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QUERVERWEISE
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil unter 35 U.S.C §119(e) der Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/344,911 , eingereicht am 02. Juni 2016, deren Gesamtheit hiermit für alle Zwecke unter Bezugnahme aufgenommen wird.
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Die folgenden verwandten Anmeldungen und Materialien werden hier nun insgesamt für alle Zwecke aufgenommen:
US-Patentanmeldung Nr. 14/934,024 ;
US-Patent Nr. 9,101,817 .
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung ist allgemein auf selbststabilisierende elektrische Fahrzeuge gerichtet. Insbesondere ist die Offenbarung auf Fahrerdetektionssysteme und -verfahren für solche Fahrzeuge gerichtet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung gibt Systeme und Verfahren zur Bestimmung und/oder Bewertung der Fahrerpräsenz auf einem elektrischen Fahrzeug an, wie etwa einem selbst-balancierenden Skateboard, sowie verwandte Systeme und Verfahren.
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Merkmale, Funktionen und Vorteile können in verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung unabhängig erzielt werden, oder sie können mit noch anderen Ausführungen kombiniert werden, von denen weitere Details in Bezug auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen ersichtlich sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines illustrativen elektrischen Einradfahrzeugs.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen illustrativen elektrischen Einradfahrzeugs, welche eine Fahrerposition darauf angibt.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Fahrzeugs von 2.
- 4 ist ein schematisches Diagramm von ausgewählten elektrischen und elektronischen Systemen eines illustrativen elektrischen Fahrzeugs gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrerdetektionssystems mit einer oder mehreren Dehnungsmesslastzellen gemäß den vorliegenden Lehren.
- 6 bis 8 sind verschiedene Ansichten eines illustrativen Fahrzeugs mit einer Fahrerdetektionssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
- 9 ist eine Ansicht des Fahrzeugs der 6 bis 8, die zusätzliche und/oder alternative Orte zur Dehnungsmesser-Anordnung zeigt.
- 10 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines illustrativen Verfahrens zur Verwendung eines Fahrerdetektionssystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 11 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines illustrativen Verfahrens zum Einstellen von Fahrzeugbetriebscharakteristiken basierend auf einem sensierten Gewicht eines Fahrers, gemäß den vorliegenden Lehren zeigt.
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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Offenbarung gibt Systeme und Verfahren zur Bestimmung und/oder Bewertung der Fahrerpräsenz auf einem elektrischen Fahrzeug an, wie etwa einem selbst-balancierenden Skateboard. Verschiedene Aspekte und Beispiele eines elektrischen Fahrzeugs, das ein Fahrerdetektionssystem mit einem oder mehreren Dehnungsmessern aufweist, sowie verwandte Verfahren werden nachfolgend beschrieben und sind in den zugeordneten Zeichnungen dargestellt. Solange nicht anderweitig genannt, kann das elektrische Fahrzeug und/oder seine verschiedenen Komponenten zumindest eine der Strukturen, Komponenten, Funktionen und/oder Varianten enthalten, die hierin beschrieben, dargestellt und/oder aufgenommen sind, muss aber nicht. Ferner können die Prozessschritte, Strukturen, Komponenten, Funktionen und/oder Varianten, die hierin beschrieben, dargestellt und/oder in Verbindung mit den vorliegenden Lehren aufgenommen sind, in anderen ähnlichen Systemen oder Verfahren enthalten sein, müssen dies aber nicht. Die folgende Beschreibung von verschiedenen Beispielen ist lediglich illustrativ und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebrauchsweisen keineswegs einschränken. Darüber hinaus sind die Vorteile, die durch die unten beschriebenen Beispiele und Ausführungen erzielt werden, illustrativ und nicht alle Beispiele und Ausführungen ergeben die gleichen Vorteile oder den gleichen Grad an Vorteilen.
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Definitionen
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Hierin gelten die folgenden Definitionen, solange nicht anderweitig angegeben.
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„Gekoppelt“ bedeutet verbunden, entweder permanent oder lösbar, ob direkt oder indirekt durch dazwischen liegende Komponenten, und ist nicht notwendigerweise auf körperliche Verbindung(en) beschränkt.
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„Im Wesentlichen“ bedeutet weitgehend konform mit der jeweiligen Dimension, Bereich, Form oder anderen Aspekt, der durch den Begriff modifiziert ist, so dass ein Merkmal oder eine Komponente nicht exakt konform zu sein braucht. Zum Beispiel bedeutet ein „im Wesentlichen zylindrisches“ Objekt, dass das Objekt einem Zylinder ähnelt, aber auch eine oder mehrere Abweichungen von einem wahren Zylinder haben kann.
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„Aufweisen“, „enthalten“ und „haben“ (und deren Beugungen) werden austauschbar verwendet, bedeuten einschließlich, aber nicht notwendigerweise beschränkt auf, und sind offenendige Begriffe, die keine zusätzlichen, und genannten Elemente oder Verfahrensschritte ausschließen sollen.
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Begriffe wie etwa „erster“, „zweiter“ und „dritter“ werden verwendet, um verschiedene Elemente einer Gruppe oder dergleichen zu unterscheiden oder zu identifizieren, und sollen keine serielle oder numerische Beschränkung zeigen.
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Überblick
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Allgemein, und wie in 1 gezeigt, kann ein illustratives elektrisches Fahrzeug 10, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung, zur Verwendung mit einem Dehnungsmesser-Fahrerdetektionssystem geeignet sein.
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Das Fahrzeug
10 ist ein einrädriges selbst-stabilisierendes Skateboard, im Wesentlich ähnlich den elektrischen Fahrzeugen, die im
US-Patent Nr. 9,101,817 (das '817-Patent) beschrieben ist, dessen Gesamtheit hiermit für alle Zwecke aufgenommen wird. Dementsprechend enthält das Fahrzeug
10 ein Brett
12 mit einem Rahmen
14, der einen ersten Deckabschnitt
16 und einen zweiten Deckabschnitt
18 zeigt. Jeder Deckabschnitt
16,
18 ist konfiguriert, um einen linken oder rechten Fuß eines Fahrers aufzunehmen, der allgemein quer zur Fahrtrichtung des Bretts orientiert ist (siehe
2), wobei die Fahrtrichtung allgemein mit 20 angegeben ist.
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Das Fahrzeug 10 enthält auch eine Radanordnung 22. Die Radanordnung 22 enthält ein drehbares Bodenkontaktelement 24 (zum Beispiel einen Reifen, ein Rad oder eine kontinuierliche Bahn), das zwischen den ersten und zweiten Deckabschnitten 16m 16 angeordnet ist und sich über diese erstreckt, sowie einen Nabenmotor 26, der konfiguriert ist, um das Bodenkontaktelement 24 zu drehen, um das Fahrzeug anzutreiben. Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 exakt ein Bodenkontaktelement enthalten.
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Der Rahmen 14 kann eine beliebige geeignete Struktur enthalten, die konfiguriert ist, um die Deckabschnitte stabil zu tragen, und kann mit einer Achse der Radanordnung gekoppelt sein, so dass das Gewicht eines Fahrers auf dem neigbaren Brett 12 getragen werden kann, dessen Stütze an der Radanordnungsachse liegt. Der Rahmen 14 kann einen oder mehrere Rahmenelemente 28 enthalten, auf denen Deckabschnitte 16 und 18 angebracht werden können, und die ferner zusätzliche Elemente und Merkmale des Fahrzeugs tragen können, wie etwa einen Ladeanschluss 30, und Endpuffer 32, 34 sowie Beleuchtungsanordnungen, eine Batterie und elektrische Systeme, Elektronik, Controller und dergleichen (siehe zum Beispiel 3 und entsprechende Beschreibung).
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Die Deckabschnitte
16 und
18 können beliebige geeignete Strukturen enthalten, die konfiguriert sind, um die Füße eines Fahrers zu tragen, wie etwa rutschverhindernde Oberflächen, sowie auch Fahrzeugsteuermerkmale wie etwa ein Fahrerdetektionssystem. In einigen Beispielen enthält ein Fahrerdetektionssystem ein Dehnungsmesser-Fahrerdetektionssystem gemäß den vorliegenden Lehren - siehe unten. Illustrative Deckabschnitte, einschließlich anderer geeigneter Fahrerdetektionssysteme, sind im '817-Patent beschrieben, sowie auch in der
US-Patentanmeldung Nr. 14/934,024 , deren Gesamtheit hiermit für alle Zwecke aufgenommen wird.
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Eine Welle 36 eines Achsabschnitts 38 des Nabenmotors 26 ist mit dem Rahmen 14 gekoppelt, wie in 1 gezeigt. Zum Beispiel kann die Welle direkt an dem Rahmen 14 angebracht sein, oder kann an dem Rahmen durch einen Verbindungs- oder Montageblock 40 gekoppelt sein (auch als Achslager bezeichnet). Die Welle 36 kann an dem Montageblock 40 durch Bolzen oder anderweitig fixiert sein, der wiederum an dem Rahmen 14 gebolzt oder befestigt sein kann (zum Beispiel durch Bolzen 42, 44). In dem Rahmen 14 kann ein Durchgangsloch 46 vorgesehen sein, für den Zugang zur Verbindung der Welle 36 mit dem Block 40.
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Die 2 bis 3 zeigen ein anderes Beispiel eines selbst-balancierenden elektrischen Fahrzeugs, das dem Fahrzeug 10 ähnlich ist, mit 100 bezeichnet. Das Fahrzeug 100 kann ein Brett (ein Fußdeck oder einen Rahmen oder eine Plattform) 104 enthalten, das eine Öffnung 108 aufweist, um eine Radanordnung 112 zwischen ersten und zweiten Deckabschnitten (oder Fußtritten) 116, 120 aufzunehmen. Die ersten und zweiten Deckabschnitte 116, 120 können aus dem gleichen körperlichen Stück hergestellt sein, oder können separate Stücke sein. Die ersten und zweiten Deckabschnitte 116, 120 können in dem Brett 104 enthalten sein. Die ersten und zweiten Deckabschnitte 116, 120 können jeweils konfiguriert sein, um einen Fuß des Fahrers zu tragen. Die ersten und zweiten Deckabschnitte 116, 120 können jeweils konfiguriert sein, um einen linken oder einen rechten Fuß des Fahrers aufzunehmen.
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Der Rahmen 104 kann eine Ebene definieren. Der erste Deckabschnitt 116 kann an dem Rahmen 104 angebracht und konfiguriert sein, einen ersten Fuß des Fahrers zu tragen. Der zweite Deckabschnitt 120 kann an dem Rahmen 104 angebracht und konfiguriert sein, einen zweiten Fuß des Fahrers zu tragen.
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Die Radanordnung 112 kann zwischen den ersten und zweiten Deckabschnitten 116, 120 angeordnet sein. Die ersten und zweiten Deckabschnitte 116, 120 können an entgegengesetzten Seiten der Radanordnung 112 angeordnet sein, wobei das Brett 104 angenähert einem Skateboard dimensioniert ist. In anderen Ausführungen kann das Brett einem Longboard-Skateboard, einem Snowboard, einem Surfboard angenähert sein, oder kann anderweitig nach Wunsch dimensioniert sein. Die Deckabschnitte 116, 120 des Bretts 104 können mit rutschverhindernden Materialabschnitten 124, 128 (zum Beispiel „Grip-Tape“) bedeckt sein, um den Fahrer bei der Steuerung zu unterstützen.
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Die Radanordnung 112 kann ein Bodenkontaktelement enthalten (zum Beispiel einen Reifen, ein Rad oder eine kontinuierliche Bahn) 132. Wie gezeigt, enthält das Fahrzeug 100 exakt ein Bodenkontaktelement 132, und das exakt eine Bodenkontaktelement ist zwischen den ersten und zweiten Deckabschnitten 116, 120 angeordnet. Das Bodenkontaktelement 132 kann an einer Motoranordnung 136 angebracht sein. Die Motoranordnung 136 kann an dem Brett 104 angebracht sein. Die Motoranordnung 136 kann eine Achse 140 enthalten (siehe 2), die mit dem Brett 104 durch ein oder mehrere Achslager und ein oder mehrere Befestigungselemente gekoppelt sein kann, wie etwa eine Mehrzahl von Bolzen (siehe 2 und 4). Die Motoranordnung 136 kann konfiguriert sein, um das Bodenkontaktelement 132 um die Achse 140 (oder um diese herum) zu drehen, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. Zum Beispiel kann die Motoranordnung 136 einen Motor, wie etwa einen Nabenmotor 144 enthalten, der konfiguriert ist, um das Bodenkontaktelement 132 um die Achse 140 zu drehen, um das Fahrzeug 100 entlang dem Boden anzutreiben. Der Motor kann ein Elektromotor sein.
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Das Fahrzeug 100 kann eine Nickachse A1, eine Rollachse A2 und eine Gierachse A3 aufweisen. Die Nickachse A1 kann eine Achse sein, um die der Reifen 132 durch die Motoranordnung 136 gedreht wird. Zum Beispiel kann die Nickachse A1 durch die Achse 140 hindurchgehen (zum Beispiel kann die Nickachse A1 zu einer Lenkrichtung der Achse 140 parallel und zu dieser ausgerichtet sein). Die Rollachse A2 kann senkrecht zur Nickachse A1 sein und kann sich im Wesentlichen in eine Richtung erstrecken, in der das Fahrzeug 100 durch die Motoranordnung 136 angetrieben werden kann. Zum Beispiel kann sich die Rollachse A2 in Längsrichtung des Bretts 104 erstrecken. Die Gierachse A3 kann senkrecht zur Nickachse A1 und zur Rollachse A2 sein. Zum Beispiel kann die Gierachse A3 normal zu einer Ebene sein, die durch die Deckabschnitte 116, 120 definiert ist.
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Das Rad 132 kann an dem Rahmen 104 zwischen den Deckabschnitten 116, 120 angebracht sein. Das Rad 132 kann sich über und unter die durch den Rahmen 104 definierte Ebene erstrecken. Das Rad 132 kann konfiguriert sein, um sich um eine in der Ebene liegende Achse (zum Beispiel die Nickachse A1) zu drehen. Darüber hinaus kann die Rollachse A2 in der durch den Rahmen 104 definierten Ebene liegen. In einigen Ausführungen können die Nickachse A1 und Rollachse A2 die Ebene definieren.
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Der Reifen 132 kann in Ferse-Zehen-Richtung breit genug sein (zum Beispiel in Richtung parallel zur Nickachse A1), so dass der Fahrer sich selbst in der Ferse-Zehen-Richtung mittels seiner eigenen Balance balancieren kann. Der Reifen 132 kann schlauchlos sein oder kann mit einem Innenschlauch verwendet werden. Der Reifen 132 kann ein nicht-pneumatischer Reifen sein. Zum Beispiel kann der Reifen 132 „luftlos“, massiv und/oder aus Schaum hergestellt sein. Der Reifen 132 kann ein derartiges Profil haben, dass der Fahrer, durch Fersen- und/oder Zehendruck das Fahrzeug 100 über einen Rand des Reifens 132 lehnen kann (und/oder das Brett um die Rollachse und/oder die Gierachse A3 schwenken kann), damit das Fahrzeug 100 eine Kurve fährt.
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Der Nabenmotor 144 kann in dem Reifen (oder Rad) 132 angebracht sein und kann ein inneres Getriebe aufweisen oder kann direkt angetrieben sein. Die Verwendung eines Nabenmotors kann Ketten und Riemen erübrigen und kann einen Formfaktor ermöglichen, der die Manövrierbarkeit, die Gewichtsverteilung und Ästhetik beträchtlich verbessert. Das Anbringen des Reifens 132 an dem Nabenmotor 144 kann entweder durch eine geteilte Felgenkonstruktion erreicht werden, die Nabenadapter verwenden kann, welche an den Nabenmotor 144 gebolzt sein können, oder durch Gießen eines Gehäuses des Nabenmotors derart, dass es Montageflansche für einen Reifenwulst direkt an dem Gehäuse des Nabenmotors vorsieht.
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Weiter in Bezug auf die 2 bis 3 kann ein erster Gleitbelag 208 in ein erstes Ende des Bretts 104 nahe dem ersten Deckabschnitt 116 integriert (oder damit verbunden) sein, und kann ein zweiter Gleitbelag 212 in ein zweites Ende des Bretts 104 nahe dem zweiten Deckabschnitt 120 integriert (oder damit verbunden) sein. Die Gleitbeläge 208, 212 können austauschbar und/oder selektiv entfernbar sein. Zum Beispiel können die Gleitbeläge austauschbare Polymerteile oder Komponenten enthalten. In einigen Ausführungen können die Gleitbeläge konfiguriert sein, um zu erlauben, dass der Fahrer das Fahrzeug 100 in einer Winkelorientierung anhält (indem er zum Beispiel ein Ende des Bretts auf den Boden setzt, nachdem der Fahrer seinen Fuß von einer Fahrerdetektionsvorrichtung oder einem Schalter gelöst hat, wie nachfolgend im näheren Detail beschrieben wird). Der jeweilige Gleitbelag kann durch Abrieb an der Oberfläche des Bodens verschleißen, wenn dieses Ende des Bretts auf den Boden gesetzt wird (oder damit in Kontakt gebracht wird).
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Das Fahrzeug 100 kann einen oder mehrere Seitengleitbeläge enthalten, die konfiguriert sind, um Lackierung oder ein anderes Finish auf dem Brett 4 zu schützen und/oder das Fahrzeug 100 anderweitig zu schützen, wenn zum Beispiel das Fahrzeug 100 auf seine Seite gekippt wird und/oder auf seiner Seite entlang dem Boden gleitet. Zum Beispiel kann das eine oder können die mehreren Seitenrutschbeläge mit einer oder mehreren entgegengesetzten Längsseiten des Bretts lösbar verbunden sein (sich zum Beispiel im Wesentlichen parallel zur Rollachse erstrecken). 2 zeigt einen ersten Seitengleitbelag 216, der mit einer ersten Längsseite 104a des Bretts 104 verbunden ist. In 3 ist der Seitengleitbelag 216 von der ersten Längsseite 104a entfernt worden. Ein zweiter Seitengleitbelag (nicht gezeigt) kann auf ähnliche Weise mit einer der ersten Längsseite 104a entgegengesetzten zweiten Längsseite 104b (siehe 3) des Bretts 104 entfernbar verbunden sein. Die Seitengleitbeläge können in das elektrische Fahrzeug als ein oder mehrere entfernbare Teile oder Komponenten eingebaut sein, und/oder können austauschbare Polymerteile oder Komponenten enthalten.
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Eine lösbare Verbindung der Gleitbeläge und/oder der Seitengleitbeläge an dem Brett kann den Fahrer (oder einen anderen Benutzer) in die Lage versetzen, selektiv eines oder mehrere dieser Beläge zu entfernen, die durch Abrieb verschlissen sind, und/oder den verschlissenen Belag oder die verschlissenen Beläge durch einen oder mehrere Ersatzbeläge ersetzen.
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Wie in 3 gezeigt, kann das Fahrzeug 100 einen Griff 220 enthalten. Der Griff 220 kann an einer Unterseite 104c des Bretts 104 angeordnet sein. Der Griff 220 kann in ein Gehäuse oder eine Hülle einer oder mehrerer der elektrischen Komponenten integriert sein.
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In einigen Ausführungen kann der Griff 220 zwischen EIN- und AUS-Positionen betätigbar sein. Zum Beispiel kann der Griff 220 mit dem Brett 104 schwenkbar verbunden sein, wobei die EIN-Position dem entspricht, dass der Griff 220 im Wesentlichen mit der Unterseite 104c des Bretts 104 fluchtet, und die AUS-Position dem entspricht, dass der Griff 220 von der Unterseite 104 weg geschwenkt (oder geklappt) ist, so dass der Griff 220 von dem Deckabschnitt 120 weg vorsteht.
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Das Fahrzeug 100 kann einen beliebigen geeigneten Mechanismus, eine Vorrichtung oder Struktur enthalten, um den Griff 220 von der EIN-Position zu lösen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 100 einen Arretiermechanismus 224 enthalten, der konfiguriert ist, um den Bedienungsgriff 220 zwischen einem SPERR-Zustand entsprechend dem, dass eine Bewegung des Griffs 220 von der EIN-Position zu der AUS-Position verhindert wird, und einem GELÖST-Zustand, zu betätigen, der dem entspricht, dass der Griff 220 von der EIN-Position zur AUS-Position bewegbar ist. In einigen Ausführungen kann der Fahrer auf den Arretiermechanismus 224 drücken, um den Bedienungsgriff von dem SPERR-Zustand zu dem GELÖST-Zustand zu betätigen. Der Fahrer kann den Griff 220 manuell von der EIN-Position zu der AUS-Position bewegen. Der Fahrer kann den Griff 220 ergreifen, das Fahrzeug 100 vom Boden anheben und das Fahrzeug 100 von einem Ort zu einem anderen tragen.
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In anderen Ausführungen kann der Griff 220 einen Spannmechanismus enthalten, wie etwa eine Feder, die den Griff 220 automatisch zur AUS-Position drückt, wenn er zum GELÖST-Zustand betätigt wird. In einigen Ausführungen kann der Arretiermechanismus 224 konfiguriert sein, um den Griff 220 selektiv in der AUS-Position zu arretieren.
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Das Fahrzeug 100 kann jede geeignete Vorrichtung, Einrichtung, Mechanismus und/oder Struktur enthalten, um zu verhindern, dass Wasser, Schmutz oder anderer Straßenabfall durch das Bodenkontaktelement zum Fahrer gelangt. Wie in 2 gezeigt, kann zum Beispiel das Fahrzeug 100 erste und zweite Teilabdeckabschnitte 228, 232 enthalten. Der Abschnitt 228 ist mit dem ersten Deckabschnitt 116 gekoppelt gezeigt, und der Abschnitt 232 ist mit dem zweiten Deckabschnitt 120 gekoppelt gezeigt. Der Abschnitt 228 kann verhindern, dass Schmutz von Reifen 132 zu einem Teil des Fahrers gelangt, das auf oder benachbart dem Deckabschnitt 116 angeordnet ist, wie etwa dann, wenn sich der Reifen 132 um die Nickachse A1 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Der Abschnitt 232 kann verhindern, dass Schmutz von dem Reifen 132 zu einem Teil des Fahrers gelangt, das auf oder benachbart dem Deckabschnitt 120 angeordnet ist, wie etwa dann, wenn sich der Reifen 132 um die Nickachse A1 in Uhrzeigerrichtung dreht.
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Zusätzlich und/oder alternativ kann das Fahrzeug 100 eine volle Abdeckung (nicht gezeigt) enthalten. Eine volle Abdeckung kann konfiguriert sein, um zu verhindern, dass Schmutz von dem Bodenkontaktelement zum Fahrer gelangt. Eine volle Abdeckung und/oder Abdeckungsabschnitte 228, 232 kann an zumindest einem der Deckabschnitte 116, 120 angebracht und konfiguriert sein, um zu verhindern, dass vom Rad 132 durchfahrenes Wasser auf den Fahrer spritzt. Die Abdeckung 240 kann an beiden Deckabschnitten 116, 120 angebracht sein, und kann das Rad 132 im Wesentlichen vollständig von dem Fahrer trennen.
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Die Abdeckungen können eine elastische Abdeckung enthalten. Zum Beispiel können die Abdeckungen eine Schicht aus im Wesentlichen flexiblen oder elastischen Material, wie etwa Kunststoff, enthalten (oder sein). Eine erste Seite des elastischen Materials kann mit dem Deckabschnitt 116 (oder dem Brett 104 nahe dem Deckabschnitt 116) gekoppelt sein, und eine zweite Seite des elastischen Materials kann mit dem Deckabschnitt 120 (oder dem Brett 104 nahe dem Deckabschnitt 120) gekoppelt sein.
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Wie in 3 gezeigt, kann eine oder können mehrere elektrische Komponenten des Fahrzeugs 100 eine Stromversorgung 250, einen Motorcontroller 254, eine Fahrerdetektionsvorrichtung 262, einen Stromschalter 266 und einen Ladestecker 268 enthalten. Die Stromversorgung 250 kann eine oder mehrere Batterien enthalten, die wiederaufladbar sein können, wie etwa eine oder mehrere Lithium-Batterien, die relativ leichtgewichtig sind und eine relative hohe Stromdichte haben. Zum Beispiel kann die Stromversorgung 250 eine oder mehrere Lithium-Eisenphosphat-Batterien, eine oder mehrere Lithium-Polymer-Batterien, eine oder mehrere Lithium-Cobalt-Batterien, eine oder mehrere Lithium-Mangan-Batterien, oder eine Kombination davon enthalten. Zum Beispiel kann die Stromversorgung 250 sechzehn (16) A123-Lithium-Eisenphosphat-Batterien (zum Beispiel Größe 26650) enthalten. Die Batterien der Stromversorgung 250 können in einer 16S1P-Konfiguration angeordnet sein. Ein Microcontroller 269 und/oder ein oder mehrere Sensoren (oder zumindest ein Sensor) 270 kann in dem Motorcontroller 254 enthalten oder damit verbunden sein (siehe 5). Zumindest einer der Sensoren 270 kann konfiguriert sein, um Orientierungsinformation (oder eine Orientierung) des Bretts 104 zu messen. Zum Beispiel können die Sensoren 270 konfiguriert sein, um eine Bewegung des Bretts 104 um und/oder entlang den Nick- Roll- und/oder Gierachsen zu sensieren. Der Motor kann konfiguriert sein, um basierend auf der Orientierung des Bretts 104 das Rad 132 in Drehung zu versetzen. Insbesondere kann der Motorcontroller 254 konfiguriert sein, um von dem zumindest einem Sensor der Sensoren 270 gemessene Orientierungsinformation zu empfangen und veranlassen, dass die Motoranordnung 254 das elektrische Fahrzeug basierend auf der Orientierungsinformation antreibt. Zum Beispiel kann der Motorcontroller 254 konfiguriert sein, um den Nabenmotor 244 basierend auf der von den Sensoren 270 erhaltenen sensierten Bewegung des Bretts 104 über den Microcontroller 269 anzutreiben, um das Fahrzeug 100 anzutreiben und/oder aktiv auszubalancieren.
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Eine oder mehrere der elektrischen Komponenten können in das Brett 104 integriert sein. Zum Beispiel kann das Brett 104 eine erste Außenhülle, die die Stromversorgung 250 enthält, sowie eine zweite Außenhülle, die den Motorcontroller 254 und die Fahrerdetektionsvorrichtung 262 aufnehmen kann, enthalten. Die Außenhüllen können mit einer oder mehreren elektrischen Komponenten vor Beschädigung wie etwa Wassereintritt schützen.
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Das Fahrzeug 100 kann eine oder mehrere Leuchtanordnungen enthalten, wie etwa einen oder mehrere Scheinwerfer- oder Hecklichtanordnungen. Zum Beispiel kann eine erste Scheinwerfer-/Hecklichtanordnung (oder erste Leuchtanordnung) 272 an einem ersten Endabschnitt des Bretts 104 (zum Beispiel an einem distalen Endabschnitt des ersten Deckabschnitts 116) angeordnet (und/oder damit verbunden) sein, und kann eine zweite Scheinwerfer-/Hecklichtanordnung 276 an einem zweiten Endabschnitt des Bretts 104 (zum Beispiel an einem fernen Endabschnitt des zweiten Deckabschnitts 120) angeordnet (und/oder damit verbunden) sein. Der zweite Endabschnitt des Bretts 104 kann dem ersten Endabschnitt entgegengesetzt sein.
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Die Scheinwerfer-/Hecklichtanordnungen 272, 276 können konfiguriert sein, um das Fahrzeug 100 umkehrbar zu leuchten. Zum Beispiel können die Anordnungen 272, 276 durch Farbwechsel die Richtung angeben, in der sich das Fahrzeug 100 bewegt. Zum Beispiel können die Scheinwerfer-/Hecklichtanordnungen jeweils eine oder mehrere rote und weiße Hochleistungs-LEDs (oder andere geeignete eine oder mehrere Leuchten) 278 enthalten, die konfiguriert sind, um Daten von dem Microcontroller 269 zu erhalten (und/oder einen Nicksensor der Sensoren 270, wie etwa einen Dreiachsen-Gyro 280 - siehe 4), und basierend auf der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 100 automatisch die Farbe von Rot nach Weiß wechseln (oder von Weiß nach Rot, oder einer ersten Farbe zu einer zweiten Farbe), wobei diese LEDs (oder eine erste Farbe) in der Bewegungsrichtung scheinen, und rote LEDs (oder eine zweite Farbe) nach hinten scheinen (zum Beispiel entgegengesetzte Bewegungsrichtung). Zum Beispiel können eine oder mehrere der Scheinwerfer-/Hecklichtanordnungen (zum Beispiel ihre jeweiligen Leuchten) mit dem Microcontroller 269 über einen LED-Treiber 282 (siehe 4) verbunden sein, der in dem Motorcontroller 254 enthalten oder damit verbunden sein kann. In einigen Ausführungen können die Leuchten RGB/RGBW-LEDs enthalten.
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Die Leuchten 278 können in den Gleitbelägen 208, 212 angeordnet und/oder von diesen geschützt sein, wie in 3 gezeigt. Zum Beispiel können die Gleitbeläge 208, 212 jeweilige Öffnungen 286, 290 enthalten. Die Leuchten 278 können in den jeweiligen Öffnungen 286, 290 angeordnet sein und durch diese scheinen. Die Öffnungen 286, 290 können dimensioniert sein, um zu verhindern, dass die Leuchten 278 den Boden kontaktieren. Zum Beispiel können die Öffnungen 286, 290 jeder eine Tiefe haben, die größer ist als eine Höhe der Leuchten 278. In einigen Ausführungen können die Leuchten von dem zugeordneten Gleitbelag trennbar sein, so dass die Gleitbeläge entfernt werden können, ohne die Leuchten zu entfernen.
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Wie in 3 gezeigt, sind der erste Gleitbelag 208 und eine erste Leuchte 178 an einem fernen Ende des ersten Deckabschnitts 116 angeordnet, und sind ein zweite Gleitbelag 212 und eine zweite Leuchte 278 an einem fernen Ende des zweiten Deckabschnitts 120 angeordnet. Jeder der Gleitbeläge kann eine Öffnung enthalten (zum Beispiel kann der Gleitbelag 208 eine Öffnung 286 enthalten und kann der Gleitbelag 212 eine Öffnung 290 enthalten, wie oben erwähnt), die konfiguriert sind, damit Licht von der entsprechenden Leuchte hindurchscheinen kann, während verhindert wird, dass die Leuchte den Boden kontaktiert.
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Illustratives elektrisches System
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4 zeigt ein Blockdiagramm von ausgewählten elektrischen Komponenten eines elektrischen Fahrzeugs, zum Beispiel des Fahrzeugs 10 und/oder des Fahrzeugs 100. Die elektrischen Komponenten können ein Stromversorgungsmanagementsystem, einen Gleichstrom zu Gleichstrom (DC/DC)-Wandler 304, eine bürstenlose Gleichstrom (BLDC)-Antriebslogik 306, eine Leistungsstufe 310, einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser 314, einen oder mehrere Hall-Sensoren 318 sowie einen Motortemperatursensor 322 enthalten. Der DC/DC-Wandler 304, die BLDC-Antriebslogik 306 und die Leistungsstufe 310 können in dem Motorcontroller 254 enthalten und/oder damit verbunden sein. Der Beschleunigungsmesser 314 kann in den Sensoren 270 enthalten sein.
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Eine aktive Balancierung (oder Selbststabilisierung) des elektrischen Fahrzeugs kann mittels einer Rückkopplungsregelschleife oder eines Rückkopplungsregelmechanismus erzielt werden, die oder der in der einen elektrischen Komponenten enthalten sein kann. Der Rückkopplungsregelmechanismus die Sensoren 270 enthalten, die mit dem Motorcontroller 254 gekoppelt (und/oder darin enthalten) sind.
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Bevorzugt enthält der Rückkopplungsregelmechanismus ein Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelschema mittels eines oder mehrerer Gyros (zum Beispiel Gyro 280) und eines oder mehrerer Beschleunigungsmesser (zum Beispiel Beschleunigungsmesser 314). Der Gyro 280 kann konfiguriert sein, um ein Verschwenken (auch als Kippen oder Neigen bezeichnet) des Fußdecks 16, 18 um die Nickachse zu messen. Der Gyro 280 und der Beschleunigungsmesser 214 können gemeinsam konfiguriert sein, um einen Höhenwinkel des Bretts 12 zu schätzen (oder zu messen oder zu sensieren), wie etwa eine Orientierung des Fußdecks um die Nick-, Roll und Gierachsen. In einigen Ausführungen können der Gyro und der Beschleunigungsmesser 314 gemeinsam konfiguriert sein, um Orientierungsinformation zu sensieren, die ausreicht, um den Neigungswinkel des Rahmens 14, einschließlich Verschwenken um die Nick-, Roll- und Gierachsen, ausreichend zu schätzen.
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Wie oben erwähnt, kann die Orientierungsinformation des Bretts 12 von dem Gyro 280 und dem Beschleunigungsmesser 314 gemessen (oder sensiert) werden. Die jeweiligen Messungen (oder Sensorsignale) von dem Gyro 280 und dem Beschleunigungsmesser 314 können mittels eines Komplementär- oder Kalman-Filters kombiniert werden, um einen Neigungswinkel des Bretts 12 zu schätzen (zum Beispiel Verschwenken des Bretts 12 um die Nick-, Roll- und Gierachsen), wobei das Verschwenken um die Kippachse einem Nickwinkel entspricht, das Verschwenken um die Rollachse einem Roll- oder Fersen-Zehen-Winkel entspricht, und das Verschwenken um die Gierachse einem Gierwinkel entspricht), während die Stöße von Buckeln, Straßenprofilen und Störungen aufgrund von Lenkeingaben herausgefiltert werden. Zum Beispiel können der Gyro 280 und der Beschleunigungsmesser 214 mit dem Microcontroller 269 verbunden sein, der konfiguriert sein kann, um die Bewegung des Bretts 12 um und entlang den Nick-, Roll- und Gierachsen entsprechend zu messen (siehe 2). Alternativ kann das elektronische Fahrzeug einen beliebigen geeigneten Sensor und eine beliebige geeignete Rückkopplungsregelschleife enthalten, um das Fahrzeug selbst zu stabilisieren, wie etwa einen einachsigen Gyro, der konfiguriert ist, um das Verschwenken des Bretts um die Nickachse zu messen, einen einachsigen Beschleunigungsmesser, der konfiguriert ist, um einen Schwerkraftvektor zu messen, und/oder eine beliebige andere geeignete Rückkopplungsregelschleife, wie etwa eine geschlossen-schleifige Transferfunktion. Jedoch können zusätzliche Beschleunigungsmesser und Gyro-Achsen für eine verbesserte Leistungsfähigkeit und Funktion sorgen, wie etwa das Detektieren, ob das Brett über seine Seite abgerollt ist, oder ob der Fahrer eine Kurve fährt.
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Die Rückkopplungsregelschleife kann konfiguriert sein, um den Motor 144 so anzutreiben, dass ein Winkel des Bretts 12 in Bezug auf den Boden verringert wird. Wenn zum Beispiel in 2 der Fahrer das Brett 12 nach unten winkeln würde, so dass der erste Deckabschnitt 16 „niedriger“ läge als der zweite Deckabschnitt 18 (zum Beispiel wenn der Fahrer das Brett 12 um die Nickachse A1 im Uhrzweigersinn schwenkt), dann könnte die Rückkopplungsregelschleife den Motor 144 antreiben, um eine uhrzeigersinnige Drehung des Reifens 24 um die Nickachse A1 und eine gegenuhrzeigersinnige Kraft an dem Brett 12 hervorzurufen.
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Somit kann die Bewegung des elektrischen Fahrzeugs erreicht werden, indem der Fahrer sein Gewicht zu seinem „vorderen“ Fuß lehnt. Ähnlich kann eine Verzögerung erreicht werden, indem sich der Fahrer zu seinem „hinteren“ Fuß lehnt. Eine regenerative Bremsung kann genutzt werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Ein fortlaufender Rückwärtsbetrieb kann erzielt werden, indem sich der Fahrer fortdauernd zu seinem „hinteren“ Fuß lehnt.
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Wie in 4 angegeben, kann der Microcontroller 269 konfiguriert sein, um ein Signal zu der BLDC-Antriebslogik 306 zu senden, die dann Information in Bezug auf die Orientierung und Bewegung des Bretts 12 kommunizieren kann. Die BLDC-Antriebslogik 306 kann dann das Signal interpretieren und mit der Leistungsstufe 310 kommunizieren, um den Motor 144 entsprechend anzutreiben. Die Rollsensoren 318 können ein Signal zu der BLDC-Antriebslogik schicken, die für eine Rückkopplung in Bezug auf eine im Wesentlichen plötzliche Drehgeschwindigkeit des Rotors des Motors 144 zu sorgen. Der Motortemperatursensor 322 kann konfiguriert sein, um eine Temperatur des Motors 144 zu messen und diese gemessene Temperatur zur Logik 306 zu schicken. Die Logik 306 kann eine dem Motor 144 zugeführte Energiemenge basierend auf der gemessenen Temperatur des Motors 144 begrenzen, um ein Überhitzen des Motors 144 zu verhindern.
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Es können bestimmte Modifikationen an der PID-Schleife oder anderen geeigneten Rückkopplungsregelschleifen eingebaut werden, um die Leistungsfähigkeit und Sicherheit des elektrischen Fahrzeugs zu verbessern. Zum Beispiel kann ein integriertes Hochschnellen verhindert werden, indem ein maximaler Integralwert begrenzt wird, und es kann eine Exponentialfunktion auf einen Nickfehlerwinkel angewendet werden (zum Beispiel einen gemessenen oder geschätzten Nickwinkel des Bretts 12).
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Alternativ oder zusätzlich können einige Ausführungen eine neuronale Netzwerksteuerung, eine Fuzzy-Steuerung, einen Genetischer-Algorithmus-Steuerung, eine lineare quadratische Reglersteuerung, eine zustandsabhängige Riccati-Gleichungssteuerung oder andere Steueralgorithmen enthalten. In einigen Ausführungen können absolute oder relative Codierer eingebaut sein, um eine Rückkopplung auf die Motorposition zu sorgen.
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Wie oben erwähnt, kann während der Kurvenfahrt der Nickwinkel durch den Fersen-Zehen-Winkel moduliert werden (zum Beispiel ein Verschwenken des Bretts um die Rollachse), was die Leistungsfähigkeit verbessern und verhindern kann, dass ein vorderer Innenrand des Bretts 12 den Boden berührt. In einigen Ausführungen kann die Rückkopplungsregelschleife konfiguriert sein, um die Drehzahl des Reifens zu erhöhen, zu verringern oder anderweitig zu modulieren, wenn das Brett um die Roll- und/oder Gierachsen verschwenkt wird. Diese Modulation der Drehzahl des Reifens kann eine erhöhte normale Kraft zwischen einem Abschnitt des Bretts und dem Fahrer ausüben, und kann den Fahrer ein Gefühl von „Carven“ verleihen, wenn er Kurven fährt, ähnlich dem Gefühl des Carvens eines Snowboards durch Schnee oder eines Surfboards durch Wasser.
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Sobald der Fahrer sich selbst auf dem Brett geeignet positioniert hat, kann die Regelschleife konfiguriert sein, nicht aktiv zu werden, bis der Fahrer das Brett zu einer vorbestimmten Orientierung bewegt. Zum Beispiel kann ein Algorithmus in die Rückkopplungsregelschleife eingebaut sein, so dass die Regelschleife nicht aktiv ist (zum Beispiel den Motor nicht antreibt), bis der Fahrer sein Gewicht dazu benutzt, das Brett zu einer angenähert ebenen Orientierung zu bringen (zum Beispiel 0-Grad-Nickwinkel). Sobald diese vorbestimmte Orientierung detektiert wird, kann die Rückkopplungsregelschleife freigegeben (oder aktiviert) werden, um das elektrische Fahrzeug auszubalancieren und den Übergang des elektrischen Fahrzeugs von einem stationären Modus (oder Konfiguration oder Zustand oder Orientierung) zu einem Bewegungsmodus (oder Konfiguration oder Zustand oder Orientierung) zu erleichtern.
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In Bezug auf 4 kann die eine oder können die mehreren elektrischen Komponenten konfiguriert sein, die Stromversorgung 250 zu managen. Zum Beispiel kann das Stromversorgungsmanagementsystem 300 ein Batteriemanagementsystem sein, das konfiguriert ist, um Batterien der Stromversorgung 250 vor Überladung, Überentladung und/oder Kurzschluss zu schützen. Das System 300 kann die Gesundheit der Batterien überwachen, kann den Ladezustand in der Stromversorgung 250 überwachen und/oder kann die Sicherheit des Fahrzeugs erhöhen. Das Stromversorgungsmanagementsystem 300 kann zwischen dem Ladestecker 268 und der Stromversorgung 250 angeschlossen sein. Der Fahrer (oder andere Benutzer) kann ein Ladegerät mit dem Stecker 268 koppeln und die Stromversorgung 250 über das System 300 wieder aufladen.
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Im Betrieb kann der Stromschalter 266 (zum Beispiel vom Fahrer) aktiviert werden. Die Aktivierung des Schalters 266 kann ein Strom-EIN-Signal zum Wandler 304 senden. In Antwort auf das Strom-EIN-Signal kann der Wandler 304 den Gleichstrom von einem von der Stromversorgung 250 gelieferten ersten Spannungspegel zu einem oder mehreren anderen Spannungspegeln umwandeln. Die anderen Spannungspegel können von den ersten Spannungspegeln unterschiedlich sein. Der Wandler 304 kann mit den anderen elektrischen Komponenten über eine oder mehrere elektrische Verbindungen verbunden sein, um diese elektrischen Komponenten mit geeigneten Spannungen zu versorgen.
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Der Wandler 304 (oder eine andere geeignete Schaltung) kann das Strom-EIN-Signal zum Microcontroller 269 senden. In Antwort auf das Strom-EIN-Signal kann der Microcontroller die Sensoren 270 und die Fahrerdetektionsvorrichtung 262 initialisieren.
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Das elektrische Fahrzeug kann einen oder mehrere Sicherheitsmechanismen enthalten, wie etwa einen Stromschalter 266 und/oder die Fahrerdetektionsvorrichtung 262, um sicherzustellen, dass sich der Fahrer auf dem Brett befindet, bevor die Rückkopplungsregelschleife eingreift. In einigen Ausführungen kann die Fahrerdetektionsvorrichtung 262 konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob sich die Füße des Fahrers auf dem Fußdeck befinden, und um ein Signal zu senden, das den Motor 144 veranlasst, um in einen aktiven Zustand einzutreten, wenn bestimmt wird, dass sich die Füße des Fahrers auf den Fußdeckabschnitten 16, 18 befinden.
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Die Fahrerdetektionsvorrichtung 262 kann einen beliebigen geeigneten Mechanismus, Struktur oder Vorrichtung enthalten, um zu bestimmen, ob sich der Fahrer auf dem elektrischen Fahrzeug befindet. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 262 einen oder mehrere mechanische Knöpfe, einen oder mehrere kapazitive Sensoren, einen oder mehrere induktive Sensoren, einen oder mehrere optische Schalter, einen oder mehrere Kraftwiderstandssensoren und/oder einen oder mehrere Dehnungsmesser oder -meßstreifen enthalten. Der eine oder die mehreren Mechanismen können auf oder unter einem oder beiden der ersten und zweiten Deckabschnitte 16, 18 angeordnet werden (siehe 1).
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Der eine oder die mehreren Fahrerdetektionsmechanismen können direkt (zum Beispiel wenn auf den Deckabschnitten) oder indirekt (zum Beispiel wenn unter den Deckabschnitten) gedrückt, betätigt oder anderweitig beeinflusst werden, um zu sensieren, ob sich der Fahrer auf dem Brett 12 befindet. In den Beispielen, die einen oder mehrere kapazitive Sensoren und/oder einen oder mehrere induktive Sensoren enthalten, können die Sensoren auf oder nahe einer Oberfläche von einem oder beiden Deckabschnitten angeordnet sein, und können dementsprechend über eine Kapazitätsänderung oder eine Induktanzänderung detektieren, ob sich der Fahrer auf dem Brett befindet. Ähnlich können in Beispielen, die einen oder mehrere optische Schalter enthalten, die Schalter auf oder nahe der Oberfläche von einem oder beiden Deckabschnitten angeordnet sein. Der eine oder die mehreren optischen Schalter können basierend auf einem optischen Signal detektieren, ob sich der Fahrer auf dem Brett befindet. Im Beispiel mit einem oder mehreren Dehnungsmessern können die Dehnungsmesser konfiguriert sein, um eine Brett- oder Achsverbiegung zu messen, die von den Füßen des Fahrers ausgeübt wird, um zu detektieren, ob sich der Fahrer auf dem Brett befindet. In einigen Ausführungen kann die Vorrichtung 262 einen handgehalten „Toter-Mann“-Schalter enthalten. Weiter unten werden verschiedene Ausführungen und Aspekte in Bezug auf die Vorrichtung 262 diskutiert, zum Beispiel in dem Abschnitt mit Titel „Illustrative Fahrerdetektionsvorrichtungen und -systeme“.
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Wenn die Vorrichtung 262 detektiert, dass der Fahrer auf dem elektrischen Fahrzeug geeignet positioniert ist, dann kann die Vorrichtung 262 ein Fahrer-Vorhanden-Signal zum Microcontroller 269 senden. Das Fahrer-Vorhanden-Signal kann das Signal sein, welches veranlasst, dass der Motor 144 in den aktiven Zustand eintritt. In Antwort auf das Fahrer-Vorhanden-Signal (und/oder das Brett zur ebenen Orientierung bewegt wird), kann der Microcontroller 269 die Rückkopplungsregelschleife zum Antrieb des Motors 144 aktivieren. Zum Beispiel kann in Antwort auf das Fahrer-Vorhanden-Signal der Microcontroller 269 Brettorientierungsinformation (oder Messdaten) von den Sensoren 270 zu der Logik 306 senden, um den Motor 144 über die Leistungsstufe 310 mit Strom zu versorgen.
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Wenn in einigen Ausführungen die Vorrichtung 262 detektiert, dass der Fahrer nicht länger geeignet auf dem elektrischen Fahrzeug positioniert oder vorhanden ist, kann die Vorrichtung 262 ein Fahrer-Nicht-Vorhanden-Signal zu dem Microcontroller 269 schicken. In Antwort auf das Fahrer-Nicht-Vorhanden-Signal kann die Schaltung des Fahrzeugs 100 (zum Beispiel der Microcontroller 269, die Logik 306 und/oder die Leistungsstufe 310) konfiguriert sein, um eine Drehzahl des Rotors relativ zu dem Stator zu reduzieren, um das Fahrzeug 100 anzuhalten. Zum Beispiel können die elektrischen Wicklungen des Rotors selektiv eingeschaltet werden, um die Drehzahl des Rotors zu reduzieren. In einigen Ausführungen kann, in Antwort auf das Fahrer-Nicht-Vorhanden-Signal, die Schaltung konfiguriert sein, die elektrischen Wicklungen mit einer relativ starken und/oder im Wesentlichen kontinuierlichen konstanten Spannung zu versorgen, um den Rotor relativ zu dem Stator zu arretieren, um zu verhindern, dass sich der Rotor relativ zu dem Stator dreht, und/oder den Rotor plötzlich anzuhalten.
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In einigen Ausführungen kann das Fahrzeug konfiguriert sein, um den Motor 144 aktiv anzutreiben, obwohl sich der Fahrer (zum Beispiel zeitweilig) nicht auf dem Fahrzeug befinden könnte, was erlauben kann, dass der Fahrer verschiedene Tricks durchführt. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 262 konfiguriert sein, um das Senden des Fahrer-Nicht-Vorhanden-Signals zu dem Microcontroller für eine vorbestimmte Zeitdauer zu verzögern, und/oder kann der Microcontroller konfiguriert sein, um das Senden des Signals zu der Logik 306 zum Unterbrechen der Stromversorgung des Motors für eine vorbestimmte Zeitdauer zu verzögern.
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Das elektrische Fahrzeug kann auch andere Sicherheitsmechanismen enthalten, wie etwa einen Summermechanismus. Der Summermechanismus kann konfiguriert sein, um ein hörbares Signal (oder ein Summen) zu dem Fahrer zu schicken, wenn die Schaltung in dem elektrischen Fahrzeug einen Fehler detektiert. Zum Beispiel kann der Summermechanismus an den Fahrer ein Fehlersignal geben, wenn die Schaltung in dem elektrischen Fahrzeug einen Diagnosetest nicht besteht.
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B. Illustrative Fahrerdetektionsvorrichtungen und -systeme Wie in den 5 bis 9 gezeigt, beschreibt dieser Abschnitt ein illustratives Fahrerdetektionssystem 400, das einen oder mehrere Dehnungsmesser aufweist. Das Fahrerdetektionssystem 400 ist (oder enthält) ein Beispiel der Fahrerdetektionsvorrichtung 362, wie oben beschrieben.
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5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten des Fahrerdetektionssystems 400 darstellt, das an einem Deck 402 eines illustrativen Fahrzeugs 404 angebracht oder anderweitig damit gekoppelt ist. Das Fahrzeug 404 kann ein beliebiges geeignetes Fahrzeug enthalten, das eine Fahrerdetektion enthält, wie etwa die oben beschriebenen Fahrzeuge 10 und/oder 100. In anderen Worten, das Fahrzeug 404 kann ein selbst-balancierendes elektrisches Skateboard sein, im Wesentlichen ähnlich den Fahrzeugen 10 und/oder 100. Insofern kann das Fahrzeug 404 entsprechende elektrische Systeme enthalten, wie etwa einen Controller 406, im Wesentlichen ähnlich dem Motorcontroller 254 und/oder Microcontroller 269. Das Fahrerdetektionssystem 400 liefert dem Controller 406 eine oder mehrere Eingaben, wie in 5 angegeben.
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Das Fahrerdetektionssystem 400 umfasst eine Lastzelle 408, die mit dem Deck 402 gekoppelt sein kann, und die ein analoges Signal 410 liefert, das proportional oder anderweitig einer Dehnung (ε) entspricht, die von der Lastzelle sensiert wird. Die Lastzelle 408 kann eine beliebige geeignete Lastzelle enthalten, die konfiguriert ist, um eine mechanische Dehnung zu sensieren und die sensierte Dehnung in ein elektrisches Signal umzuwandeln. In diesem Beispiel ist die Lastzelle 408 eine Dehnungsmess-Lastzelle, die einen oder mehrere Dehnungsmesser 412 enthält, die mit einer Brücke 414 elektrisch gekoppelt sind. In einigen Beispielen kann das System 400 eine Mehrzahl von Dehnungsmessern 412 und/oder Lastzellen 408 enthalten, die in einer ausgelegten Konfiguration auf dem Deck 402 angeordnet sind. Zum Beispiel kann die Lastzelle 408 zwei Dehnungsmesser 412 enthalten, die als Viertelbrücken-Dehnungsmess-Lastzelle angeordnet sind. In einem anderen Beispiel kann die Lastzelle 408 vier Dehnungsmesser 412 enthalten, die als Vollbrücken-Dehnungsmessschaltung angeordnet sind.
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Das analoge Signal 410 kann einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 416 zugeführt werden, der das Signal in ein digitales Signal 418 umwandelt. Das digitale Signal 418 kann dann von einer Verstärkerschaltung 420 verstärkt werden, um das Signal auf einen für den Controller nutzbaren Pegel anzuheben. Die Verstärkerschaltung 420 kann einen geeigneten Verstärker enthalten, wie etwa einen Instrumentenverstärker. Ein verstärktes digitales Signal 422 kann dann dem Controller 406 zugeführt werden.
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Allgemein wird, wenn ein Benutzer auf das Deck 402 tritt, sich das Deck um einen Grad verformen, der mit der Stärke der Kraft variabel ist, die vom Gewicht des Benutzers, der Balance, der Fußanordnung, der Orientierung und dergleichen, oder eine Kombination von diesen, einwirkt. Diese Verformung wird von dem oder den Dehnungsmesser(n) sensiert, was in einem Signal an dem Controller resultiert, das anzeigt, dass ein Benutzer auf das Fahrzeug gestiegen ist. Während des Betriebs kann diese Information von dem Controller dazu genutzt werden, das Vorhandensein des Fahrers zu bestimmen. Die Verwendung von zusätzlichen Dehnungsmessern oder Dehnungsmesser-Lastzellen kann die Genauigkeit verbessern und/oder für zusätzliche Information sorgen, wie etwa eine differentielle Beladung über die Länge und/oder die Breite des Decks.
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In einigen Beispielen kann das Fahrerdetektionssystem 400 nur eine Lastzelle 408 und/oder nur einen Dehnungsmesser 412 enthalten. In einigen Beispielen kann das Fahrerdetektionssystem 400 gleichzeitig zusätzliche Nicht-Dehnungsmessverfahren der Fahrerdetektion enthalten, wie sie oben in Bezug auf die Fahrerdetektionsvorrichtung 262 beschrieben sind.
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Die 6 bis 8 beschreiben ein Beispiel eines Systems 400 mit zwei Dehnungsmessern: dem ersten Dehnungsmesser 412 und dem zweiten Dehnungsmesser 412', die auf dem Deck 402 angeordnet sind. Die Dehnungsmesser sind über eine Breite des Decks jederseits der Mittellinie symmetrisch mit Abstand voneinander angeordnet. Die Dehnungsmesser sind in Mittelradanordnungsöffnung 424 benachbart (ähnlich der Öffnung 108 für die Radanordnung des Fahrzeugs 100), um zum Beispiel den Vorteil höherer Biegemomente in diesem Bereich zu nutzen, obwohl auch andere Platzierungen geeignet sein können (siehe 9). In diesem Beispiel ist das Deck durch eine einzige monolitische Platte repräsentiert. In anderen Beispielen, wie etwa dem Fahrzeug 10, können ein Rahmen und ein oder mehrerer Deckabschnitte aneinander befestigt sein, um die Gesamtstruktur zu bilden. Die Dehnungsmesser 412 und 412' können an einer Unterseite des Decks benachbart oder anderweitig relativ nahe anderer elektronischer und elektrischer Vorrichtungen des Fahrzeugs 404 angebracht sein. Dies kann die Läuflänge der Drähte reduzieren, und Platzbedarf der elektronischen Vorrichtungen konsolidieren, etc. Die Kopplung der Dehnungsmesser mit dem Deck kann mittels eines beliebigen geeigneten Befestigungsverfahrens erfolgen, das konfiguriert ist, um zu erlauben, dass die Dehnungsmesser die Dehnung auf dem Deck genau sensieren, wie etwa Verbinden, Kleben und/oder dergleichen.
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Wie in 7 dargestellt, kann der Dehnungsmesser 412 die Dehnung entlang einer Längsdimension sensieren, mit ε(1) angegeben, und einer Breitendimension, mit ε(2) angegeben. Ähnlich kann der Dehnungsmesser 412' die Dehnung entlang einer Längsdimension ε(3) und einer Breitendimension, mit ε(4) angegeben, sensieren. Die Dehnungsmesser 412 und 412' können von einem Mittelstützpunkt des Fahrzeugs (zum Beispiel von der Achse der Radanordnung) mit im Wesentlichen gleichen Abstand angeordnet sein. Wie in der perspektivischen Ansicht von 8 dargestellt, erleichtert diese Anordnung die Bestimmung des Verdrehens oder Biegens des Decks in Bezug auf eine Längsachse, wie mit ε(2,4) angegeben und in Bezug auf eine Stützachse, wie mit ε(1,3) angegeben.
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Nun sind in 9 verschiedene alternative oder zusätzliche Dehnungsmesserplatzierungen identifiziert. Wie in 9 gezeigt, können verschiedene Orte als Alternativen oder zusätzlich zur Platzierung der Dehnungsmesser 412 und 412' geeignet sein, wie oben diskutiert. In einigen Beispielen können Dehnungsmesser-Paare an entgegengesetzten vertikalen Seitenflächen des Decks 402 angeordnet sein, wie bei A-A angegeben. In einigen Beispielen können Dehnungsmesser-Paare an entgegengesetzten horizontalen Oberflächen von Seitenschienen des Decks 402 angeordnet sein, wie bei B-B oder B'-B' angegeben. In einigen Beispielen können Dehnungsmesser-Paare auf der Welle oder Achse 36 angeordnet sein, wie bei C-C angegeben. In einigen Beispielen können Dehnungsmesser-Paare auf Oberflächen von Achsstützen 40 (in 9 nicht gezeigt) angeordnet sein, wie bei D-D angegeben. Eine oder mehrere Kombinationen dieser und/oder anderer Orte können geeignet sein. In einigen Beispielen kann einer oder können mehrere Dehnungsmesser austauschbar durch eine Lastzelle 408 ersetzt werden. Obwohl oben zwei Dehnungsmesser beschrieben sind, können auch mehr oder weniger Dehnungsmesser und/oder Lastzellen verwendet werden.
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Zusätzlich zu einer binären (zum Beispiel ja/nein) Bestimmung des Vorhandenseins eines Fahrers, kann diese Dimensions- und Richtungsinformation in Bezug auf Dehnung ferner durch die dem Controller zugeordnete Steuerlogik genutzt werden. Zum Beispiel kann die Analyse der sensierten Dehnung an den zwei Dehnungsmessern die Fußplatzierung, die Fußorientierung, ob der Fahrer seinen Zeh und/oder seine Ferse gegen das Brett drückt, wie viele Füße auf dem Brett vorhanden sind (zum Beispiel einer oder zwei) und/oder dergleichen oder eine beliebige Kombination von diesen bestimmen. In einigen Beispielen kann ein Fahrer seinen Wunsch signalisieren, indem er die Fußplatzierung ändert, zum Beispiel durch Anheben eines Zehs oder einer Ferse. Ein Signal kann einen vorbestimmten Satz von Ereignissen auslösen, wie etwa Abschalten des Motors. Siehe zum Beispiel 10. In einigen Beispielen kann das sensierte Verdrehen des Bretts dazu genutzt werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder das Ansprechverhalten zu steuern, zum Beispiel um die Fahrerfahrung zu verbessern und/oder eine eher intuitive Steuerung durch den Benutzer zu erleichtern.
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In einigen Beispielen können die Dehnungsmesser 412 und 412' dazu benutzt werden, ein Gewicht des Fahrers zu bestimmen. Fahrergewicht-Information kann dazu benutzt werden, die Fahrcharakteristiken des Fahrzeugs 404, zum Beispiel automatisch, zuzuschneiden oder kundenmäßig zu spezifizieren. Zum Beispiel können Beschleunigung und Leistungsparameter basierend auf dem Gewicht des Fahrers eingestellt werden. Ein kleinerer und leichterer Fahrer wird eine weniger aggressive Motorreaktion benötigen (weniger angelegte Spannung oder Motordrehmoment erhöht die Reaktion auf gleiches Verkippen des Bretts) als ein größerer und schwererer Fahrer, um die gleiche Fahrerfahrung zu erzielen. Zum Beispiel kann Vorwärtskippen des Bretts um einen ausgewählten Betrag anzeigen, dass der Fahrer wünscht, mit einer erwarteten Rate vorwärts zu beschleunigen. Die Bewegung von Fahrern mit unterschiedlichen Gewichten mit der gleichen erwarteten Rate würde unterschiedliche Motorreaktionen erfordern. In einigen Beispielen kann die Aggressivität der PID-Regelungen basierend auf Gewichtinformation automatisch eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine auf Gewicht ansprechende IR-Kompensationsschaltung für diesen Zweck benutzt werden. IR-Kompensation ist ein Geschwindigkeitsregelverfahren, in dem der Motorcontroller versucht, trotz Änderung der Motorlast die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant zu halten. Die Reaktion dieses Verfahrens kann einstellbar sein, zum Beispiel mittels eines Kompensationsfaktors, der einstellt, wie aggressiv der Controller versucht, unter wechselnden Lastbedingungen die Geschwindigkeit konstant zu halten. Es können auch andere Geschwindigkeitsregelverfahren geeignet sein, welche Fahrergewicht-Information einbauen. Dementsprechend kann von den Dehnungsmessern erhaltene Gewicht-bezogene Information dazu benutzt werden, eine erwartete Fahrerfahrung von Fahrer zu Fahrer sicherzustellen. In einigen Beispielen kann das Fahrergewicht kategorisiert werden, zum Beispiel in vorbestimmte Bereiche oder Kategorien (zum Beispiel niedrig, mittel, hoch), mit entsprechend gesonderten Aggressivitätseinstellungen. In einigen Beispielen können die Motorcontroller-Charakteristiken basierend auf einem aktuell sensierten Gewicht kontinuierlich variabel sein. In einigen Beispielen können die Aggressivitäts-Charakteristiken des Motorcontrollers innerhalb unterschiedlicher Kategorien unterschiedliche Variabilität haben.
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Illustratives Verfahren
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Dieser Abschnitt beschreibt ein illustratives Verfahren für den Betrieb eines elektrischen Fahrzeugs wie etwa des Fahrzeugs 100 mit einem Fahrerdetektionssystem wie etwa dem System 400; siehe 10. Aspekte der oben beschriebenen Fahrerdetektionsvorrichtungen und -systeme können in den unten beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden. Wo geeignet, kann auf zuvor beschriebene Komponenten und Systeme verwiesen werden, die bei der Ausführung jedes Schritts verwendet werden können. Diese Verweise dienen zur Illustration und sollen die möglichen Wege zur Ausführung eines bestimmten Schritts in den Verfahren nicht einschränken.
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10 ist ein Flussdiagramm, das Schritte darstellt, die in einem illustrativen Verfahren durchgeführt werden, und brauchen nicht den kompletten Prozess oder alle Schritte des Prozesses angeben. 10 zeigt mehrere Schritte eines Verfahrens, allgemein mit 500 bezeichnet, die in Verbindung mit Fahrzeugen durchgeführt werden können, die Fahrerdetektionssysteme gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Obwohl unten verschiedene Schritte des Verfahrens 500 beschrieben und in 10 dargestellt sind, brauchen die Schritte nicht notwendigerweise alle durchgeführt zu werden, und in einigen Fällen können sie in einer von einer gezeigten Reihenfolge unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden. Zusätzlich können Schritte des Verfahrens 500 mit einem oder mehreren der hierin beschriebenen Verfahrensschritte kombiniert werden.
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In Schritt 502 detektiert das Steuersystem eines elektrischen Fahrzeugs (zum Beispiel des Fahrzeugs 404), das einen Prozessor und/oder Controller (zum Beispiel Controller 406) enthalten kann, das Vorhandensein eines Fahrers des elektrischen Fahrzeugs. Der Einfachheit wegen wird das elektrische Fahrzeug als Brett bezeichnet. Es kann jedes geeignete Fahrzeug verwendet werden, wie etwa das oben beschriebene Fahrzeug 100. Die Detektion des Fahrers kann in jeder geeigneten Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Fahrer mittels einem oder mehreren Dehnungsmessern detektiert werden, wie etwa den Dehnungsmessern 412, 412'. Wie oben erläutert, können die Dehnungsmesser und/oder Lastzellen derart angeordnet und konfiguriert sein, dass Druckänderungen, die einen vorderen oder Zehenabschnitt des Fußes zugeordnet sind, von jenen unterschieden werden können, die einem hinteren oder Fersenabschnitt des Fußes zugeordnet sind. In diesem Beispiel ändert die Detektion des Vorhandenseins des Fahrers den Status eines aktiven Balanciersystems an dem Fahrzeug nicht.
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In Schritt 504 detektiert das Steuersystem, dass das Brett im Wesentlichen eben geworden ist. In anderen Worten, ein Neigungswinkel des Bretts hat einen Zustand oder einen Bereich erreicht, der durch das System als „eben“ oder „ruht nicht mehr“ definiert ist. Zum Beispiel kann ein Fahrer beide Füße auf das Brett stellen und veranlassen, dass das Fußbrett allgemein parallel zum Boden wird. Die Detektion des Brettwinkels kann mit einem beliebigen geeigneten Verfahren durchgeführt werden, mittels eines beliebigen geeigneten Sensors und/oder Detektors, wie oben in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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In Schritt 506 kann das aktive Balancieren einsetzen, wenn das Steuersystem feststellt, dass der Fahrer vorhanden ist, und das Brett in einer ebenen Position ist.
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In den Schritten 508 und 510 kann das System eine Änderung des Vorhandenseins des Fahrers detektieren und dementsprechend antworten. In Schritt 508 kann das System detektieren, dass der gesamte Fuß des Fahrers vom Brett gelöst worden ist. Zum Beispiel kann der oder können die Dehnungsmesser die einwirkende Dehnung, die den Füßen eines Fahrers zugeordnet ist, nicht länger sensieren. In diesem System kann das System annehmen, dass sich der Fahrer nicht mehr auf dem Fahrzeug befindet, und kann in Schritt 512 den Fahrzeugmotor anhalten, entweder sofort oder nach einer gewissen ausgewählten Verzögerung. Andererseits kann in Schritt 510 das System detektieren, dass nur ein Teil des Fußes des Fahrers von dem Brett gelöst worden ist. Zum Beispiel kann eine Analyse einer Differenz zwischen den Dehnungsmessern angeben, dass nur der Zeh oder nur die Ferse angehoben worden ist. Dies kann zum Beispiel während einer Drehung auftreten, wenn ein Fahrer seine Zehen (oder Fersen) anhebt, um die Balance zu halten. In einem anderen Beispiel kann ein Fahrer einen Wunsch zum Anhalten des Motorbetriebs anzeigen, indem er die Ferse oder einen Zeh des Fußes anhebt. In Antwort auf einen Teilverlust der Fahrerdetektion enthält Schritt 514 die Prüfung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem gewählten Schwellenwert liegt, wird das Brett seinen Betrieb im aktiven Modus fortsetzen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als der Schwellenwert ist (zum Beispiel 3 Meilen/Stunde), kann das System den Fahrzeugbetrieb in Schritt 512 anhalten.
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Zweites illustratives Verfahren
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Dieser Abschnitt beschreibt Schritte eines illustrativen Verfahrens zum Einstellen der Motorsteuer-Charakteristiken und/oder -Parameter in einem elektrischen selbst-balancierenden Fahrzeug wie etwa dem Fahrzeug 10 oder 100; siehe 11. Aspekte der oben beschriebenen Fahrerdetektionsvorrichtungen und -systeme können auch in den unten beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden. Wo geeignet, kann auf die zuvor beschriebenen Komponenten oder Systeme verwiesen werden, die bei der Ausführung jedes Schritts verwendet werden können. Diese Verweise dienen zur Illustration und sollen die möglichen Wege zur Ausführung eines bestimmten Schritts des Verfahrens nicht einschränken.
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11 ist ein Flussdiagramm, das Schritte darstellt, die in einem illustrativen Verfahren durchgeführt werden, und brauchen nicht den kompletten Prozess oder alle Schritte des Verfahrens angeben. 11 zeigt mehrere Schritte eines Verfahrens, allgemein mit 600 bezeichnet, die in Verbindung mit Fahrzeugen durchgeführt werden können, die Fahrerdetektionssysteme gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Obwohl nachfolgend verschiedene Schritte des Verfahrens 600 beschrieben und in 11 dargestellt sind, brauchen die Schritte nicht notwendigerweise alle durchgeführt zu werden, und in einigen Fällen können sie in einer von der gezeigten Reihenfolge unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden.
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In Schritt 602 wird das Vorhandensein eines Fahrers auf dem Fahrzeug mittels eines oder mehrerer Dehnungsmesser detektiert, wie etwa den Dehnungsmessern 412, 412'. Die Dehnung an dem oder den Dehnungsmessern und/oder Lastzellen oberhalb eines ausgewählten Schwellenwerts gibt an, dass der Fahrer auf das Fahrzeug gestiegen ist. In einigen Beispielen, wie etwa einem einrädrigen Fahrzeug mit einem Deck (zum Beispiel dem Fahrzeug 400), überspannt ein Fahrer typischerweise die Mittelachse, so dass sich das Deck um die durch die Achse gebildete Stütze etwas biegt. Die Detektion dieses Dehnungsmusters, allein oder in Kombination mit dem Schwellenwertverfahren, kann das Vorhandensein eines Fahrers angeben.
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In Schritt 604 kann das Gewicht des Fahrers basierend auf der sensierten Dehnung an dem oder den Dehnungsmustern bestimmt werden. Haushaltswaagen verwenden typischerweise einen oder mehrere ähnliche Dehnungsmesser. Dementsprechend kann das Gewicht des Fahrers basierend auf bekannten Verfahren bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Dehnung mit einem oder mehreren bekannten Ziel- oder Wegmarkenwerten verglichen werden, um das Gewicht des Fahrers zu kategorisieren. Weil ein Fahrer springen oder anderweitig eine Fluktuation der sensierten Belastung hervorrufen kann, kann das Gewicht aufgemittelt, gefiltert oder anderweitig über die Zeit bestimmt werden.
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In Schritt 606 kann ein Motorcontroller oder dergleichen (zum Beispiel der Controller 406) in Antwort auf das Gewicht oder die in Schritt 608 bestimmte Gewichtkategorie eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Aggressivität der Beschleunigung und/oder die Motorleistung für einen Fahrer mit einem höheren Gewicht erhöht werden und für einen Fahrer mit geringerem Gewicht reduziert werden, zum Beispiel mittels auf Gewicht reagierenden PID- und/oder IR-Kompensationsverfahren. Diese Charakteristiken können auf andere Eingaben bezogen werden, wie etwa den Brettwinkel, so dass die Beschleunigung und/oder die Motorleistung oder dergleichen als Verhältnis oder Grad des Ansprechverhaltens eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Einstellung derart erfolgen, dass ähnliche Brettwinkel in unterschiedlichen Beschleunigungsreaktionen resultieren, in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrers. Diese Beziehungen können proportional, nicht-linear sein oder auf einer ausgewählten Formel oder bestimmten Reaktionskurve beruhen. In einigen Beispielen kann der Grad des Ansprechverhaltens automatisch ausgewählt werden. In einigen Beispielen kann der Fahrer unterschiedliche Gesamtansprech-Charakteristiken auswählen, zum Beispiel aus einem Menü solcher Auswahlen. Zusätzlich zu oder in Kombination mit einer solchen manuellen Kategorieauswahl kann eine Gewicht-bezogene Zumessung durchgeführt werden.
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Zusätzliche Beispiele und illustrative Kombinationen
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Dieser Abschnitt beschreibt zusätzliche Aspekte und Merkmale von elektrischen Fahrzeugen, die Dehnungsmesser-basierte Fahrerdetektionssysteme aufweisen, und verwandte Verfahren, die ohne Einschränkung als Serie von Absätzen angegeben wird, von denen einige oder alle zur Klarheit und Effizienz alphanumerisch bezeichnet sind. Jeder dieser Absätze kann mit einem oder mehreren anderen Absätzen kombiniert werden und/oder der Offenbarung von anderswo in der Beschreibung, einschließlich der Materialien, die auf Bezug in Querverweisen eingebaut sind, in jeder geeigneten Weise. Einige der folgenden Absätze beziehen sich ausdrücklich auf andere Absätze und begrenzen diese weiter, ohne einschränkende Beispiele von einigen der geeigneten Kombination anzugeben.
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A0. Elektrisches Fahrzeug, welches aufweist: ein Brett, das erste und zweite Deckabschnitte enthält, die jeweils konfiguriert sind, um einen allgemein quer zu einer Längsmittellinie des Bretts orientierten linken oder rechten Fuß eines Fahrers aufzunehmen;
eine Radanordnung, die ein Bodenkontaktelement enthält, das zwischen den ersten und zweiten Deckabschnitten angeordnet ist und sich über diese erstreckt;
eine Motoranordnung, die an dem Brett angeordnet und konfiguriert ist, um das Bodenkontaktelement um eine Achse zu drehen, um das elektrische Fahrzeug anzutreiben;
zumindest einen Orientierungssensor, der konfiguriert ist, um Orientierungsinformation des Bretts zu messen;
einen ersten Dehnungsmesser und einen zweiten Dehnungsmesser, die über die Längsmittellinie des Bretts mit Abstand voneinander angeordnet und konfiguriert sind, um Fahrer-Vorhanden-Information und Fahrergewicht-Information zu erzeugen; und
einen Motorcontroller in Kommunikation mit der Motoranordnung, wobei der Motorcontroller konfiguriert ist, um die Orientierungsinformation und die Fahrer-Vorhanden-Information zu empfangen, und basierend auf der Brettorientierungsinformation und der Fahrer-Vorhanden-Information zu veranlassen, dass die Motoranordnung das elektrische Fahrzeug antreibt; wobei der Motorcontroller konfiguriert ist, um, basierend auf der Fahrergewicht-Information, auf die Orientierungsinformation mit einer ausgewählten Aggressivität zu reagieren.
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A1. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ausgewählte Aggressivität der Motorcontrollerreaktion vom Benutzer auswählbar ist.
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A2. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ausgewählte Aggressivität des Motorcontrollers basierend auf einer Gewichtskategorie des Benutzers automatisch bestimmt wird.
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A3. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ausgewählte Aggressivität des Motorcontrollers einer Proportional-Integral-Differenzial-(PID)-Schleife zugeordnet ist.
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A4. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ausgewählte Aggressivität des Motorcontrollers einer IR-Kompensationsschaltung zugeordnet ist.
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A5. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei sich das Bodenkontaktelement seitlich über zumindest einen Hauptteil einer Breite des Bretts erstreckt.
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A6. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ersten und zweiten Deckabschnitte einstückig ausgebildet sind.
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A7. Das elektrische Fahrzeug von A0, die ersten und zweiten Dehnungsmesser jeweils auf dem zweiten Deckabschnitt angeordnet sind.
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A8. Das elektrische Fahrzeug von A0, wobei die ersten und zweiten Dehnungsmesser jeweils eine jeweilige Vollbrücken-Dehnungsmessschaltung aufweisen.
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B0 Selbst-balancierendes elektrisches Fahrzeug, welches aufweist:
- ein Brett, das einen ersten Deckabschnitt und einen zweiten Deckabschnitt aufweist, die gemeinsam eine Ebene definieren und eine Längsachse haben, wobei der erste Deckabschnitt konfiguriert ist, um einen allgemein quer zur Längsachse orientierten ersten Fuß eines Fahrers zu tragen, und wobei der zweite Deckabschnitt konfiguriert ist, um einen allgemein quer zur Längsachse orientierten zweiten Fuß des Fahrers zu tragen;
- ein Rad, das an dem Brett zwischen den Deckabschnitten angebracht ist, sich über und unter die Ebene erstreckt und konfiguriert ist, um sich um eine mit dem Brett gekoppelte Achse zu drehen;
- einen Orientierungssensor, der mit dem Brett gekoppelt und konfiguriert ist, um Orientierungsinformation des Bretts zu sensieren;
- eine erste Dehnungsmesser-Lastzelle und eine Dehnungsmesser-Lastzelle, die über die Längsachse des Bretts mit Abstand voneinander angeordnet sind, so dass die ersten und zweiten Dehnungsmesser-Lastzellen eine auf das Brett einwirkende Dehnung sensieren, und konfiguriert sind, um basierend auf der sensierten Dehnung Fahrer-Vorhanden-Information und Fahrergewicht-Information zu erzeugen;
- einen Motorcontroller, der konfiguriert ist, um die Orientierungsinformation und die Fahrer-Vorhanden-Information zu empfangen und in Antwort darauf ein Motorsteuersignal zu erzeugen; und
- einen Motor, der konfiguriert ist, um das Motorsteuersignal von dem Motorcontroller zu empfangen und in Antwort darauf das Rad zu drehen, um hierdurch das elektrische Fahrzeug anzutreiben;
- wobei der Motorcontroller ferner konfiguriert ist, um das Motorcontrollersignal basierend auf der Fahrergewicht-Information einzustellen.
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B1. Das elektrische Fahrzeug von B0, wobei die erste Dehnungsmesser-Lastzelle eine Vollbrücken-Dehnungsmessschaltung aufweist.
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B2. Das elektrische Fahrzeug von B0, wobei die erste Dehnungsmesser-Lastzelle und die zweite Dehnungsmesser-Lastzelle auf dem zweiten Deckabschnitt angeordnet sind.
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B3. Das elektrische Fahrzeug von B0, wobei der erste Deckabschnitt mit dem zweiten Deckabschnitt durch einen starren Rahmen gekoppelt ist.
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B4. Das elektrische Fahrzeug von B3, wobei der starre Rahmen, der erste Deckabschnitt und der zweite Deckabschnitt einstückig ausgebildet sind.
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B5. Das elektrische Fahrzeug von B0, wobei sich das Rad seitlich über zumindest einen Hauptteil einer Breite des Bretts erstreckt.
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C0. Elektrisches Skateboard, welches aufweist:
- ein Fußdeck, das erste und zweite Deckabschnitte aufweist, die jeweils konfiguriert sind, um einen allgemein quer zur Längsachse des Fußdecks orientierten Fuß eines Fahrers zu tragen;
- exakt ein Bodenkontaktrad, das zwischen den ersten und zweiten Deckabschnitten angeordnet ist und sich über diese erstreckt und konfiguriert ist, um sich um eine Achse zu drehen, um das elektrische Skateboard anzutreiben;
- zumindest einen Orientierungssensor, der konfiguriert ist, um eine Orientierung des Fußdecks zu messen;
- eine erste Dehnungsmesser-Lastzelle und eine zweite Dehnungsmesser-Lastzelle, die über die Längsachse des Fußdecks mit Abstand voneinander angeordnet sind, so dass die ersten und zweiten Dehnungsmesser-Lastzellen eine auf das Fußdeck einwirkende Dehnung sensieren, und konfiguriert sind, um basierend auf der sensierten Dehnung Fahrer-Vorhanden-Information und Fahrergewicht-Information zu erzeugen; und einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um das Bodenkontaktrad basierend auf der Orientierung des Fußdecks und der Fahrer-Vorhanden-Information in Drehung zu versetzen;
- wobei der Elektromotor ferner derart konfiguriert ist, dass eine Ansprech-Charakteristik basierend auf der Fahrergewicht-Information automatisch eingestellt wird.
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C1. Das elektrische Skateboard von C0, wobei die erste Dehnungsmesser-Lastzelle eine Vollbrücken-Dehnungsmessschaltung aufweist.
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C2. Das elektrische Skateboard von C0, wobei das Fußdeck einstückig ausgebildet ist.
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C3. Das elektrische Skateboard von C0, wobei die Ansprech-Charakteristik einer Änderung einer Spannung entspricht, die an den Elektromotor bei einer gegebenen Änderung in der Orientierung des Fußdecks angelegt wird.
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C4. Das elektrische Skateboard von C3, wobei die Ansprech-Charakteristik proportional zur Fahrergewicht-Information ist.
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C5. Das elektrische Skateboard von C0, wobei sich das Bodenkontaktrad seitlich über zumindest einen Hauptteil einer Breite des Fußdecks erstreckt.
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Fazit
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Die oben ausgeführte Offenbarung kann mehrere unterschiedliche Beispiele mit unabhängigem Nutzen umfassen. Obwohl jedes von diesen in seiner bevorzugten Form(en) offenbart worden ist, sind seine spezifischen Ausführungen, wie offenbart und hierin illustriert, nicht als im einschränkenden Sinne zu verstehen, weil zahlreiche Varianten möglich sind. Insoweit innerhalb dieser Offenbarung Abschnitte mit Überschriften verwendet werden, dienen diese Überschriften lediglich zu organisatorischen Zwecken. Der Gegenstand der Offenbarung enthält alle neuartigen und nichtnaheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Elemente, Merkmale, Funktionen und/oder hierin offenbarten Eigenschaften. Die folgenden Ansprüche stellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders heraus, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Es können auch andere Kombinationen und Unterkombinationen von Merkmalen, Funktionen, Elementen und/oder Eigenschaften in Anmeldungen beansprucht werden, welche die Priorität dieser oder einer verwandten Anmeldung beanspruchen. Diese Ansprüche, ob mit breiterem, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang zu den ursprünglichen Ansprüchen werden auch so betrachtet, dass sie im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62344911 [0001]
- US 14934024 [0002, 0016]
- US 9101817 [0002, 0013]
