TW202411115A - 騎行功率計 - Google Patents

Abstract

一種騎行功率計，包括至少一個感測器和被配置成基於該至少一個感測器的至少一個輸出來匯出騎行功率的控制器。該控制器被配置成基於該至少一個感測器在非負載條件下的輸出來執行零功率校準（300）。該控制器被配置成經由以下步驟來執行校準（300）：- 計算（308）相對於該至少一個輸出的至少一個統計指數； - 評估（310）該至少一個統計指數是否落入相應的預定值集內；及 - 在檢查的肯定結果的情況下，執行（312）零功率校準，否則不執行零功率校準。

Description

騎行功率計

本發明係關於一種騎行功率計或腳踏功率計。

自行車通常設有騎行功率計，簡稱功率計，以便直接或經由安裝在車上的自行車電腦或在下載到通用電腦之後向使用者提供資訊，及/或用於控制電子換檔及/或用於驅動踏板輔助自行車中的馬達。

事實上，騎行功率計是通常數位型的量測工具，因此可以對騎車人的功率進行採樣。

量測工具通常可能需要標定或校準操作，以便更好地建立工具讀數和工具應量測的量值之間的對應關係，例如考慮特定的安裝條件。

此外，在量測工具的使用壽命期間，經常發生的情況是，組成量測工具的部件的熱變化及/或老化導致漂移，此可能導致或增加量測誤差，及/或精確度、靈敏度和精度中的至少一者的惡化。為了補償漂移，通常需要定期對工具進行標定或校準（例如，每3個月、1年等）。由於騎行功率計中涉及的信號非常微弱，因此此種裝置的正確校準或標定尤為重要。

為了保持騎行功率計的校準，在用於與騎行功率計對接的自行車電腦中，通常要求校準功能，該校準功能可以根據明確的使用者決定來初始化，並且有時可設定為自動操作，而不一定是週期性操作。

文件US8825279B2揭示一種自行車功率感測設備，包括功率感測裝置、校準信號產生裝置和控制器，該控制器在操作上佈置成接收來自校準信號產生裝置的校準信號。控制器在接收到校準信號時將功率感測裝置校準為處於零功率輸入的非負載水平。校準信號產生裝置可以是例如使用者操作的輸入裝置（例如，開關）、計時器、自行車速度產生裝置（諸如，速度感測器）、曲柄旋轉偵測裝置（諸如，節奏感測器），其在預定時間內沒有偵測到曲柄的任何旋轉時產生自校準信號。一旦產生了信號，如最好理解的，該文件的系統檢查變速器的驅動構件和從動構件（諸如中軸的部件）之間是否存在相對運動，並且僅當存在相對運動時才進行自校準（因此，在中軸的情況下，沒有扭矩傳遞，仍然存在車輪的旋轉）。

申請人觀察到，當自行車完全靜止時，該系統不能準確地執行校準，儘管即使在此種情況下亦沒有腳踏運動；此外，同樣在腳踏期間，可能會出現受控的相互運動的暫態存在，在此期間，在非最佳條件下，可能會出現自動校準的發生。

然而，若標定在不正確的條件下發生，亦即，在設定零的量測功率情況下實際上並不反映非負載條件，量測誤差甚至可能增加，因為該標定繼而會在量測中引入人為偏移，而不是補償工具中固有的偏移。

基於本發明的技術問題是藉由最佳化執行偵測器的校準或標定的條件來使騎行功率偵測更精確。

在一個態樣中，本發明係關於一種騎行功率計，其包括至少一個感測器和控制器，該控制器被配置成基於該至少一個感測器的至少一個輸出來匯出騎行功率，其中該控制器被配置成基於該至少一個感測器在非負載條件下的輸出來執行零功率校準，其中該控制器被配置成經由以下步驟來執行校準：

- 計算相對於該至少一個輸出的至少一個統計指數，

- 評估該至少一個統計指數是否落入相應的預定值集內，以及

- 在檢查的肯定結果的情況下，執行零功率校準，否則不執行零功率校準。

在本說明書和所附請求項中，表述「非負載」意在表示對應於不存在腳踏的條件，亦即不存在產生踏板曲柄旋轉的力的條件。

在本說明書中，表述「控制器」意在表示資料處理系統，例如微控制器；資料處理系統亦可以分佈在複數個裝置中，例如複數個微控制器。

在本說明書中，表述「值集」意在表示值的範圍或表示值的複數個非連續範圍的並集，其中該範圍或每個範圍可以是封閉的、開放的或半開放的，亦即它可以包括兩個極限值（extreme）、沒有極限值或只有一個極限值。

在本說明書中，表述「相對於輸出的統計指數」意在表示可能在信號本身的採樣及/或量化及/或處理之後，相對於感測器的輸出信號隨時間的定量變化的統計指數。

經由對感測器的輸出進行統計分析並檢查統計指數是否落入預定值範圍（例如，由公差和可接受性閾值限定的）內，可以準確辨識是否滿足非負載條件，並且避免在偶然情況下條件僅瞬間等於或類似於非負載條件時執行校準。因此，功率計的校準被證明是更精確的，由此執行的量測亦是更精確的。

較佳地，該至少一個感測器包括至少兩個感測器。

該至少一個統計指數可以選自於由平均、方差、平均值的平均、平均值的方差、標準差、平均值的標準差、基於方差的方差組成的群組。

替代地或另外地，控制器可以被配置成經由以下步驟計算該至少一個統計指數：

i）從該至少一個輸出獲得第一數量M的樣本；

ii）計算相對於該第一數量M的樣本的該至少一個統計指數。

在本說明書和所附請求項中，表述「從輸出獲得樣本」意在表示獲得直接作為數位感測器的輸出的數位資料，及/或藉由對類比感測器的輸出的量化獲得數位資料，及/或在對感測器輸出進行處理（例如，經由濾波、放大等）之後藉由先前操作中的一個獲得數位資料。

或者，控制器可以被配置成經由以下步驟計算該至少一個統計指數：

a）從該至少一個輸出獲得樣本，

b）計算相對於該樣本中的第一預定數量M的最後樣本的至少一個初步統計指數，

c）儲存該至少一個初步統計指數（作為統計資料），

d）在執行步驟a）期間重複（314）步驟b）、c），直到獲得第二數量N的初步統計指數，

e）計算（308）相對於該初步統計指數的該至少一個統計指數。

在本說明書和所附請求項中，表述「最後樣本」意味著時間上最新的樣本。

該至少一個初步統計指數可以選自於由平均、方差和標準差組成的群組。

藉由此規定，根據該規定對統計資料（初步統計指數）執行統計分析，而該統計資料又是對感測器輸出的樣本進行統計分析的結果，證明可以在不佔用過多記憶體的情況下延長對感測器輸出的監測的持續時間，同時仍保留輸出的統計資訊。根據如何選擇數量M和採樣頻率，對其計算兩個直接連續的初步統計指數的樣本組的重疊發生變化。

控制器可以被配置成：至少在步驟c）之前並且可能地在步驟b）之前，控制器檢查是否滿足指示不存在腳踏的預定最小條件，並且在檢查具有否定輸出的情況下，控制器將儲存的統計指數和初步統計指數歸零，並且根據步驟d）重新開始步驟b）、c）的重複。

因此，規定了初步檢查或先決條件檢查，對在評估統計指數是否落入預定值集中使用的標準，應用相對粗略的標準。

騎行功率計可以嵌入在自行車的踏板曲柄中，並且該預定最小條件可以包括踏板曲柄與豎直方向對準。

控制器可以被配置成將第一數量M的樣本儲存在第一循環緩衝器中，並且/或者若有要求，則控制器將第二數量N的初步統計指數儲存在第二循環緩衝器中。

作為上面指出的其它次要特徵的替代或補充，控制器可以被配置成進一步在手動模式下執行零功率校準，並且在手動模式下的零功率校準期間：

- 若第一數量M的樣本和第二數量N的初步統計指數是不可用的（使得資訊量在統計上不顯著），則控制器將該預定值集設定為預設值集，

- 若第一數量M的樣本和第二數量N的初步統計指數是可用的（使得資訊量在統計上是顯著的），則控制器將該預定值集設定為作為該至少一個統計指數相對於該至少一個輸出的預定函數而被計算的使用者值集。

在本說明書和所附請求項中，表述「預設」意在表示在出廠時在程式中預設的值。

經由此種設置，證明可以動態地更新感測器的輸出的公差/可接受性閾值，從而根據在特定自行車上的安裝、例如根據所安裝的踏板及/或根據使用自行車的區域的溫度及/或根據其它因素，來定製騎行功率計。

若第一數量M的樣本和第二數量N的初步統計指數是可用的，則控制器亦可以檢查統計指數是否落入預設值集內，並且在檢查提供否定結果的情況下，控制器將該預定值集設定為該預設值集。

該預定函數可以是正比例函數。

當騎行功率計被嵌入自行車的踏板曲柄中時，該至少一個感測器可以包括至少一個扭矩計和加速度計，並且該至少一個輸出可以包括與扭矩相關的至少一個電信號和與沿著踏板曲柄的縱向軸線的加速度相關的電信號。

該至少一個感測器可以進一步包括至少一個應變計，並且該至少一個輸出可以包括與應變計電阻相關的至少一個電信號。

替代地或另外地，該至少一個輸出可以進一步包括與沿著踏板曲柄的承載踏板的端部的圓周運動的切線方向的加速度相關的電信號。

替代地或另外地，該至少一個感測器可以進一步包括至少一個溫度計，並且該至少一個輸出可以進一步包括至少一個與溫度相關的電信號。

替代地或另外地，該至少一個輸出可以進一步包括與沿著踏板曲柄的旋轉軸線的加速度相關的電信號。

在一個態樣中，本發明係關於一種騎行功率計，其包括至少一個感測器和控制器，該控制器被配置成基於該至少一個感測器的至少一個輸出來計算騎行功率，其中該控制器被配置成基於該至少一個感測器在非負載條件下的輸出來執行零功率校準，其中該控制器被配置成：

- 在自動模式下，取決於對該至少一個感測器的至少一個輸出或相關的統計指數是否落入相應的預定值集內的檢查，進行零功率校準，以及

- 在手動模式下，根據相對於該至少一個感測器的至少一個輸出的統計指數，或者根據相對於該至少一個感測器的至少一個輸出的該統計指數，設定該相應的預定值集。

根據該態樣，在手動模式下，控制器可以檢查統計指數是否落入預設值集內，並且在檢查提供否定結果的情況下，將該相應的預定值集設定為相應的預設值集。

根據該態樣的騎行功率計的次要特徵在加以必要的修正後對應於根據上述第一態樣的騎行功率計的次要特徵。

騎行功率計通常包括一或多個感測器和控制器，該控制器被配置成基於該一或多個感測器的輸出來計算騎行功率。例如，騎行功率計可以包括扭矩計和速度或腳踏節奏計，並且將騎行功率計算為所量測的扭矩和角速度的乘積。扭矩計可以例如施加到踏板曲柄（施加到其主體或施加到其用以連接到齒輪的輻條）、中軸、踏板、變速器的齒輪（鏈環或鏈輪）等；速度或節奏計可以例如被施加到或者速度或節奏計包括的部件可以被施加到車輪、中軸、變速器的齒輪（鏈環或鏈輪）、踏板曲柄、輻條、輪輻或鏈條等等。

在本說明書的下文中，將主要藉由非限制性舉例的方式參考被嵌入在踏板曲柄中的騎行功率計的情況。

參考第1圖，嵌入在踏板曲柄中的示例性騎行功率計10包括：扭矩計12，其包括一或多個應變計14，例如兩個應變計14a、14b；節奏計16，其包括三軸加速度計18，因此具有三個感測器18x、18y、18z；及控制器30。說明性的騎行功率計10進一步包括至少一個溫度計22，例如踏板曲柄的內部溫度的溫度計22a和掠過踏板曲柄的空氣的外部溫度的溫度計22b。應變計14a、14b可以例如施加到被認為處於水平位置的踏板曲柄的上表面和底表面，其中踏板相對於踏板曲柄的旋轉軸線向前。可替代地，至少一個應變計可以施加到用於將踏板曲柄連接到齒輪的輻條。

加速度計的三條軸線X、Y、Z可以例如沿著踏板曲柄的縱向軸線、沿著踏板曲柄的旋轉軸線以及沿著承載踏板的端部的旋轉的圓形運動的切線方向延伸。

扭矩計12、每個應變計14、節奏計16、加速度計18的整體、加速度計18的感測器18x、18y、18z、每個溫度計22通常表示騎行功率計10的感測器11。

控制器30以本身已知的方式配置成基於感測器11的輸出32（特別是扭矩 Trq和節奏 Cdn）來計算騎行功率。其它感測器11的其它輸出包括：與每個應變計14a、14b的電阻相關的電信號 GTop、 GBtm，例如電壓信號；由加速度計18的感測器18x、18y、18z輸出的沿著每個軸線的加速度 AccX、 AccY、 AccZ；溫度計22a、22b輸出的內部溫度 Tint和空氣溫度 Tair。所有該等輸出32都是隨時間變化的，且特別是隨機變數，上面指出的變數名完全是任意的。取決於感測器，該等變數可以是類比變數或數位變數，或者是一或多個類比變數和其它數位變數。

為了考慮由部件老化和溫度變化及/或特定安裝條件（例如踏板類型和使用自行車的區域中的平均溫度）引起的漂移，控制器30被配置成執行零功率標定或校準，此應該儘可能精確地對應於非負載條件。例如，對於標定，控制器可以將偏差或偏移值設定為在非負載條件下量測的值，並且用代數方法將該偏差或偏移值加到在正常操作模式下量測的值。應當理解的是，當手動進行標定時，操作者必須確保滿足非負載條件：在將騎行功率計嵌入在踏板曲柄中的情況下，該等條件通常包括踏板曲柄的豎直位置和不動性。

在本文揭示的騎行功率計中，控制器被配置成僅執行標定或者亦以自動模式執行標定，其中控制器辨識是否滿足非負載條件。

下文描述一個非限制性的示例模式。

參考第2圖和第3圖，在自動標定模式中，例如對於校準目的相關的感測器11的輸出32（其不一定是騎行功率計本身的所有輸出32）中的每一個輸出，控制器30使用兩個循環移位暫存器或循環緩衝器，其中一個在本文中命名為樣本緩衝器40或有時命名為第一緩衝器，任意地引用為 Samples；並且其中一個在本文命名為統計緩衝器42或有時命名為第二緩衝器，任意地引用為 Stats。例如，可以要求：緩衝器 TrqSamples和緩衝器 TrqStats，其以下面描述的方式與扭矩計12的輸出相關聯；緩衝器 CdnSamples和緩衝器 CdnStats，其以下述方式與節奏感測器或節奏計16的輸出相關聯；緩衝器 AccXSamples和緩衝器 AccXStats，其以下述方式與沿軸線X的加速度的感測器18x的輸出相關聯；等等。如將在下文中清楚的，控制器30亦使用臨時變數，該等臨時變數適當地儲存在記憶體位置或資料結構（未圖示）中。

樣本緩衝器40包含預定數量M的樣本，並且以採樣頻率 f_smpl填充，從而限定寬度為 W_Samples= M / f_smpl的時間觀察視窗。

注意的是，感測器11的輸出32的採集或採樣（參見稍後描述的第3圖的方塊102）本身是在一般的騎行功率計中提供的操作，然而，通常最多儲存最後樣本的值，以便在計算中使用最後樣本的值及/或向使用者顯示最後樣本的值，而通常不儲存複數個樣本值。

統計緩衝器42包含預定數量N的初步統計指數，該等初步統計指數又用作計算其它統計指數所基於的統計資料，並且統計緩衝器42以下面描述的方式以頻率 f_stats被填充，從而限定寬度 W_stats最多等於 W_stats= N* W_Samples的時間觀察視窗。

統計緩衝器42 Stats的每個元素又可以具有記錄資料結構，並且包含與同一輸出32相關的複數個統計資料（初步統計指數），並且下文將參考此種情況；可替代地，對於每個輸出32，可以要求複數個統計緩衝器42 Stats。

注意的是，感測器11的輸出的統計分析是在一般的騎行功率計中未知的操作。

參考第4圖，在用於騎行功率量測的普通操作100期間，控制器30在方塊102中對感測器11的輸出32進行採集，即讀取輸出的瞬間值，在類比輸出的情況下可能被量化。在隨後的方塊104中，控制器30基於剛剛採集的感測器11的輸出32匯出暫態騎行功率。在隨後的方塊106中，控制器30輸出暫態騎行功率，例如將其顯示在顯示器上、將其儲存在日誌檔中、將其用於控制電子換檔、在踏板輔助自行車的情況下將其用於驅動馬達等。在採集方塊102之前或期間或之後，控制器30可以對感測器11的輸出信號32進行濾波、放大和一般的處理操作，為了簡單起見未圖示。

根據本文揭示的標的，在方塊200中，控制器30進一步將感測器11的輸出32的採集結果儲存在相應的樣本緩衝器40中，在相應的指針的當前位置，在本文中任意地用符號 Samples.last表示（例如，儲存 TrqSamples.last中的值、 CdnSamples.last中的值、 AccXSamples.last中的值）。

以預定的採樣頻率 f_smpl重複上述操作，如等待時間 1/f_smpl（例如由計時器監測）的方塊108所示。

僅作為非限制性實例，採樣頻率可以是400 Hz，等於每2.5 ms採樣一次，並且儲存在樣本緩衝器40中的樣本數量M可以是M=1200，從而樣本緩衝器40 Samples對應於3秒的時間觀察視窗。採樣頻率可以包括在例如1 Hz和1 GHz之間的範圍內，較佳地在1 Hz和5 kHz之間的範圍內。

參考第5圖，為了進行標定或校準300，控制器30首先在可選方塊302中檢查是否滿足指示沒有腳踏的預定最小條件，該操作在本文中亦稱為先決條件檢查302或初步檢查302。在被嵌入在踏板曲柄中的騎行功率計（諸如說明性的騎行功率計10）的情況下，該等預定最小條件可以包括例如節奏 Cdn的基本為零的絕對值（指示踏板曲柄基本上靜止的事實）和沿著縱向軸線的加速度 AccX的足夠高的絕對值（指示踏板曲柄基本上豎直的事實）。

控制器30可以使用包含在相應輸出的樣本緩衝器40中的、在相應指標的當前位置中的值來進行評估，如前述，該值在本文中被任意地命名為符號 Samples.last。

在方塊302的操作中執行的檢查可以藉由相應的閾值來描述，諸如同樣僅作為實例，在以下公式中：

| CdnSamples.last| ≦ |ThCdn|，例如= 0。

| AccX.last| ≧ |ThAccX|。

可替代地，控制器30可以使用在方塊102中採集的值，例如相應的輸出32的當前值 Cdn、 AccX，來進行評估。

僅作為非限制性實例，可以檢查 AccX或 AccXSamples.last的絕對值被包括在0.6 g與1 g之間、較佳地在0.8 g與1 g之間是否成立，其中g是重力加速度的值。

就節奏而言，可以認為指示有效腳踏的值包括在20 rpm與180 rpm（分別為0.33 Hz和3 Hz）之間的範圍內，因為小於20 rpm的值可能代表雜訊和量測誤差，而高於180 rpm的值可被認為是不可信的。因此，在方塊302的檢查中，可以檢查節奏是否未落在20-180 rpm的範圍內。

在方塊302的檢查提供肯定結果的情況下，控制器在方塊304中要求：基於儲存在樣本緩衝器40中的M個樣本（其因此是感測器11的輸出32的最後採集的M個樣本），計算相對於感測器11的輸出32的一或多個初步統計指數；及將計算出的初步統計指數儲存在相應的統計緩衝器42中（作為用於進一步統計評估的統計資料），儲存在相應指標的當前位置中，在本文用符號 Stats.last任意地命名（例如，儲存 TrqStats.last中的初步統計指數、 CdnStats.last中的初步統計指數、 AccXStats.last中的初步統計指數）。

僅作為實例，作為初步統計指數，對於一或多個輸出32，可以計算平均及/或方差及/或標準差。

更特別地，仍然僅僅作為實例，可以計算沿著踏板曲柄的縱向軸線的加速度的平均和方差，在本文中任意地表示為 Avg_AccX、 Var ²_AccX ；應變計的輸出的平均和方差，本文中任意地表示為 Avg_GTop、 Var ²_Gtop 、 Avg_GBtm、 Var ²_GBtm ；扭矩的平均和方差，本文中任意表示為 Avg_Trq、 Var ²_Trq 等。

眾所周知，隨機變數V的W個樣本的平均由以下公式提供：

眾所周知，隨機變數V的W個樣本的方差是該等值與其算術平均的偏差的平方的算術平均，並且由以下公式提供：

眾所周知，方差代表樣本相對於其平均的分佈：方差越低，則樣本關於平均值的集中度越高，方差越大，則值相對於平均值的離差越大。低方差描述了機械系統處於靜態或準靜態條件（踏板曲柄靜止或基本靜止），而高方差描述了機械系統處於動態條件。

作為已經圖示的替代，可以在方塊302的檢查之前執行該至少一個初步統計指數的計算，僅取決於方塊302的檢查的肯定結果，儲存該初步統計指數（作為統計資料）。

因此在方塊306中，控制器30檢查是否有足夠數量的統計資料（初步統計指數）是可用的，例如檢查統計緩衝器42 Stats是否已滿（對於相關的感測器11的每個輸出32）。

在檢查提供肯定結果的情況下，因此當統計上顯著量的資訊是可用的時，控制器在方塊308中要求計算統計緩衝器42的初步統計指數的一或多個統計指數（對於相關的感測器11的每個輸出32）。

僅作為實例，對於一或多個輸出32，可以計算初步統計指數的平均及/或方差及/或標準差。特別是，可以計算平均值的平均（當在統計緩衝器42 Stats中儲存有在樣本緩衝器40 Samples中儲存的樣本的平均時）。例如，相對於踏板曲柄的縱向軸線的加速度計18x的輸出 AccX，當該等儲存在統計緩衝器42 Stats中時，可以基於儲存在樣本緩衝器40 Samples中的樣本的方差計算平均值的平均以及方差： Avg_AccXStats Var ²_AccXStats 。

若樣本的數量M隨時間保持恆定，如在使用循環樣本緩衝器40的情況下，則平均值（儲存在循環統計緩衝器42中）的平均等同於自觀察視窗的開始以來經過循環樣本緩衝器40 Samples的所有樣本的平均。

在該等假設下，平均和方差或者一般地由此計算的統計指數是相對於相當大數量的樣本，大至N*M，並且因此是特別顯著的，因為相對於僅在數量M的樣本上計算的指數，他們較少受到統計誤差的影響。

因此在方塊310中，控制器30要求評估在方塊308中計算的統計指數中的每一個是否落入相應的預定值集內，並且只有在檢查提供肯定結果的情況下，控制器30才在方塊312中進行校準。

該預定值集指示非負載或無腳踏條件，比可選地在方塊302中檢查的最小條件「更精細（finer）」或更具體。

根據所涉及的感測器11的輸出32，該預定值集可以由一或多個閾值來限定。僅作為非限制性實例，可以檢查扭矩 Trq的平均 Avg_TrqStats是否足夠低，例如經由以下公式： | Avg_TrqStats| ≦ |ThTrq|

並且/或者可以檢查扭矩Trq的平均的方差 Var ²_TrqStats 是否足夠低，例如經由以下公式： | Var ²_TrqStats | ≦ |ThVarTrq|。

為了過濾雜訊和量測誤差，例如亦可以檢查扭矩Trq的平均 Avg_TrqStats是否高於下限閾值，例如經由公式： | Avg_TrqStats| ≧ |ThTrqMin|。

可選地，亦可以對感測器11的暫態輸出32及/或最後的統計資料進行額外的檢查，例如可以檢查扭矩 Trq的值是否落入可接受的值集內、最後M個樣本的平均 Avg_TrqSamples（儲存在 TrqStats.last中）是否落入可接受的值集內、及/或最後M個樣本的方差 Var ²_TrqSamples （儲存在 TrqStats.last中）是否落入可接受的值集內。

以此種方式，確保了偵測到零或準零的扭矩條件（或關於扭矩或另外變數的其它檢查條件）不是即使在腳踏期間亦可能總是發生的完全臨時、偶然的條件。

同樣僅作為非限制性實例，可以檢查沿著踏板曲柄的縱向方向的加速度 AccX的平均 Avg_AccXStats是否足夠高，例如經由公式： | Avg_AccXStats| ≧ |ThAccX|

及/或可以檢查沿著踏板曲柄的縱向方向的加速度AccX的平均的方差是否足夠低，例如經由公式： | Var ²_AccXStats | ≦ |ThVarAccX|。

通常，可以證明方便的是檢查感測器10的每個輸出32是否具有低方差，以檢查被分析的機械系統是否處於靜態或準靜態條件，例如，此對於嵌入在踏板曲柄中的騎行功率計的校準諸如是期望的。

此外，藉由從可接受的值集中亦排除絕對值太小的平均值，可以將雜訊考慮在內。例如，若扭矩Trq具有過低的平均絕對值，則可能是雜訊的問題。

同樣僅作為非限制性實例，在被嵌入在踏板曲柄中的騎行功率計（諸如例如示例性的功率計10）的情況下，作為相對於沿著踏板曲柄的縱向軸線的扭矩和加速度的統計檢查的替代或補充，可以進行相對於應變計14a、14b的輸出的統計檢查，從而評估例如平均 Avg_GTopStats、 Avg_GBtmStats，並且/或者可以進行相對於由加速度計18y及/或18z輸出的、指示自行車傾斜的、沿踏板曲柄的承載踏板的端部的圓周運動的切線方向的加速度及/或沿踏板曲柄的旋轉軸線的加速度的統計檢查。

需要強調的是，根據本文揭示的標的，證明亦可以將通常被忽略掉的可影響到量測精度的其它因素考慮在內。例如，藉由對溫度（ Tint， Tair）的統計資料的適當評估，證明可以考慮熱漂移效應，並且/或者避免在踏板曲柄靜止但暴露在風中（如下坡期間可能發生的）時校準量測計。

回到第5圖，若方塊302的檢查提供否定結果，則在方塊316中，統計被歸零，從而取消樣本緩衝器40和統計緩衝器42的內容。

上述操作（方塊302-316）以預定的頻率 f_stats重複，如方塊308所示等待時間 1/f_stats，例如藉由計時器進行監測。

更新統計緩衝器42的頻率 f_stats較佳地低於更新樣本緩衝器40的採樣頻率 f_smpl。

僅作為非限制性實例，頻率 f_stats可以是4 Hz，等於每250 ms一個新的初步統計指數，並且儲存在統計緩衝器42中的初步統計指數的數量N可以是N=40，使得該緩衝器對應於10秒的時間觀察視窗。

統計緩衝器42包含每次儲存在樣本緩衝器40中的M個樣本的N個統計資料（初步統計指數）。每 f_smpl / f_stats個新樣本，就重新進行最後M個樣本的統計。利用上述值，每100個新樣本，就對1200個樣本重新進行統計。

能夠建議的是，頻率 f_stats足夠高，至少等於樣本緩衝器40所對應的觀察週期的倒數，以便感測器11的輸出32的所有樣本都有助於在方塊310中評估的統計資料（亦即，在輸入存入在統計緩衝器42中的至少一個初步統計指數之前，不退出循環樣本緩衝器40），從而沒有樣本損失，並且能夠最好地評估是否存在進行校準的條件。

應當理解的是，根據本文揭示的內容執行的自動校準300特別精確，並且因此，在正常操作100期間的騎行功率的量測特別精確。

參考第6圖，可能地，騎行功率計亦可以要求手動校準模式400，其中是使用者在參與校準414之前確保騎行功率計實際上處於非負載條件。例如，使用者可以藉由按壓按鈕或藉由作用於操作桿或藉由操作的組合來開始校準。

根據本文揭示的標的，在手動校準400期間，控制器30亦可以要求重新限定感測器11的輸出32（及/或相應的統計資料）必須落入其中的預定值集，以便能夠隨後進行自動校準300，如第5圖的方塊310所檢查的。

以此種方式，可以根據在特定自行車上的安裝（例如根據安裝的踏板）及/或根據使用自行車的區域中的溫度及/或其它因素來定製騎行功率計10。

在方塊402中，控制器30要求檢查是否有足夠的統計上顯著的資訊是可用的，例如藉由檢查統計緩衝器42是否已滿。

在檢查提供否定結果的情況下，如例如在騎行功率計10亦沒有被使用足夠長的時間的情況下或者在第5圖的方塊316中不久之前統計資料已歸零的情況下會發生的，則在方塊404中，控制器30要求將在第5圖的方塊310的檢查中使用的預定值集相對於感測器11的每個輸出32設定為在工廠中限定的相應的預設值集。

相反，在檢查提供肯定結果的情況下，控制器30要求針對感測器11的每個輸出32（如循環406及其方塊408所示的）在方塊410中檢查相應的統計資料是否落入預設值集內，並且在檢查提供否定結果的情況下，在方塊412中，控制器30要求將在第5圖的方塊310中使用的相應的預定值集設定為相應的預設值集。

相反，若相對於感測器11的輸出32的統計指數落入預設值集內，則在方塊414中，控制器30要求根據統計指數本身來設定在第5圖的方塊310中使用的預定值集。例如，控制器30要求將扭矩 Trq的平均值的閾值設定為平均值 Avg_TrqStat或設定為與平均值 Avg_TrqStat成比例的值，並且要求將扭矩 Trq的方差的閾值設定為與方差 Var ²_TrqStat 成比例的值或設定為方差 Var ²_TrqStat 本身。

方塊410的檢查允許避免設定可能惡化量測精度的預定值集（例如公差/可接受性閾值），避免例如由於用戶在先前的手動校準程序中對非負載條件的錯誤設定而傳播不正確的校準條件。

一旦已經為所有相關的輸出32設定了值集，則控制器30在方塊414中要求手動零功率校準。

在手動模式下，根據騎行功率計的至少一個感測器的至少一個輸出的統計指數設定預定值集，該功率計的至少一個感測器的輸出或從其匯出的資料應落入該預定值集中，此本身代表了一個創新態樣。

除非另有規定，否則封閉範圍可以由開放範圍代替，反之亦然，從而公式中的小於或等於/大於或等於符號可以用大於/小於符號代替，反之亦然。

儘管在前面的描述中，為了簡潔起見參考了相對於零對稱的範圍，但此不是必須的。因此，公式中指示的閾值可以由閾值對代替，一個閾值對用於負值，並且一個閾值對用於正值。

代替於計算儲存在例如緩衝器42 Stats中的資料的統計指數，以作為其統計資料或指數來評估其是否落入相應的預定值集內，可以直接計算儲存在例如樣本緩衝器40 Samples中的樣本的統計指數。在此種情況下，有必要降低採樣頻率及/或增加儲存量及/或縮短觀察持續時間，以增加樣本的數量，從而降低統計誤差。

此外，在手動校準程序400期間，可以在方塊408中使用直接對樣本執行的統計，在方塊402中檢查樣本緩衝器40是否已滿。

反之亦然，對於先決條件檢查302，作為一或多個感測器11的當前輸出32的替代或補充，可以使用統計函數或統計指數（例如平均值）。在此種情況下，對樣本的至少一個統計指數的計算可以在正常操作程序期間執行。

在樣本緩衝器40中的儲存已經被顯示為負責量測騎行功率的程序的一部分，但是可替代地，它可以是負責校準的程序的一部分。

代替於將方差亦儲存在每個統計緩衝器42 Stats中，可以僅將平均儲存在其中而將所分析的樣本集的方差儲存在相應的變數中，該相應的變數被以統計分析的頻率 f_stats重寫。

代替於使用循環緩衝器，控制器30可以使用其它等效的資料結構，例如佇列、鏈表和其它資料結構。

作為方差的替代或補充，可以使用標準差作為待計算的統計指數（及/或初步統計指數）。

對於感測器11的不同輸出32，可以提供具有不同數量M1、M2的樣本的及/或以不同採樣頻率 f_smpl更新的循環緩衝器40。

對於感測器11的不同輸出32，可以提供具有不同數量N1、N2…的統計指數的及/或以不同採樣頻率 f_stats更新的循環緩衝器42。

在不同數量的樣本及/或統計指數的情況下、在緩衝器的不同更新頻率的情況下、在不完全滿的緩衝器上亦計算統計指數的情況下、以及在其它情況下，可以使用適當加權的函數，例如加權平均，而不是簡單的算術平均。

如所提到的，騎行功率計可以僅包括參考示例性騎行功率計10描述的一些部件及/或其它部件。

如所提到的，騎行功率計不必然需要嵌入在踏板曲柄中，並且可以包括嵌入在踏板曲柄中的部件（例如扭矩計）以及嵌入在自行車的其它部件中的部件，或者僅包括嵌入在自行車的除踏板曲柄之外的一或多個部件中的部件。考慮到在一些情況下，例如當騎行功率計被應用於中軸心軸時，非負載條件可以由部件之間的相對運動來表示，並且因此由動態條件來表示，根據本說明書，本領域技藝人士將理解根據情況做出哪些改變，使得一或多個統計變數必須落入其中的值集可以由相對於上面描述的相反意義的不等式來定義。

已經描述的每個部件或部件組的各種替代實施例、變型及/或可能性意味著可以以任何方式彼此組合，除非它們相互不相容。

以上是對本發明態樣的各種實施例、變型及/或可能性的描述，並且在不脫離本發明的範圍的情況下可以進行進一步的改變。各種部件的形狀及/或尺寸及/或位置及/或定向及/或各種步驟的順序可以改變。一個元件或模組的功能可以由兩個或更多個部件或模組來執行，反之亦然。顯示為彼此直接連接或接觸的部件可以具有佈置在它們之間的中間結構。顯示為彼此直接跟隨的步驟之間可以具有在它們之間執行的中間步驟。圖中圖示的及/或參考圖或實施例描述的細節可以應用於其它圖或實施例。並非在圖中圖示或在相同上下文中描述的所有細節都必須存在於同一實施例中。被證明相對於現有技術是創新的特徵或態樣（無論是單獨的亦是與其它特徵相結合的）都應認為是對其本身的描述，而不管什麼被明確描述為創新。

10:騎行功率計 11:感測器 12:扭矩計 14:應變計 14a:應變計 14b:應變計 16:節奏計 18:加速度計 18x:感測器 18y:感測器 18z:感測器 22:溫度計 22a:溫度計 22b溫度計 30:控制器 32:輸出 40:樣本緩衝器 42:統計緩衝器 100:普通操作 102:方塊 104:方塊 106:方塊 108:方塊 200:方塊 300:標定/校準 302:先決條件檢查/初步檢查 304:方塊 306:方塊 308:方塊 310:方塊 312:方塊 314:方塊 316:方塊 400:手動校準模式 402:方塊 404:方塊 406:循環 408:方塊 410:方塊 412:方塊 414:方塊 Trq:扭矩 CTop:電信號 GBtm:電信號 Cdn:節奏 AccX:加速度 AccY:加速度 AccZ:加速度 Tint:內部溫度 Tair:空氣溫度 M:第一數量 TrqSamples:緩衝器 CdnSamples:緩衝器 AccXSamples:緩衝器 TrqStarts:緩衝器 CdnStarts:緩衝器 AccXStarts:緩衝器

藉由參考附圖對本發明較佳實施例的描述，將更好地突出本發明的進一步特徵和優點，在附圖中：

第1圖是說明性的騎行功率計的方塊圖，

第2圖和第3圖示意性地圖示可由本文揭示的騎行功率計使用的兩種資料結構，

第4圖至第6圖是說明本文揭示的騎行功率計的可能操作的方塊圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

300:標定/校準

302:先決條件檢查/初步檢查

304:方塊

306:方塊

308:方塊

310:方塊

312:方塊

314:方塊

316:方塊

Claims (18)

1. 一種騎行功率計（10），該騎行功率計包括至少一個感測器（11）和一控制器（30），該控制器（30）被配置成基於該至少一個感測器（11）的至少一個輸出（32）匯出（100）一騎行功率，其中該控制器（30）被配置成基於該至少一個感測器（11）在一非負載條件下的該輸出（32）執行一零功率校準（300），其中該控制器（30）被配置成經由以下步驟來執行校準（300）： - 計算（308）相對於該至少一個輸出（32）的至少一個統計指數， - 評估（310）該至少一個統計指數是否落入一相應的預定值集內，以及 - 在檢查的一肯定結果的情況下，執行（312）該零功率校準，否則不執行該零功率校準。
2. 如請求項1所述之騎行功率計（10），其中該至少一個統計指數選自於由平均、方差、標準差、平均值的平均、平均值的方差、平均值的標準差、方差的方差組成的群組。
3. 如請求項1所述之騎行功率計（10），其中該控制器被配置成經由以下步驟來計算該至少一個統計指數： i）從該至少一個輸出獲得（102，200）一第一數量M的樣本，以及 ii）計算相對於該第一數量M的樣本的該至少一個統計指數。
4. 如請求項1所述之騎行功率計（10），其中該控制器被配置成經由以下步驟來計算該至少一個統計指數： a）從該至少一個輸出（32）獲得（102，200）樣本， b）計算（304）相對於該等樣本中的一第一預定數量M的最後樣本的至少一個初步統計指數， c）儲存（304）該至少一個初步統計指數， d）重複（314）步驟b）、c），直到獲得一第二數量N的初步統計指數，以及 e）計算（308）相對於該初步統計指數的該至少一個統計指數。
5. 如請求項4所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成在步驟c）之前檢查（302）是否滿足指示不存在腳踏的預定最小條件，並且在否定的情況下，將該等所儲存的統計指數和初步統計指數歸零（316），並且根據步驟d）重新開始步驟b）、c）的重複。
6. 如請求項5所述之騎行功率計（10），其中該騎行功率計（10）被嵌入在一自行車踏板曲柄中，並且該預定最小條件包括該踏板曲柄與豎直方向的對準。
7. 如請求項1所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成將該第一數量M的樣本儲存在一第一循環緩衝器（40）中，並且/或者若有要求，則將該第二數量N的初步統計指數儲存在一第二循環緩衝器（42）中。
8. 如請求項3所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成進一步在一手動模式下執行該零功率校準，並且在該手動模式下的該零功率校準期間： - 若該第一數量M的樣本是不可用的，則該控制器（30）將該預定值集設定（412）為一預設值集， - 若第一數量M的樣本是可用的，則該控制器（30）將該預定值集設定（414）為作為該至少一個統計指數相對於該至少一個輸出（32）的一預定函數而計算的一使用者值集。
9. 如請求項8所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成：若該第一數量M的樣本是可用的，則檢查（410）該統計指數是否落入該預設值集內，並且在否定的情況下，轉而將該預定值集設定（412）為該預設值集。
10. 如請求項9所述之騎行功率計（10），其中該預定函數是一正比例函數。
11. 如請求項4所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成進一步在一手動模式下執行該零功率校準，並且在該手動模式下的該零功率校準期間： - 若該第二數量N的初步統計指數是不可用的，則該控制器（30）將該預定值集設定（412）為一預設值集， - 若該第二數量N的初步統計指數是可用的，則該控制器（30）將該預定值集設定（414）為作為該至少一個統計指數相對於該至少一個輸出（32）的一預定函數而計算的一使用者值集。
12. 如請求項11所述之騎行功率計（10），其中該控制器（30）被配置成：若該第二數量N的初步統計指數是可用的，則檢查（410）該統計指數是否落入該預設值集內，並且在否定的情況下，轉而將該預定值集設定（412）為該預設值集。
13. 如請求項12所述之騎行功率計（10），其中該預定函數是一正比例函數。
14. 如請求項1所述之騎行功率計（10），該騎行功率計被嵌入在一自行車踏板曲柄中，並且其中該至少一個感測器（11）包括至少一個扭矩計（12）和一加速度計（18），並且該至少一個輸出（32）包括至少一個與一扭矩相關的電信號和與沿著該踏板曲柄的一縱向軸線的一加速度相關的一電信號。
15. 如請求項14所述之騎行功率計（10），其中該至少一個感測器（11）包括至少一個應變計（14），並且該至少一個輸出（32）包括至少一個與該應變計電阻相關的電信號。
16. 如請求項15所述之騎行功率計（10），其中該至少一個輸出（32）進一步包括與沿著該踏板曲柄的承載一踏板的一端部的一圓周運動的切線方向的一加速度相關的一電信號。
17. 如請求項16所述之騎行功率計（10），其中該至少一個感測器進一步包括至少一個溫度計（22），並且該至少一個輸出進一步包括至少一個與一溫度相關的電信號。
18. 如請求項17所述之騎行功率計（10），其中該至少一個輸出進一步包括與沿著該踏板曲柄的一旋轉軸線的一加速度相關的一電信號。