la dinámica longitudinal de una bicicleta convencional, propuestos previamente por William Morchin y James Martin. Y se comparan cuantitativamente con valores tomados experimentalmente, con el fin de escoger la mejor alternativa. Posteriormente, se desarrolla un modelo electromecánico del tren de potencia de una bicicleta eléctrica con pedaleo asistido, desarrollado en Simulink. Para la validación, se simula el modelo propuesto a partir de dos pruebas establecidas. Posteriormente, se propone un sistema de control para el tren de potencia. En el cual se controla la velocidad de la bicicleta, manteniéndola constante a lo largo de todo el trayecto evaluado. Finalmente, se integran los tres subsistemas mencionados para la evaluación global del modelo computacional desarrollado.

The current investigation develops a computational model of an electric bicycle with pedal assist. In the first part are proposed two mathematical models that simulate the longitudinal dynamics of a conventional bicycle, those models were previously proposed by William Morchin and James Martin. Those models are compared quantitatively with experimental values. Then is develop an electromechanical model of a Pedelec's power train (in Simulink). For the validation of the model proposed, it is simulated from two established tests. Later a control system is proposed and evaluated for the power train. It controls the bicycle speed, keeping it constant during all the evaluated route. Finally, the three subsystems are integrated for a global evaluation of the developed computational model.