TWI780466B

TWI780466B - 一種具有可控電輔助的如衝浪板或槳板的水運工具

Info

Publication number: TWI780466B
Application number: TW109127362A
Authority: TW
Inventors: 尼古拉斯坤德孜
Original assignee: 法商運動概念集團
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-10-11
Also published as: CN112572700B; CN112572700A; TW202126536A; FR3099911B1; ZA202004964B; JP2021075264A; BR102020016446A2; FR3099911A1; US20210047017A1; AU2020217300A1; EP3778372A1

Abstract

本發明涉及一種具有受控電輔助的水運工具，旨在允許用戶在水上運輸。它在衝浪板、槳板或帆板領域以及皮艇或獨木舟領域中找到了特殊的應用。該水運工具包括能夠允許水運工具在水上或在水中前進的推進裝置1，被配置為輸送用於驅動推進裝置1的動力的電機，以及被配置為能為電機提供電能的電源3，以及被配置為控制電機的運行以及通過電源來向電機提供電能的電控制單元。所述水運工具還包括測量裝置5、6、7，其連接到電控制單元4，並且能夠測量與電機運行有關的電機參數和與水運工具的運動有關的水運工具參數中的至少一個給定參數的值，電控制單元4被配置為接收由測量裝置5、6、7測量的電機參數和/或水運工具參數中的至少一個值，並且根據所接收的一個或多個參數值來調整用於驅動由電機(2)輸送給推進裝置(1)的動力。

Description

一種具有可控電輔助的如衝浪板或槳板的水運工具

本發明係涉及一種具有受控電輔助的水運工具，其目的在於允許用戶在水上運輸。它在衝浪板，槳板或帆板領域以及皮艇或獨木舟領域中找到特殊應用。

作為示例，衝浪板旨在允許用戶在波浪提供的推動作用下在水上滑動。通常，在用戶所處的給定區域中沒有波浪的情況下，所述躺在板上的所述用戶使用他的手臂來提供板到達形成或正在形成波浪的區域所必需的推進力。

另一個示例包括槳板，其又被設計成允許用戶在配備槳的用戶的推動作用下在水上滑動。與衝浪板一樣，槳板也可以使用戶在波浪提供的推動作用下在水上滑動。

存在其他示例的水運工具，其允許用戶通過用戶直接提供給自己的機械推進動作，或通過諸如一個或多個槳或櫓的機械推進，和/或通過環境(如風或波浪)提供的推進動作來導航水。

為了促進這種水運工具的使用，特別是在用戶或環境所提供的推進力的機械作用不足的地區或情況下，這些水運工具可以配備有電輔助，即驅動機械推進裝置(例如螺旋槳)的電機動化系統。

例如，從US018065717已知一種具有電輔助的可充氣槳板。在該文件中，提供了一種控制電子設備，該控制電子設備被配置為檢測到用戶的距離槳板太遠時，然後關閉發動機。

從US008262666還已知一種具有電輔助的衝浪板，其通過由用戶佩戴的腕帶對發動機進行遙控，該腕帶通過無線方式與控制電子設備進行通信，該控制電子設備被配置為檢測到來自手腕的信號損失，然後關閉引擎。

一般而言，在已知的具有電輔助的水運工具中，根據用戶所佩戴的裝置來執行發動機控制。因此，這需要所討論的設備與控制電子設備之間的通信，這在某些情況下可能導致可靠性問題，並且取決於用戶。

另外，這樣的控制裝置無法精確和優化地控制由電機傳遞到機械推進裝置的動力。

爰是，本發明之目的係為解決上述問題以及其他問題，因此，本發明的目的之一是提供一種具有電輔助的水運工具，對該電輔助進行更有效的管理。

因此，本發明的目的是一種具有電輔助的水運工具，例如衝浪板或槳板，其包括推進裝置，能夠使水運工具在水上或在水中前進；電機，被配置為輸送用於驅動該推進裝置動力；電源，被配置為向電機供應電能；以及電控制單元，被配置為控制電機的運行以及通過該源控制電機的電能的供應。

該水運工具還包括測量裝置，該測量裝置連接到電控制單元，並且能夠測量與電機運行有關的電機參數和與所述水運工具的運動有關的水運工具參數中的至少一個給定參數的值。

此外，電控制單元被配置為接收由測量裝置測量的電機參數和/或水運工具參數的至少一個值，並且根據所接受的一個或多個參數值來適配用於驅動由電機輸送的推進裝置的動力。

在一些實施例中，水運工具還包括以下一個或多個特徵，這些特徵被單獨考慮或根據任何技術上可能的組合考慮：測量裝置包括能夠測量電機消耗的電強度的裝置，並且電控制單元配置成檢測電機消耗的電強度的變化，並根據在電強度檢測到的變化來改變提供給電機的電能消耗；電控制單元被配置為檢測電機消耗的電強度在特定持續時間內超過某個閾值的增加或減小，並在特定持續時間內，當電機消耗的電強度超過或低於特定閾值時，它會切斷對電機的電能供應；特定閾值至少是電機轉速的函數，並且特定持續時間至少是電機轉速和/或至少電機消耗的電強度的函數；測量裝置包括能夠測量電機轉速的裝置，並且電控制單元配置成檢測電機轉速的變化，並根據檢測到的速度變化來改變提供給電機的電能；電控制單元被配置為檢測在特定持續時間內超過某個閾值的電機轉速的增加或減小，並在特定持續時間內，當電機的轉速超過或低於規定的閾值時，它會切斷向電機的電能供應；特定閾值至少是電機消耗的電強度的函數，特定持續時間至少是電機消耗的電強度和/或電機的轉速的函數；電機包括電子控制裝置，該裝置能夠測量電機消耗的電強度和/或電機轉速，其包括與電機的電子控制裝置集成的電測量裝置；測量裝置包括諸如慣性測量單元的裝置，其能夠檢測沿水運工具重心的三個位移軸中的一個或多個平移的水運工具速度和/或加速度，和/或圍繞所述水運工具重心的三個旋轉軸中的一個或多個旋轉的水運工具速度和/或加速度。所述電控制單元被配置為檢測所述水運工具的速度和/或加速度的變化，並根據檢測到的速度和/或加速度的變化，改變向所述電機的電能供應；測量裝置包括能夠檢測來自位於水運工具上的用戶推進動作的裝置，例如攝影機、慣性測量單元。電控制單元被配置為檢測來自位於水運工具的用戶推進動作的頻率的變化，並根據檢測到的推進動作頻率的變化來改變向電機的電能供應。

因此，根據與電機和/或水運工具有關的一個或多個參數，本發明的具有電輔助的水運工具允許以精確和優化的方式來管理該電輔助。

1:推進裝置

2:電機

3:電源

4:電控制單元

5:測量裝置

6:測量裝置

7:測量裝置

圖1係本發明之結構示意圖。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供鈞上深入瞭解並認同本發明。

通過參考以下僅作為示例且僅出於說明目的給出的描述，以及通過參考示意性地示出本發明的水運工具示例的圖1，可以更好地理解本發明及其優點。

圖1示出了一個示例，其中的水運工具是衝浪板類型。該板配備有電輔助，可以幫助用戶在水上移動，例如更輕鬆地到達衝浪區域。

該板包括推進裝置1，例如由驅動軸承載的推進器(或螺旋槳)，該推進裝置能夠使該板在水上前進。在旨在將水運工具全部或部分浸沒的其他示例中，可以在水中進行水運工具的前進。

另外，該板包括電機2，被配置為傳遞驅動力以驅動推進裝置1，該電機2，例如，連接至推進器的驅動軸。

電源3，例如一個或多個電池，還被設置，其被配置為向電機2提供電能。

電機2的運行及其從電源3中的電能供應由電控制單元4控制。該電控制單元4包括計算裝置，例如微控制器。它連接到測量裝置5、6、7。這些測量裝置5、6、7能夠測量一個或多個給定參數的值，在此基礎上適配由電機2傳遞的驅動動力。

精確地，這些測量裝置5、6、7測量電機參數的值和/或水運工具參數的值。電機參數是與電機的運行有關的參數。水運工具參數是與水運工具的運動有關的參數。

電控制單元4被配置為接收由測量裝置5、6、7測量的一個或多個所述參數(即電機參數和/或水運工具參數)的一個或多個值。

依賴於該接收值或這些接收的值，電控制單元4還被配置為適配由電機2傳遞的推進裝置1的驅動功率。

測量裝置5、6、7包括，例如，能夠測量電機2消耗的電強度的裝置。它們還可包括能夠測量電機2轉速的裝置。這兩個裝置以相同的附圖標記5表示，因為優選地，以電測量設備集成在這些電控制裝置中的形式，它們集成在電控制裝置中，而電控制裝置集成在電機2本身中。

例如，可以在該電機2之上或之中配備有集成傳感器，例如霍爾效應傳感器，其檢測旋轉磁體的通過。因此，該信息可通過集成在電機2中的電子控制裝置，用於電控制單元4。

在另一示例中，集成到電機2中的電控制裝置直接測量由電機2的繞組產生的電動勢，該電動勢是電機2轉速的函數。類似地，通過集成在電機2中的電子控制裝置，或者可由電控制單元4直接測量，因此該信息可用於電控制單元4。

關於電機2消耗的電強度，電機2可以配備有電強度傳感器，該電強度傳感器提供集成到電機2中的電控制裝置。然後，通過電控制裝置，這些信息也可用於電控制單元4。

測量裝置5、6、7還可包括裝置6，例如慣性測量單元6，其能夠檢測沿水運工具重心的三個位移軸中的一個或多個平移的水運工具速度和/或加速度，和/或圍繞所述水運工具重心的三個旋轉軸中的一個或多個旋轉的水運工具速度和/或加速度。

這些測量裝置5、6、7還可以包括能夠檢測來自位於水運工具上的用戶的推進動作的測量裝置6、7，例如攝影機7和/或慣性測量單元6。慣性測量單元6可以與如前段所述的能夠檢測水運工具的速度和/或加速度的測量裝置6中使用的慣性測量單元6相同，因此使用相同的附圖標記6。

所謂的來自位於水運工具上的用戶的推進動作，是指該用戶沿特定方向移動水運工具的物理動作。在衝浪板的情況下，可以是躺在板上的用戶在水中使手臂向前移動的動作。在槳板的情況下，這可以是用戶通過劃槳使槳板向前移動的劃槳運動。在獨木舟或皮划艇的情況下，這可以是用戶為使水運工具向前移動而進行的劃槳運動。

因此，電控制單元4可以將由一個或多個不同的測量裝置5、6、7測量的值用於電機2的控制。

因此，電控制單元4被配置為從測量裝置5接收的信息，檢測由電機2所消耗電強度的變化，測量裝置5能夠測量上述電機2所消耗的電強度。然後，電控制單元4被配置為基於檢測到的電強度的消耗變化，來改變向電機2的電能供應。

具體地，電控制單元4被配置為在特定持續時間內，檢測電機2消耗的電強度的超過特定閾值的超出量。這可以是增加的超出量(在這種情況下，特定閾值為高閾值)，或者是減少的超出量(在這種情況下，特定閾值為低閾值)。

然後，電控制單元4被配置為在特定持續時間內，在電機2消耗的電強度超過特定閾值以下的情況下切斷或關閉向電機2的電能供應。

在特定實施例中，電控制單元4所使用的特定閾值(高或低)至少是電機2轉速的函數。特定持續時間至少是電機2轉速的函數，和/或至少是電機2消耗的電強度的函數。

因此，舉例來說，讓我們考慮電控制單元4考慮了電機2的兩個不同的轉速，即V1和V2，其中V2大於V1。如果在電機2以速度V1運行時電機2，電機2消耗的電強度在1500毫秒內小於4安培時，則電控制單元4切斷電機2，即切斷對電機2的電能供應。如果電機2以速度V2運行，電機2消耗的電強度在1500毫秒內小於3安培時，則電控制單元4切斷電機2，即切斷對電機2的電能供應。

確實，如果電機2消耗的電強度減小，而其速度增大，則可能有兩個可能的原因。

要麼是用戶從板上掉落，板在水表面上停止，而推進裝置1(例如推進器)部分地從水中出來。然後，推進器會沖泡大量的空氣，而不僅僅是水，這減少了電機2電能的消耗，並加速了推進器的轉動，因此加速了電機2。這由電控制單元4檢測到，如以上所解釋的，這允許它改變由電機2輸送的驅動動力，直到必要時完全停止。

要麼是用戶在板上，並在衝浪。推進裝置1仍然被淹沒，但是不再需要那些為板提供推進的推進裝置1，因為波浪也驅動它。在這種情況下，電機2的電能消耗減少，並且推進器的速度增加(這可以達到由於板的位移速度而被驅動旋轉的推進器)。如上所述，這由電控制單元4檢測到，從而允許其改變由電機2傳遞的驅動功率，以導致電機2的轉速減小到完全停止或等待恢復到電機上的一定加載，以進一步提高電機的轉速。

電控制單元4還可以被配置為：基於從能夠測量上述電機2轉速的測量裝置5接收的信息，來檢測電機2轉速的變化。然後，電控制單元4被配置為根據檢測到的速度變化來改變向電機2的電能供應。

此外，如果電機2消耗的電強度增加，則可能與技術問題有關，例如推進器阻塞，藻類纏繞在螺旋槳上等......這由電控制單元4檢測到，如以上所解釋的，使其能夠緊急停止任何推進。

具體地，電控制單元4被配置為在特定持續時間內檢測電機2的轉速的超過某個閾值的超出。再次，這可以是增加的超出量(在這種情況下，特定閾值為高閾值)，或者是減少的超出量(在這種情況下，特定閾值為低閾值)。

然後，電控制單元4被配置為在特定持續時間內，在電機2消耗的電強度超過特定閾值(增加或減少)的情況下切斷向電機2的電能供應。

在特定實施例中，電控制單元4所使用的特定閾值(高或低)至少是電機2消耗電強度的函數。特定持續時間至少是電機2所消耗電強度的函數，和/或至少電機2轉速的函數。

電控制單元4還可以被配置為：基於能夠檢測到以上介紹的水運工具的該速度和/或加速度的測量裝置6所接收的信息，來檢測水運工具的速度和/或加速度的變化。然後，電控制單元4被配置為根據檢測到的速度和/或加速度變化來改變向電機2的電能供應。

電控制單元4還可以被配置為：基於以上介紹的能夠檢測位於水運工具上的用戶的推進動作的測量裝置6、7所接收到的信息，檢測來自位於水運工具上的用戶的推進動作的頻率變化。然後，電控制單元4被配置為根據檢測到的推進動作頻率的變化來改變向電機2的電能供應。

以上描述僅作為示例給出，僅用於說明目的。

特別地，儘管本發明特別適用於衝浪板領域，但是本發明不限於衝浪板型水運工具，而是擴展到諸如槳板或帆板的水運工具。更一般地，本發明不限於板載水運工具，而是擴展到任何電動船隻，例如獨木舟或皮艇。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。