电动助力车与传统的电动自行车有一个显著区别，传统电动自行车是通过调速手把进行单向控制车速，而电动助力车是个双向智能系统，包括电池、电机、控制器、显示仪表、力矩传感器、车架等部件组成。控制器通过力矩传感器检测骑车人施加在踏板上的力矩得到目前的车辆行驶状态，并且根据当前状态自动调节电机功率输出，使得无论在平地还是在倾斜路面上，骑行始终如在平路上骑普通自行车一样轻松顺畅，电动助力车真正做到人车合一。力矩传感器是电动助力车的一个重要组成部分，然而力矩传感器存在成本高、一致性差、性能不稳定易受环境影响等问题，并且安装精度要求高，每辆车都要独立测试。因此我们希望能够通过不使用力矩传感器的方法对骑车人施加在曲柄轴上的力矩进行估计。本文首先建模分析了人骑自行车时人施加在曲柄轴上的力矩随曲柄轴旋转位置、曲柄轴转速、路面倾斜度的变化关系。将曲柄轴旋转一周分为四个功率输出扇区，记录曲柄轴在0°、45°、90°、135°和180°时的力矩，并通过插值的方法绘制成力矩-位置变化曲线。通过分析不同路况相同曲柄轴转速和相同路面倾斜程度不同曲柄轴转速时的数据，得到人骑车时曲柄轴转速与曲柄轴力矩之间的关系。利用此关系，通过检测曲柄轴的转速就可以计算出骑车人施加在脚踏板上的力矩。然后建立了电动助力车系统数学模型。电动助力车在行驶过程中驱动力矩为骑车人施加在曲柄轴上的力矩和电机提供的助力矩，阻力矩为风阻力矩、轮胎与地面的摩擦力矩以及重力沿着路面方向与行驶方向相反的分力矩。分析计算了环境阻力并建立了电动助力车系统数学模型。在此基础上，简单分析了电动助力车的骑行质量指标和助力比的问题。在此基础上，建立了电动助力车的传递函数模型，并设计了PI-型电动助力车系统控制器。骑车人施加在曲柄轴上的力矩除以力矩常数作为电流控制器给定，给定与电流反馈做差经调节器调节后控制PWM波占空比。此外，控制器在检测到人输出的力矩为0时或者车速高于25km/h时关闭PWM脉冲输出。最后，建立电动助力车系统Matlab/Simulink模型进行仿真。仿真结果表明，电机输出的助力输出能够很好的跟随骑车人施加在曲柄轴上的力矩，真正的做到了助力输出。