EP4370220A1 - Assistance électrique pour engin de glisse à roulette - Google Patents

Abstract

Un engin de glisse à roulette à assistance électrique (400), comportant au moins deux roulettes (104), qui comporte, de plus : - un moyen de mesure (13, 14) d'une valeur d'une grandeur physique représentative d'un mouvement de l'engin à roulette, - un moyen de détection (15) d'un évènement de propulsion, en fonction d'une valeur d'une grandeur physique représentative du mouvement mesurée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l'engin par un utilisateur et - un moteur (105) configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d'impulsion » après qu'un évènement de propulsion pédestre a été détecté.

Description

ASSISTANCE ÉLECTRIQUE POUR ENGIN DE GLISSE À ROULETTE

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention vise un engin à assistance électrique de glisse à roulette, un module pour engin de glisse à roulette à assistance électrique et un procédé d’assistance électrique pour engin de glisse à roulette. Elle s’applique, notamment, aux engins de glisse à roulettes tels que les skateboards, les rollers, les patins à roulettes et les trottinettes.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

Il existe actuellement plusieurs types de dispositifs à propulsion électrique. Notamment, on a vu se multiplier les trottinettes et les skateboards, par exemple de type « longboard » ou « longskate » à propulsion électrique. Cependant, un utilisateur se positionnant sur un engin à roulettes à propulsion électrique perd toute sensation du sport initialement pratiqué puisqu’il active une manette lui permettant d’avancer sans avoir à fournir le moindre effort physique de propulsion.

On connaît également les vélos à assistance électrique qui permettent d’aider un utilisateur à se maintenir à une vitesse de consigne par action d’un moteur électrique sur une roue en plus des efforts fournis par l’utilisateur. Cependant, les vélos à assistance électrique prennent généralement en compte la vitesse de rotation d’un pédalier et/ou la pression exercée sur les pédales pour en déduire l’énergie à fournir par le moteur. Par ailleurs, les dispositifs mis en oeuvre sur les vélos à assistance électrique sont encombrants étant donné le poids du vélo à déplacer et la taille des roues nécessitant l’application d’un couple important.

Les gyroskate (« hoverboard » en anglais) utilisent un gyromètre, les skateboards électriques une télécommande (parfois un capteur de pression) et les trottinettes une gâchette ou un accélérateur sur le guidon pour déterminer la quantité d’énergie électrique à fournir pour atteindre une certaine vitesse.

On connaît la demande de brevet US 2019/184 265 qui divulgue des rollers à assistance électrique utilisant un capteur d’accélération pour détecter le mouvement de l’utilisateur.

On connaît également la demande de brevet US 2013/282 216 qui divulgue des rollers à assistance électrique utilisant des capteurs de charge ou la détection de mouvement pour déterminer qu’un utilisateur effectue un mouvement de propulsion.

Ces deux méthodes sont lourdes en calcul puisqu’il faut passer par des intégrales et des filtres variés afin de traiter le signal. Elle est aussi coûteuse et encombrante puisqu’il faut ajouter un capteur ou plusieurs capteurs dédiés, par exemple un accéléromètre ou une centrale inertielle, des capteurs de charge ou des capteurs aux pieds et poignets de l’utilisateur.

PRÉSENTATION DE L’INVENTION

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, la présente invention vise, selon un premier aspect, un module pour engin de glisse à roulette à assistance électrique comportant au moins deux roulettes, le module comportant :

- un moyen de mesure d’une tension d’au moins une phase d’un moteur électrique triphasé représentative d’un mouvement de l’engin à roulette,

- le moteur électrique triphasé configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et,

- un moyen de détection d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin par un utilisateur.

Grâce à ces dispositions, l’utilisateur conserve les sensations de poussée pédestre associée à la pratique du sport de glisse, par exemple le roller, le patin à roulettes, le skateboard ou la trottinette tout en ayant une assistance électrique ponctuelle au moment des poussées pédestres effectuées pour gravir des côtes ou parcourir une plus grande distance en fournissant un effort limité.

De plus, il n’est pas nécessaire d’ajouter de capteurs coûteux car les moteurs électriques triphasés présentent un moyen de contrôle de la vitesse et donc un moyen de mesure d’au moins une tension. Le module peut s’affranchir d’un accéléromètre et traiter uniquement les tensions entre les phases de la génératrice pour déterminer si une accélération est nécessaire ou non. Dans des modes de réalisation le moyen de détection compare chaque contre force électromotrice entre chaque phase du moteur et la masse à au moins une tension limite prédéterminée.

Grâce à ces dispositions, comme deux phases du moteur peuvent être nulles simultanément, il est possible, à chaque instant, de déterminer un évènement de propulsion qui correspond à une contre force électromotrice sur au moins une des phases du moteur supérieur à une tension limite prédéterminée.

Dans des modes de réalisation le moyen de détection comporte, de plus, un moyen de détection d’une allure de l’utilisateur en fonction du résultat d’une comparaison entre une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé et plusieurs tensions limites prédéterminées, chaque tension limite prédéterminée étant représentative d’une allure de l’utilisateur.

Grâce à ces dispositions, il est possible de déterminer à quelle allure, autrement dit, quelle vitesse, se déplace un utilisateur à partir d’une même mesure de tension.

Dans des modes de réalisation, le moyen de détection comporte, de plus, un moyen de commande d’un rapport cyclique d’un signal électrique alimentant le moteur électrique triphasé en énergie électrique en fonction de l’allure déterminée.

Grâce à ces dispositions, il est possible d’adapter la puissance fournie au moteur pour assister l’utilisateur lorsqu’un évènement de propulsion est détecté. Dans des modes de réalisation, le module objet de la présente invention comporte, de plus, un moyen de commande d’une durée d’impulsion en fonction de l’allure déterminée.

Grâce à ces dispositions, la durée d’impulsion peut être adaptée à l’allure de l’utilisateur. En effet, l’utilisateur allant vite pose moins longtemps son pied au sol lors d’un évènement de propulsion et la durée de propulsion doit donc être adaptée en conséquence.

Dans des modes de réalisation, le moyen de détection est configuré pour détecter un évènement de freinage en fonction d’une valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé et d’au moins une valeur limite prédéterminée négative appelée « dérivée limite prédéterminée ».

Dans des modes de réalisation, un moyen d’activation d’un frein moteur lorsque la valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé est inférieure à au moins une dérivée limite prédéterminée.

Grâce à ces dispositions, un frein moteur peut être activé pour assister l’utilisateur dans son effort de freinage.

Dans des modes de réalisation, le module objet de la présente invention comporte :

- un deuxième moyen de mesure d’une valeur d’une grandeur physique représentative d’un mouvement comportant un moyen de mesure d’un changement angulaire configuré pour mesurer une valeur d’une grandeur physique représentative d’une inclinaison de l’engin, et dans lequel

- le moyen de détection comporte un moyen de détermination d’une augmentation ou d’une diminution de l’inclinaison mesurée et

- ledit engin comporte un moyen d’inhibition du moteur en fonction de la valeur d’inclinaison mesurée.

Grâce à ces dispositions, l’assistance électrique est désactivée lorsque l’utilisateur est en descente ce qui évite de provoquer une vitesse excessive et dangereuse de l’utilisateur.

Dans des modes de réalisation, l’engin est un roller ou un patin à roulettes, qui comporte, de plus :

- un moyen de calcul d’au moins une différence angulaire,

- un moyen de détection d’un évènement de freinage, représentatif d’un freinage de l’utilisateur, comportant un moyen de comparaison de la différence angulaire avec une valeur angulaire limite prédéterminée, l’évènement de freinage étant détecté lorsque le changement angulaire est supérieur à une valeur angulaire limite prédéterminée.

Grâce à ces dispositions, les actions du moteur sont adaptées aux mouvements de l’utilisateur.

Dans des modes de réalisation, une vitesse d’entrainement du moteur est diminuée lorsqu’un évènement de freinage est détecté.

Grâce à ces dispositions, le moteur fournit une assistance au freinage à l’utilisateur. Dans des modes de réalisation, l’engin objet de la présente invention comporte une source d’alimentation en énergie électrique autonome configurée pour alimenter le moteur, le moteur comportant au moins une génératrice configurée pour générer de l’énergie électrique, la source d’alimentation électrique autonome étant chargée par l’énergie électrique produite.

Grâce à ces dispositions, la source d’alimentation est chargée en descente. Dans le cas de rollers et de patins à roulettes, la source d’alimentation électrique positionnée sur un patin ou roller fixé à un pied de l’utilisateur peut être rechargée lorsque le patin à roulettes ou roller fixé à l’autre pied est en contact avec le sol.

Dans des modes de réalisation, la durée d’impulsion est inférieure à deux secondes et préférentiellement inférieure à une seconde.

Grâce à ces dispositions, l’assistance électrique provoque bien une aide pour avancer, mais non une propulsion continue.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un engin de glisse à roulette à assistance électrique, comportant au moins deux roulettes et un module objet de la présente invention.

Les buts, avantages et caractéristiques particulières de l’engin objet de la présente invention étant similaires à ceux du module objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.

Dans des modes de réalisation, la présente invention vise une paire d’engins objet de la présente invention, dans lequel chaque engin est un roller ou un patin à roulettes et un évènement de propulsion étant détecté lorsque la tension mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée sur un seul des engins de la paire.

Grâce à ces dispositions, on évite de confondre une propulsion avec le fait de maintenir ses pieds aux sols en descente, par exemple.

Dans des modes de réalisation, chaque engin comporte un moyen de communication avec l’autre engin configuré pour communiquer la tension mesurée par l’engin comportant le moyen de communication et/ou lorsque la tension mesurée par l’engin comportant le moyen de communication est supérieure à la tension limite prédéterminée.

Grâce à ces dispositions, un seul des engins peut comporter les moyens de comparaison ou il est possible de communiquer uniquement quand la tension mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée pour limiter l’utilisation d’énergie.

Dans des modes de réalisation, au moins un moyen de détection d’un engin est configuré pour détecter un évènement de descente ou de roue libre en fonction, pour chaque engin de la paire :

- d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée et

- d’un signe de la dérivée de la tension de ladite phase du moteur triphasé. Grâce à ces dispositions, toujours à partir d’une même mesure de tension, il est possible de déterminer si l’utilisateur est en descente ou en roue libre, sans qu’un capteur additionnel soit nécessaire.

Dans des modes de réalisation, le moyen de détection 15 est configuré pour détecter un évènement de roue libre lorsque la valeur de la dérivée de la tenson de ladite phase est inférieure à la « dérivée limite prédéterminée ».

Grâce à ces dispositions, il est possible de déterminer si l’utilisateur est en freinage ou en roue libre, sans qu’un capteur additionnel soit nécessaire.

Selon un troisième aspect, la présente invention vise un procédé d’assistance électrique pour engin de glisse à roulette comportant au moins deux roulettes, qui comporte :

- une étape de mesure d’une tension d’au moins une phase d’un moteur électrique triphasé représentative d’un mouvement de l’engin à roulette,

- une étape de motorisation configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et,

- une étape de détection d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin par un utilisateur.

Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du module objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier de l’engin, du module et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

La figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier d’un engin objet de la présente invention,

La figure 2 représente, schématiquement, une courbe représentative de l’accélération de l’engin objet de la présente invention selon l’axe de déplacement en fonction du temps,

La figure 3 représente, schématiquement, une courbe représentative de l’accélération d’un roller ou un patin à roulettes objet de la présente invention selon l’axe latéral en fonction du temps,

La figure 4 représente, schématiquement, une courbe représentative de la vitesse de l’engin objet de la présente invention en comparaison avec la vitesse d’un engin sans assistance électrique et la vitesse d’un engin à propulsion électrique en fonction du temps,

La figure 5 représente, schématiquement, le mode d’alimentation du moteur en fonction des évènements détectés,

La figure 6 représente, schématiquement et en perspective, un premier mode de réalisation particulier d’un patin à roulettes objet de la présente invention,

La figure 7 représente, schématiquement et en perspective, un premier mode de réalisation particulier d’un skateboard objet de la présente invention,

La figure 8 représente, schématiquement et en perspective, un premier mode de réalisation particulier d’une trottinette objet de la présente invention,

La figure 9 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier d’une paire de rollers et un terminal portable communiquant objet de la présente invention,

La figure 10 représente, schématiquement, une courbe représentative de la tension du courant électrique produit entre une phase du moteur et la masse en fonction du temps, La figure 11 représente, schématiquement et sous forme de logigramme, une succession d’étapes d’un mode de réalisation particulier d’un procédé objet de la présente invention, et

La figure 12 représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier d’un engin objet de la présente invention.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION

La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.

Dans la suite de la description on appelle :

- « avant » ou « antérieure » ce qui se trouve à gauche de la figure 1 et à droite des figures

6 et 8,

- « arrière » ou « postérieure » ce qui se trouve à droite de la figure 1 , et à gauche des figures

6 et 8,

- « gauche » ce qui se trouve au premier plan de la figure 1 et à l’arrière-plan des figures 6 et 8,

- « droit » ce qui se trouve à l’arrière-plan de la figure 1 et au premier plan des figures 6 et 8,

- « latéral » ou « côté » ce qui peut être à droite ou à gauche.

Ces orientations correspondent aux orientations par rapport à un utilisateur positionné sur les engins représentés en figures 1 , 6 et 8, en position d’utilisation.

On appelle « propulsion pédestre » un geste effectué avec le pied de l’utilisateur pour faire se mouvoir l’engin dans une direction donnée appelée « axe de déplacement ». La propulsion pédestre dans le cadre d’un skateboard ou d’une trottinette est, par exemple, un pied s’appuyant sur le sol pour le repousser et avancer dans la direction donnée, l’autre pied étant sur la trottinette ou le skateboard.

Dans le cadre de rollers ou de patins à roulettes, la propulsion pédestre correspond à un mouvement d’appui sur un roller ou un patin à roulettes, formant un angle inférieur à 90° avec l’axe de déplacement, puis sur l’autre. Les pieds forment un « V » de manière connue de l’homme du métier.

Les méthodes pour se mouvoir à roller en se propulsant à l’aide d’un pied sur les engins à roulettes sont connues de l’homme du métier. Ces méthodes utilisent des propulsions pédestres, c’est-à-dire au moyen d’un pied repoussant le sol.

On définit un repère orthogonal comportant l’axe de déplacement 100, un axe perpendiculaire à l’axe de déplacement et parallèle à l’axe de rotation des roulettes 101 appelé « axe latéral » et un axe perpendiculaire à l’axe de déplacement et à l’axe latéral appelé « axe vertical » 102. On rappelle ici que quels que soient le nombre et l’agencement de roulettes d’un engin à roulette les axes de rotation des roulettes sont parallèles. Quel que soit le type d’engin, les axes sont les mêmes. Le repère est donc représenté en figures 1 , 6, 7 et 8.

On rappelle qu’un engin de glisse à roulettes est un engin muni de roulettes permettant de pratiquer des sports de glisse. Les engins de glisse à roulettes sont les trottinettes, les rollers, les skateboards, les patins à roulettes. Ne sont pas considérés comme des engins de glisse, les vélos et les vélos de motocross (d’acronyme « BMX »). Les engins de glisse à roulette présentent des roulettes de diamètre généralement compris entre 80mm et 200mm.

On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.

On observe, sur la figure 1, qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation de l’engin de sport à roulette 20 à assistance électrique objet de la présente invention.

L’engin 20 est un roller (ou « in-line skate » en anglais). Le roller 20 comporte au moins deux roulettes, 104,21 et/ou 22, d’axes de rotation parallèles et différents. Dans le mode de réalisation représenté, le roller 20 comporte trois roulettes, 104, 21 et/ou 22 dont les axes de rotation sont parallèles et équidistants. Les roulettes sont alignées de manière connue de l’homme du métier selon un axe parallèle à l’axe de déplacement. Dans des variantes (non représentées), le roller 20 comporte quatre roulettes.

Le roller 20 comporte un châssis 23 auquel sont fixées les roulettes, 104, 21 et/ou 22. Le châssis 23 comporte également un plateau de réception d’une chaussure ou du pied d’un utilisateur et des moyens de fixation, 24, 25, 26, 27 et/ou 28, d’une chaussure ou d’un pied d’un utilisateur.

Préférentiellement, les moyens de fixation, 24, 25, 26, 27 et/ou 28, comportent deux parties 24 et 25 dont au moins une est mobile en translation selon l’axe de déplacement 100 par rapport au châssis 23. On appelle la partie 25 « partie postérieure », car elle est configurée pour être positionnée en contact avec le talon d’une chaussure ou d’un pied et la partie 24, « partie antérieure », car elle est configurée pour être positionnée au niveau des orteils ou du bout de la chaussure abritant les orteils. Ces modes de réalisation permettent d’adapter le roller à toutes dimensions de chaussures et de pieds. Par exemple, au moins une partie, 24 ou 25, est fixée au châssis au moyen d’une liaison glissière d’axe parallèle à l’axe de déplacement, dont des modes de réalisation sont connus de l’homme du métier. Préférentiellement, la partie postérieure 25 est mobile par rapport au châssis 23.

Préférentiellement, les deux parties, 24 et 25, du moyen de fixations sont reliées par un ressort de rappel (non représenté) configuré pour rapprocher les parties 24 et 25 dans l’axe de la liaison glissière. L’utilisateur peut donc positionner une chaussure ou un pied entre les deux parties et le ressort rapproche chaque partie 24 et 25 pour entrer en contact avec le talon d’une part et le bout des orteils ou la partie de la chaussure abritant le bout des orteils d’autre part.

Préférentiellement, la partie antérieure 24 comporte une butée à l’extrémité la plus éloignée de la partie postérieure selon l’axe de la liaison glissière et la partie postérieure 25 comporte une butée à l’extrémité la plus éloignée de la partie antérieure selon l’axe de la liaison glissière, les butées permettent de s’assurer que la chaussure et/ou le pied restent maintenus, comme dans un étau, par les deux parties, 24 et 25, du moyen de fixation.

Dans des modes de réalisation, la partie antérieure 24 comporte une attache 27 s’étendant de manière opposée aux roulettes configurée pour entourer la chaussure ou le pied de l’utilisateur. L’attache 27 comporte, par exemple, une sangle fixée d’un côté de la partie antérieure 24 s’insérant dans un cliquet attaché de l’autre côté de la partie antérieure 24 de manière connue de l’homme du métier.

Dans des modes de réalisation, la partie postérieure 25 comporte une attache 28 s’étendant de manière opposée aux roulettes configurée pour entourer au moins partiellement la cheville d’un utilisateur. L’attache 28 comporte, par exemple, une sangle fixée d’un côté de la partie postérieure

25 s’insérant dans un cliquet attaché de l’autre côté de la partie postérieure 25 de manière connue de l’homme du métier.

Préférentiellement, la partie postérieure 25 comporte un appui 26 configuré pour recevoir la cheville de l’utilisateur. L’attache 28 est préférentiellement positionnée en opposition avec l’appui

26 pour enserrer la cheville de l’utilisateur. Ces modes de réalisation permettent d’éviter des blessures à la cheville en cas de chute, par exemple.

Le roller 20 comporte un module d’assistance électrique 103 qui comporte :

- un moyen de mesure, 13 ou 14, d’une valeur d’une grandeur physique représentative d’un mouvement de l’engin 20 à roulette, 104, 21 et/ou 22,

- un moteur électrique triphasé 105 configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette 104 pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et,

- un moyen de détection 15 d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin 20 par un utilisateur. Dans des modes de réalisation, le module 103 est amovible. En d’autres termes, le module

103 peut être vendu séparément de l’engin, 20, 60, 70 et/ou 80. Le module 103 peut faire partie d’un kit comportant également une source d’alimentation électrique autonome 19, et un moyen de fixation de la source d’alimentation électrique autonome 19 à l’engin, 20, 400, 60, 70, et/ou 80.

Préférentiellement, le module 103 est intégré à une roulette 104.

Préférentiellement, comme représenté en figure 12, le moteur 105 est intégré à une roulette 104, les autres moyens 403 sont connectés au moteur 105 par un câble. Les autres moyens 403 sont tout moyen non intégré au moteur ou à la roulette 19 du module 103 décrits ci-dessus ou ci- dessous. Lesdits autres moyens 403 et la source d’alimentation électrique autonome 19 peuvent être intégrés à une sacoche. Ces modes de réalisation permettent d’améliorer la compacité du dispositif et de diminuer le poids de chaque engin puisque la source d’alimentation autonome est déportée. Dans ces modes de réalisation, le module 103 est vendu en kit comportant au moins une roulette 104, une source d’alimentation électrique autonome 19 et lesdits autres moyens, notamment le moyen de mesure 13 et le moyen de détection 15, et un câble de connexion par roulette 104.

Dans des modes de réalisation représentés en figure 12, l’engin 400 est un roller et la roulette

104 comportant le moteur 105 est fixé à une platine 402 configurée pour être compatible avec tout type de chaussure 401 roller 400.

Le moteur 105 est activé pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté. Préférentiellement, la durée d’impulsion est inférieure à deux secondes et encore plus préférentiellement inférieure à une seconde. Par exemple, la durée d’impulsion est de 500ms. La durée d’impulsion peut être mémorisée dans la mémoire.

Dans des modes de réalisation, la durée d’impulsion est adaptée suite à l’application d’un algorithme d’apprentissage automatique ou suivant une commande d’adaptation émise par le module 103. Dans des variantes, la commande d’adaptation est reçue par le module 103 au travers d’un moyen de communication.

Préférentiellement, le moteur électrique triphasé 105 est un moteur sans balais ou autrement appelé « machine synchrone autopilotée à aimants permanents ». Un tel type de moteur ne contient aucun collecteur tournant et donc pas de balais. Par contre un moyen de commande assure la commutation du courant dans les enroulements statoriques. Préférentiellement, le moyen de commande est intégré au moteur de manière connue de l’homme du métier.

On rappelle ici qu’un moteur électrique triphasé est un moteur électrique comportant trois aimants permanents et dont l’alimentation est effectuée par un courant électrique triphasé.

On rappelle également que tout moteur produit une force électromotrice (d’acronyme « FEM »). La FEM fait référence à la tension générée par un moteur en rotation. La mesure de cette tension afin de déterminer la vitesse de rotation d'un moteur est appelée contre force électromotrice (d’acronyme « BEMF »), car la tension a tendance à "repousser" le circuit qui alimente les enroulements du moteur en courant.

Un moteur électrique convertit une énergie électrique en énergie mécanique. Inversement, un générateur électrique prend de l'énergie mécanique et la convertit en énergie électrique. La plupart des moteurs peuvent être des générateurs en faisant simplement tourner le moteur.

Les inventeurs ont remarqué qu’il est possible d’utiliser la mesure de la force contre- électromotrice pour le contrôle du mouvement du moteur, en exploitant le concept selon lequel un moteur est également un générateur. La tension observée lorsque le moteur tourne est directement proportionnelle à sa vitesse de rotation et aux propriétés physiques du moteur. Ainsi, la vitesse de rotation du moteur peut être calculée sans codeur optique ou autre forme de retour actif.

Un moteur 105 fonctionnant également en génératrice peut avoir deux modes de fonctionnement :

- Moteur : qui consomme de l’énergie électrique en appliquant une tension par modulation de largeur d’impulsion,

- Générateur : qui génère de l’énergie électrique ce qui implique l’apparition d’une tension entre ses phases et entre chaque phase et la masse, cette tension s’appelle la contre force électromotrice (« Back Electro-Motive Force » d’acronyme « BEMF » en anglais.

Comme illustré en figure 10, lorsque l’utilisateur patine, une contre force électromotrice 201 est générée aux bornes de la génératrice 105. Avant que l’utilisateur patine, le moteur est en roue libre et n’est pas commandé pour tourner. Une fois que l’utilisateur patine, le moteur passe en mode générateur et génère une tension 201 .

Dans le moteur électrique triphasé 105, il est possible de mesurer la tension aux bornes de chaque phase, d’une part, et d’une masse, d’autre part. Ainsi, pour chacune des phases, il est possible de détecter une BEMF.

Dans des modes de réalisation, le moyen de mesure 13 mesure au moins une valeur représentative d’une tension, le moyen de détection 15 comportant un moyen de comparaison 16 de la tension 201 mesurée avec une tenson limite prédéterminée 202, l’évènement de propulsion étant détecté lorsque la tension mesurée 201 est supérieure à au moins une tension limite prédéterminée 202.

Quand la tension 201 dépasse une tension limite prédéterminée 202, le moteur 105 est commandé pour tourner à une vitesse prédéterminée pendant une durée d’impulsion. Dans des modes de réalisation, la vitesse est proportionnelle à la tension appliquée aux bornes du moteur.

Le moteur ne doit pas tourner indéfiniment, car c’est le principe de l’assistance électrique et non de la propulsion électrique. Le moteur électrique triphasé 105 est alimenté en énergie électrique unique dans les phases d’efforts, pour accompagner l’utilisateur et l’aider à réduire l’effort nécessaire pour accélérer. Ainsi, une fois la vitesse ou l’allure souhaitée atteinte il n’y a plus de raison de faire tourner le moteur en mode moteur. Le moteur passe donc en roue libre dès la fin de la durée d’impulsion. Préférentiellement, la tension 201 comparée à la tension limite prédéterminée 202 est la BEMF entre chaque phase du moteur et la masse.

Dans les modes de réalisation dans lesquels le moteur 105 est un moteur sans balais (« brushless » en anglais), la BEMF est calculée entre chaque phase du moteur et la masse. On rappelle qu’un moteur sans balais comporte au moins trois phases. Étant donnée la rotation du moteur 105, les tensions entre chaque phase et la masse ne sont pas nulles simultanément, ce phénomène est connu sous le nom de « coupure à zéro » ou (« zéro Crossing » en anglais). Une différence de potentiel entre une phase et la masse passe d’une valeur positive à une valeur négative et donc par une valeur nulle. Le passage à la valeur nulle est détecté par des moyens de commande de la vitesse de rotation du moteur électrique et puis traité pour choisir sur quelle phase une tension doit être appliquée. Plusieurs phases peuvent présenter une tension nulle simultanément. L’utilisation de la tension produite par chaque phase permet d’éviter de détecter un évènement de propulsion alors qu’aucun mouvement de propulsion n’a été effectué puisque chaque phase passe alternativement à une valeur nulle. En d’autres termes, on peut déterminer la position du rotor du moteur, si ladite position change constamment, les tensions entre chaque phase et la masse passent alternativement à la valeur nulle.

La figure 10 représente, sur l’axe des abscisses : une durée et, sur l’axe des ordonnées : la tension générée par la génératrice.

On observe qu’une tension supérieure à deux volts permet de déterminer une accélération. Sur la figure 10, la tension limite prédéterminée 202 est égale à deux volts. Sur la figure 10, quatre évènements des propulsions sont détectés.

Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte une paire d’engins, chaque engin est un roller 20 ou un patin à roulettes 60 et un évènement de propulsion étant détecté lorsque la tension 201 mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée 202 sur un seul des engins de la paire.

Plus l’utilisateur patine, plus vite il va faire tourner la roulette 104 et donc le moteur électrique triphasé 105 qui se trouve à l’intérieur. Le moteur génère une tension proportionnelle à sa vitesse de rotation. Les inventeurs ont découvert qu’il est donc possible de détecter précisément les mouvements d’accélération/décélération de l’utilisateur sans capteur supplémentaire et en mesurant la tension entre une phase moteur et la masse et notamment en détectant des anomalies.

Préférentiellement, le moyen de détection 15 d’un évènement de propulsion, compare une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé à plusieurs tensions limites prédéterminées, chaque tension limite prédéterminée étant représentative d’une allure de l’utilisateur.

Par exemple, en fixant plusieurs valeurs de tension limite prédéterminées différentes et organisées de manière croissante, il est possible de définir des paliers correspondant à des allures telles que le démarrage, la lenteur, la petite foulée et la grande foulée. Chaque fois que la BEMF dépasse une valeur de tension limite prédéterminée plus élevée que la précédente valeur de tension limite dépassée, on comprend que l’utilisateur souhaite aller encore plus vite et une commande est envoyée au moteur de tourner en conséquence.

La propulsion est associée à la puissance délivrée par le moteur qui est directement proportionnelle à la puissance électrique fournie au moteur électrique triphasé 105.

Quelle que soit la grandeur physique mesurée, lorsque le moteur 105 fonctionne en mode moteur, il consomme de l’énergie électrique en appliquant une tension par modulation de largeur d’impulsion (« Puise Width Modulation » d’acronyme « PWM » en anglais). La modulation par largeur d’impulsion, connue de l’homme du métier, permet en appliquant une succession rapide d'états discrets avec des rapports cycliques choisis, d’obtenir en ne regardant que la valeur moyenne du signal n'importe quelle valeur intermédiaire.

Ainsi, en fonction du rapport cyclique sélectionné pour effectuer la modulation de largeur d’impulsion, il est possible de sélectionner la puissance de fonctionnement du moteur, directement proportionnelle à la valeur moyenne de la tension appliquée à ses bornes.

La tension appliquée entre chaque phase et la masse présente le même rapport cyclique appliqué alternativement.

Préférentiellement, le rapport cyclique est égal à 0,5.

On note que le rapport cyclique et la durée d’impulsion peuvent être adaptés par l’utilisateur, par exemple au moyen d’un terminal portable communicant 91 avec l’engin, 20, 60, 70, et/ou 80.

Dans des modes de réalisation le rapport cyclique et la durée d’impulsion sont déterminés par apprentissage automatique (« machine learning » en anglais) en fonction des données enregistrées en mémoire.

Préférentiellement, le moteur électrique triphasé 105 comporte un moyen de modulation de largeur d’impulsion (non représenté) configuré pour adapter le rapport cyclique du signal représentatif du courant électrique fourni au moteur électrique triphasé 105.

Préférentiellement, chaque tension limite prédéterminée, par exemple 2V, 3V, 4V, 5V est associée à une valeur de rapport cyclique, par exemple 20%, 40%, 60%, 95%, pour que le moteur délivre le niveau de puissance correspondant à l’allure de l’utilisateur délivré ci-dessus. En effet, si la puissance du moteur reste fixe tout au long de l’utilisation, le moteur risque soit de freiner l’utilisateur au-delà d’une certaine vitesse, car le moteur tourne moins vite qu’une roue propulsée par l’utilisateur, soit au contraire de le propulser brutalement au démarrage.

En d’autres termes, le moyen de détection 15 comporte : un moyen de détection 152 d’une allure de l’utilisateur en fonction du résultat d’une comparaison entre une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé 105 et plusieurs tensions limites prédéterminées, chaque tension limite prédéterminée étant représentative d’une allure de l’utilisateur, un moyen de commande 151 d’un rapport cyclique d’un signal électrique alimentant le moteur électrique triphasé 105 en énergie électrique en fonction de l’allure déterminée. Dans des modes de réalisation, le moyen de commande 151 est configuré pour commander une durée d’impulsion en fonction de l’allure déterminée.

Préférentiellement, plus l’allure est élevée, c’est-à-dire plus la tension limite prédéterminée dépassée par la valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé 105 est élevée, plus la durée d’impulsion est faible. En d’autres termes, la durée d’impulsion est une fonction décroissante de l’allure. Ceci permet notamment d’éviter de gêner l’utilisateur dans ses mouvements. Plus l’utilisateur va vite, moins son pied passe de temps au sol pour effectuer la propulsion pédestre. Si le moteur continue de tourner alors que l’utilisateur ne bouge plus, il risque d’être gêné ou même de tomber.

Les inventeurs ont également remarqué que la BEMF peut être utilisée pour déterminer quand activer un frein moteur. Le moyen de détection 15 est alors configuré pour détecter un évènement de freinage en fonction d’une valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé et d’au moins une valeur limite prédéterminée négative appelée « dérivée limite prédéterminée ».

La dérivée d’une tension représente une augmentation ou une diminution de la BEMF. Il est donc possible de détecter une diminution brutale d’au moins une BEMF, par exemple une valeur de BEMF passant de 3V à OV en moins de 200ms représentative d’un élément de freinage. En d’autres termes, lorsqu’une valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé est inférieure à au moins une valeur limite prédéterminée négative appelée « dérivée limite prédéterminée », un évènement de freinage mécanique est détecté, le moteur passe alors en frein moteur pour accompagner l’utilisateur.

Préférentiellement, la valeur de la dérivée de la tension 201 comparée à la valeur de la tension limite prédéterminée 202 est la valeur de la dérivée de la BEMF entre chaque phase du moteur et la masse.

On rappelle ici que pour activer un frein moteur, dans le cadre d’un moteur électrique triphasé 105, le moyen de commande 151 est configuré pour alimenter le moteur de sorte à exercer un couple en sens inverse du couple précédemment exercé.

Dans des modes de réalisation dans lesquels deux rollers 20 ou patins à roulettes 60 sont associés en une paire pour chausser les deux pieds de l’utilisateur, chaque élément de la paire comporte un moteur électrique triphasé 105 qui génère une BEMF par phase.

Préférentiellement, les rollers 20 ou patins à roulettes 60 d’une paire comportent chacun un moyen de communication et sont configurés pour communiquer au moyen du moyen de communication tel que décrit ci-dessous.

Lorsque les deux engins, 20 ou 60, d’une paire communiquent, l’allure et le freinage du patineur peuvent être détectés, mais il est également possible de déterminer si l’utilisateur est au repos en roue libre ou en descente. Le mouvement de patinage d’un utilisateur est alternatif, c’est-à-dire qu’une BEMF 201 d’un pied qui patine est supérieure à une tension limite prédéterminée 202 alors que chaque BEMF de l’autre pied qui ne patine pas reste inférieur à chaque tension limite prédéterminée 202.

Si l’utilisateur décide de s’arrêter de patiner, mais continue avec les chaussures positionnées au sol, une BEMF est alors générée sur chaque chaussure. La BEMF peut devenir supérieure à la tension limite prédéterminée 202, sans pour autant qu’un mouvement de propulsion ait été effectué par l’utilisateur. Donc si chacun des engins de la paire génère une BEMF non nulle, le moteur ne doit pas être mis en fonctionnement et rester en mode génératrice.

Préférentiellement, chaque engin comporte un moyen de communication avec l’autre engin configuré pour communiquer lorsque la tension mesurée de l’engin comportant le moyen de communication et/ou lorsque la tension mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée.

Lorsque, la tension 201 mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée 202 sur les deux engins de la paire, on détecte que l’utilisateur est en descente, ou ne souhaite pas être propulsé et chaque moteur 105 passe en mode génératrice, autrement dit en « roue libre ». On peut ainsi détecter qu’un utilisateur est en descente, et s’affranchir d’un gyroscope ou tout autre moyen de détermination d’un changement angulaire. Cependant, le gyroscope peut permettre plus de précision et notamment de détecter une montée de l’utilisateur.

Lorsqu’une BEMF de chaque pied est supérieure à au moins une tension limite prédéterminée simultanément, cela signifie :

-soit que l’utilisateur est en descente et qu’il accélère continuellement du fait de la gravité et non de sa volonté. L’assistance électrique est alors désactivée et le moteur passe alors en mode génératrice pour recharger les batteries,

- soit que l’utilisateur est en roue libre et qu’il a arrêté de patiner, car il a atteint l’allure souhaitée. Le moteur passe en mode roue libre.

Lorsque l’utilisateur est en descente, la dérivée de la tension correspondant à la BEMF qui est supérieure à la tension limite prédéterminée est positive. Lorsque l’utilisateur est en roue libre, la dérivée de la tension correspondant à la BEMF qui est supérieure à la tension limite prédéterminée est négative.

Le moyen de détection 15 d’un engin, 20 ou 60, d’une paire est alors configuré pour détecter un évènement de descente ou de roue libre en fonction, pour chaque engin de la paire :

- d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée et

- d’un signe de la dérivée de la tension de ladite phase du moteur triphasé.

Préférentiellement, afin de faire la différence entre les évènements de roue libre d’une part, et un évènement de freinage, d’autre part, le moyen de détection 15. Le moyen de détection 15 est configuré pour détecter un évènement de roue libre lorsque la valeur de la dérivée de la tension de ladite phase est inférieure à la valeur de la « dérivée limite prédéterminée ». Le moteur 105 peut comporter une génératrice pour générer de l’énergie électrique. Par exemple, la rotation de la roulette 104 crée un champ magnétique au niveau des aimants du moteur 105 lorsque le moteur est en roue libre, le champ magnétique créé est alors converti en énergie électrique.

Dans le cas de rollers ou de patins à roulettes, ceci est particulièrement avantageux, car une fois la propulsion effectuée sur un pied, l’autre pied est posé au sol, la roulette du premier pied étant laissée en roue libre, une partie de l’énergie ayant servi à la propulsion peut alors être récupérée.

Préférentiellement, une fois la durée d’impulsion terminée, le moteur 105 est en mode roue libre, c’est-à-dire qu’il n’est pas alimenté en énergie électrique.

Préférentiellement, le moteur 105 comporte un régulateur proportionnel, intégral et dérivé (d’acronyme « PID ») afin de s’assurer que quelques soient les perturbations, la vitesse du moteur 105 en sortie, autrement dit la vitesse de la roue 104, soit toujours la même.

Dans des modes de réalisation, le module 103 comporte une source d’alimentation en énergie électrique autonome 19 configurée pour alimenter le moteur 105. Dans les modes de réalisation dans lesquels le moteur 105 comporte une génératrice, la source d’alimentation électrique autonome 19 est chargée par l’énergie électrique produite.

La source d’alimentation électrique autonome 19 est, par exemple, une batterie.

Dans des modes de réalisation, la source d’alimentation électrique autonome 19 comporte un moyen de connexion à un réseau électrique pour charger la source d’alimentation électrique autonome 19.

Dans des modes de réalisation compatibles avec les modes de réalisation reposant sur la mesure d’une ou plusieurs tensions aux bornes du moteur, le moyen de mesure 13 est un accéléromètre configuré pour détecter une accélération de l’engin sur lequel le module 103 est fixé, le roller 20 en ce qui concerne la figure 1 , le patin à roulettes 60 en ce qui concerne la figure 6, le skateboard 70 en ce qui concerne la figure 7 et la trottinette 80 en ce qui concerne la figure 8, selon au moins l’axe de déplacement 100, et éventuellement l’axe latéral 101 et l’axe vertical 102.

Une accélération selon l’axe de déplacement 100, représente un mouvement de l’utilisateur pour se déplacer au moyen de l’engin, 20, 60, 70 et/ou 80. Une accélération selon l’axe latéral 101 peut représenter un virage ou une orientation choisie par l’utilisateur ou encore une chute de l’utilisateur en cas d’accélération soudaine. Une accélération selon l’axe vertical 102 représente, par exemple, une descente de l’engin, 20, 60, 70 et/ou 80, sur une pente, de manière similaire, une baisse d’accélération selon l’axe vertical 102 représente, par exemple, une montée de l’engin sur une pente. Une accélération soudaine selon l’axe vertical 102 peut représenter une chute.

Dans des modes de réalisation, le module 103 comporte un moyen de mesure d’un changement angulaire, tel qu’un gyroscope ou une centrale inertielle 14 configuré pour mesurer une valeur d’une grandeur physique représentative d’une inclinaison de l’engin 20, 60, 70, et/ou 80. Préférentiellement, le moyen de mesure d’un changement angulaire est configuré pour former une redondance et apporter une précision par rapport à la mesure de l’accélération selon l’axe vertical 102.

Préférentiellement, les valeurs mesurées par l’accéléromètre 13 et le moyen de mesure 14 d’un changement angulaire sont enregistrées dans une mémoire (non représentée).

On observe, sur la figure 2, un exemple de signal 30 représentatif d’une accélération selon l’axe de déplacement 100 par un accéléromètre 13. Le signal 30 est représenté dans un repère orthogonal dont l’abscisse 31 représente le temps et l’ordonnée représente la valeur instantanée de l’accélération mesurée par l’accéléromètre 13 selon l’axe de déplacement. On note deux évènements, 33 et 34, correspondant à une propulsion pédestre, dans lesquels l’accélération augmente brutalement.

Le moyen de détection 15, également appelé « détecteur », est préférentiellement un dispositif configuré pour exécuter des actions logiques, tel un microprocesseur exécutant un programme dédié.

Le moyen de détection 15 est configuré pour détecter un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur représentative du mouvement mesurée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin, 20, 60, 70, et/ou 80 par un utilisateur.

Le moyen de détection 15 comporte un moyen de comparaison 16. Le moyen de comparaison 16 peut être connecté à une mémoire (non représentée) dans laquelle est enregistrée au moins une valeur limite prédéterminée.

Le moyen de comparaison 16, également appelé « comparateur », est configuré pour comparer l’accélération selon l’axe de déplacement 100 avec une valeur limite d’accélération prédéterminée. Le moyen de détection 15 détecte l’évènement de propulsion lorsque l’accélération selon l’axe de déplacement 100 est supérieure à la valeur limite d’accélération prédéterminée. Par exemple, la valeur limite d’accélération prédéterminée est de 5m/s².

Dans des modes de réalisation, le moyen de détection 15 comporte un moyen de filtration d’au moins un signal représentatif de la valeur mesurée. Par exemple, un filtre de Kalman peut être appliqué à chaque signal mesuré par le moyen de mesure d’un changement angulaire, et un filtre analogique numérique peut être appliqué à chaque signal représentatif d’une accélération issue de l’accéléromètre 13. Dans ces modes de réalisation, la valeur comparée à la valeur limite d’accélération prédéterminée est la valeur filtrée.

On observe, sur la figure 3, un signal 35 représentatif de l’inclinaison du roller 20 selon l’axe de déplacement. Le signal est représenté dans un repère orthogonal dont l’abscisse 38 représente le temps et l’ordonnée 39 représente un angle. Lorsqu’un utilisateur se déplace à roller ou à patin à roulettes, chaque pied effectue alternativement un mouvement de balancier. Le signal 35 présente donc un aspect périodique.

Sur le graphique représenté en figure 3, on observe également deux signaux 36 et 37 représentants l’application de filtres au signal 35. Le signal 37 représente l’application d’un filtre de Kalman au signal 35. Le signal 36 représente l’application d’un filtre exponentiel au signal 35 qui agit comme un filtre passe-bas.

Bien entendu, le module 103 peut comporter un moyen de mesure d’une valeur d’une accélération et/ou un moyen de mesure d’une valeur d’une tension. Les modes de réalisation décrits ci-dessus et ci-dessous ne sont pas incompatibles.

Dans des modes de réalisation, le module 103 comporte au moins un moyen de mesure 29 d’une valeur d’une grandeur physique représentative d’une vitesse de rotation d’au moins une roulette 104.

Dans des modes de réalisation, le moyen de mesure 29 d’une valeur d’une grandeur physique représentative d’une vitesse de rotation d’au moins une roulette 104 est l’accéléromètre 13 et/ou le moyen de mesure d’une tension 13, la valeur mesurée selon l’axe de déplacement permettant de calculer la vitesse selon l’axe de déplacement et donc la vitesse de rotation de la roulette.

Le moteur 105 est configuré pour entraîner en rotation au moins une roulette 104 pendant la durée d’impulsion après qu’un évènement de propulsion a été détecté à une vitesse supérieure ou égale à la vitesse de rotation mesurée et/ou inférieure ou égale à cent cinquante pour cent de la vitesse de rotation mesurée.

Dans des modes de réalisation, la vitesse de rotation mesurée correspond à la vitesse instantanée au moment de la détection d’un évènement de propulsion.

On observe, en figure 4, une courbe représentative de la vitesse 40 de l’engin objet de la présente invention en comparaison avec la vitesse 41 d’un engin sans assistance électrique et la vitesse d’un engin à propulsion électrique 42 en fonction du temps. Les différentes courbes sont représentées dans un repère orthogonal dans lequel l’abscisse représente le temps et l’ordonnée représente la vitesse.

On remarque que la courbe représentative de la vitesse d’un engin à propulsion électrique 42 est une courbe constante qui dépend de la valeur de consigne donnée par l’utilisateur. On remarque que les courbes représentatives de la vitesse d’un engin sans assistance électrique 41 et avec assistance électrique 40 présentent des oscillations, chaque maximum local suivant un évènement de propulsion pédestre. Les sensations de l’utilisateur d’un module d’assistance électrique 103 éprouvent donc les mêmes sensations de poussée que sans module d’assistance électrique 103, mais en fournissant moins d’efforts, car la propulsion pédestre est moins récurrente.

Préférentiellement, le module 10 comporte un moyen d’inhibition 17 du moteur 105 configuré pour que la roue 104 fonctionne en roue libre, c’est-à-dire que le moteur ne produit pas de freinage ni d’accélération.

Dans des modes de réalisation, le moyen de détection 15 comporte un moyen de détermination 18 d’une augmentation ou d’une diminution d’inclinaison mesurée. Le moyen de détermination 18 peut comparer des valeurs d’inclinaison mesurées ou encore mesurer un angle dans le plan comportant l’axe de déplacement 100 et l’axe vertical 102. Une descente ou une montée peut alors être déterminée.

Dans des modes de réalisation, lorsqu’une descente est déterminée, le moteur 105 fonctionne en mode roue libre. Lorsque le moteur 105 est équipé d’une génératrice, le moteur 105 peut accumuler l’énergie générée par la rotation de la roulette 104 en descente.

Dans d’autres modes de réalisation, l’énergie générée par la rotation de la roulette 104 en descente est immédiatement utilisée pour freiner le moteur. Ces modes de réalisation permettent à l’utilisateur de rester en contrôle de l’engin 20, 60, 70 et/ou 80.

Lorsqu’une montée est détectée, le moteur 105 fournit un couple plus important pour limiter les efforts fournis par l’utilisateur. Par exemple, le rapport cyclique appliqué aux bornes du moteur 105 peut être automatiquement augmenté pour que le couple soit plus important.

Dans les modes de réalisation représentés en figures 2 et 6, représentant un roller 20 ou un patin à roulettes 60, le moyen de mesure d’un changement angulaire est configuré pour mesurer une valeur d’une grandeur physique représentative d’une inclinaison. L’inclinaison est par exemple réalisée dans le plan comportant l’axe de déplacement 100 et l’axe vertical 102.

Le roller 20 ou le patin à roulettes 60 comporte de plus un moyen de détection 15 d’un évènement de freinage, représentatif d’un freinage de l’utilisateur, comportant un moyen de calcul 16 d’au moins une différence angulaire et de comparaison 16 de la différence angulaire avec une valeur limite angulaire prédéterminée, l’évènement de freinage étant détecté lorsque le changement angulaire est supérieur à la valeur limite angulaire prédéterminée.

Lorsqu’un évènement de freinage est détecté, une vitesse d’entrainement du moteur est diminuée, la roue 104 est donc freinée.

Préférentiellement, deux rollers 20 ou patins à roulettes 60 sont associés en une paire pour chausser les deux pieds de l’utilisateur. Dans des modes de réalisation, en fonction de l’engin de la paire qui détecte le changement angulaire, un freinage mécanique ou électrique peut être détecté.

Dans des modes de réalisation, le moyen de calcul est configuré pour calculer :

- une différence angulaire entre l’inclinaison d’un des deux rollers 20 ou patin à roulettes 60 avec l’inclinaison de l’autre roller 20 ou patin à roulettes 60 de la paire et/ou

- une différence angulaire entre une inclinaison à un instant et une inclinaison à un instant postérieur, par exemple 500ms après.

Dans des modes de réalisation (non représentés), chaque roller 20 ou patin à roulettes 60, comporte un capteur de pression, un moyen de comparaison de la pression captée avec une pression limite prédéterminée, un évènement de freinage étant détecté lorsque la pression captée est inférieure à la pression limite prédéterminée pour un seul des rollers 20 ou patins à roulettes 60 de la paire et lorsque la tension mesurée sur chaque roller 20 ou patins à roulettes 60 de la paire est sensiblement égale. En effet, en soulevant une partie d’un pied, pour exercer ou simuler un freinage mécanique, la pression est modifiée. En fonction du pied levé, un freinage mécanique ou électrique est exercé. Ainsi, l’utilisateur a le choix entre le frein mécanique et le frein électrique. Le frein mécanique est, par exemple, un tampon plastique, en silicone ou en caoutchouc connu de l’homme du métier, qui freine par friction contre le sol. Pour un roller 20, le frein mécanique est habituellement placé à l’arrière du roller 20. Pour un patin à roulettes 60, le frein mécanique est habituellement placé à l’avant du patin à roulettes 60.

Par exemple :

- pour actionner le frein mécanique, il suffit de lever l’avant du roller 20 positionné sur le pied droit, le tampon surélevé en temps normal, frotte alors contre le sol,

- pour actionner le frein électrique, l’utilisateur lève l’avant du roller 20 positionné sur le pied gauche, le frein moteur est alors actionné en exerçant un couple moteur dans le sens de rotation inverse du mouvement et

- lorsqu’un changement angulaire sensiblement de mêmes valeurs est détecté sur les deux rollers 20 de la paire, on considère que l’utilisateur est en montée.

Les différents modes de fonctionnement du moteur 105 sont illustrés en figure 5. La figure 5 représente la courbe 50 représentative de la vitesse d’un engin 20, 60, 70 et/ou 80, en fonction du temps. La courbe 50 est représentée dans un repère orthogonal dont l’abscisse 51 représente le temps et l’ordonnée 52 représente la valeur de la vitesse.

Des traits verticaux, 53 à 57, en pointillés représentent des évènements détectés. Les intitulés représentent un mode de fonctionnement du moteur en fonction de l’évènement détecté.

Par ordre chronologique, les évènements sont :

- la détection d’une propulsion pédestre 53,

- la mise en fonctionnement du moteur pendant la durée d’impulsion se terminant à l’évènement 54,

- la détermination d’un déplacement en descente 55,

- la détection d’un évènement de freinage 56 et

- la détection d’une chute 57.

Pendant la durée entre les évènements 53 et 54, le moteur 105 est activé et assiste l’utilisateur. Puis, la durée d’impulsion étant écoulée, le moteur 105 est en roue libre. Le gyroscope détecte que l’engin, 20, 60, 70, et/ou 80, est en descente 55 et le moteur 105 fonctionne en génératrice. L’utilisateur freine 56 et la vitesse est donc diminuée. Enfin, une chute 57 de l’utilisateur est détectée, le moteur est alors inhibé et fonctionne en roue libre.

Dans des modes de réalisation (non représentés), le module comporte un interrupteur d’activation ou de désactivation du module.

Dans des modes de réalisation (non représentés), le module comporte un moyen de communication sans fil, telles la norme Bluetooth (marque déposée) ou la norme IEEE 802.11 dite « Wi-Fi ». Le moyen de mise en œuvre de cette technologie est, par exemple, une antenne reliée à un microcontrôleur configuré pour commander au fonctionnement de l’antenne. On observe, en figure 9 une paire de rollers, 20-1 et 20-2, et/ou 400-1 et 400-2, objets de la présente invention. Chaque roller, 20-1 , 20-2, 400-1 et/ou 400-2, est équipé d’un moyen de communication sans fil.

La vitesse des moteurs sur les rollers, 20-1 et 20-2, et/ou 400-1 et 400-2, n’a pas besoin d’être synchronisée. On peut identifier trois exemples de cas de figure où les rollers, 20-1 et 20-2, et/ou 400-1 et 400-2, communiquent :

- en descente, pour vérifier qu’on détecte bien le même angle négatif sur les deux rollers, ou lorsque la tension 201 est supérieure à la tension limite prédéterminée 202 sur les deux rollers, 20- 1 et 20-2, et/ou 400-1 et 400-2,

- au freinage pour vérifier si l’on est dans le cas d’un freinage mécanique ou électrique,

- pour communiquer les statistiques telles que la distance parcourue, l’autonomie de chaque roller, 20-1 et 20-2, et/ou 400-1 et 400-2, à un terminal portable communicant 91. Les informations relevées sur l’un des rollers, 20-1 et/ou 400-1 , sont transmises à l’autre roller, 20-2 et/ou 400-2, qui les compile avec les informations relevées et les communique au terminal portable communicant 91.

Dans des modes de réalisation, chaque engin, 20, 60, 70 et/ou 80 peut comporter un moyen de communication avec un terminal portable communiquant 91 .

Le terminal portable communicant 91 peut être un ordiphone, une tablette numérique ou une montre connectée, par exemple.

Dans des modes de réalisation, le terminal portable communicant 91 peut comporter un moyen de commande du module. Par exemple, le terminal portable communicant 91 peut comporter les commandes suivantes :

- commande du rapport cyclique de la tension appliquée aux bornes du moteur 105, pour modifier le couple appliqué et donc la force de propulsion,

- commande de chaque valeur limite prédéterminée, pour modifier la sensibilité du dispositif à détecter un évènement de propulsion, de freinage, de chute, une montée ou une descente et/ou

- commande de la durée d’impulsion, pour que l’utilisateur fournisse plus ou moins d’effort.

Dans des modes de réalisation, pour chaque valeur limite prédéterminée, le rapport cyclique de la tension appliquée aux bornes du moteur 105 et la durée d’impulsion sont adaptés en fonction des données reçues correspondant à des situations par apprentissage automatique.

On observe en figure 11 , une succession d’étapes d’un mode de réalisation particulier d’un procédé d’assistance électrique 300 pour engin de glisse à roulette 20, 60, 70 et/ou 80, comportant au moins deux roulettes 104, 21 et/ou 22, qui comporte :

- une étape de mesure 301 d’une tension d’au moins une phase d’un moteur électrique triphasé représentative d’un mouvement de l’engin à roulette,

- une étape de motorisation 302 configurée pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et, - une étape de détection 304 d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin par un utilisateur. Préférentiellement, les moyens des engins, 20, 60, 70, et/ou 80, sont configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé 300 et leurs modes de réalisation tels qu’exposés ci-dessus et le procédé 300 ainsi que ses différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre par les moyens des engins, 20, 60, 70, et/ou 80.

Préférentiellement, les étapes du procédé 300 sont réalisées par un programme informatique comportant un ensemble d'instructions exécutées par un microcontrôleur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Module (103) pour engin de glisse à roulette (20, 60, 70, 80) à assistance électrique comportant au moins deux roulettes (104), le module comportant :

- un moyen de mesure (13, 14) d’une tension d’au moins une phase d’un moteur électrique triphasé représentative d’un mouvement de l’engin à roulette,

- le moteur électrique triphasé (105) configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et,

- un moyen de détection (15) d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin par un utilisateur.

2. Module (103) selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de détection (15) compare chaque contre force électromotrice entre chaque phase du moteur et la masse à au moins une tension limite prédéterminée.

3. Module (103) selon l’une des revendications 1 ou 2, le moyen de détection (15) comporte, de plus, un moyen de détection (152) d’une allure de l’utilisateur en fonction du résultat d’une comparaison entre une valeur de tension d’au moins une phase du moteur triphasé (105) et plusieurs tensions limites prédéterminées, chaque tension limite prédéterminée étant représentative d’une allure de l’utilisateur.

4. Module (103) selon la revendication 3, dans lequel le moyen de détection (15) comporte, de plus, un moyen de commande (151) d’un rapport cyclique d’un signal électrique alimentant le moteur électrique triphasé (105) en énergie électrique en fonction de l’allure déterminée.

5. Module (103) selon l’une des revendications 3 ou 4, qui comporte un moyen de commande d’une durée d’impulsion en fonction de l’allure déterminée.

6. Module (103) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le moyen de détection (15) est configuré pour détecter un évènement de freinage en fonction d’une valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé et d’au moins une valeur limite prédéterminée négative appelée « dérivée limite prédéterminée ».

7. Module (103) selon la revendication 6, qui comporte un moyen d’activation d’un frein moteur lorsque la valeur de la dérivée de la tension d’au moins une phase du moteur triphasé est inférieure à au moins une dérivée limite prédéterminée.

8. Module (103) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte :

- un deuxième moyen de mesure d’une valeur d’une grandeur physique représentative d’un mouvement comportant un moyen de mesure d’un changement angulaire (14) configuré pour mesurer une valeur d’une grandeur physique représentative d’une inclinaison de l’engin, et dans lequel

- le moyen de détection (15) comporte un moyen de détermination d’une augmentation ou d’une diminution de l’inclinaison mesurée et

- ledit engin comporte un moyen d’inhibition (17) du moteur en fonction de la valeur de l’inclinaison mesurée.

9. Module (103) selon la revendication 8, dans lequel l’engin est un roller (20) ou un patin à roulettes (60), qui comporte de plus :

- un moyen de calcul d’au moins une différence angulaire,

- un moyen de détection (15) d’un évènement de freinage, représentatif d’un freinage de l’utilisateur, comportant un moyen de comparaison (16) de la différence angulaire avec une valeur angulaire limite prédéterminée, l’évènement de freinage étant détecté lorsque le changement angulaire est supérieur à la valeur angulaire limite prédéterminée.

10. Module (103) selon la revendication 9, dans lequel une vitesse d’entrainement du moteur (105) est diminuée lorsqu’un évènement de freinage est détecté.

11. Module (103) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel la durée d’impulsion est inférieure à deux secondes et préférentiellement inférieure à une seconde.

12. Engin de glisse à roulette à assistance électrique (20, 400, 60, 70, 80), comportant au moins deux roulettes (104), comportant un module selon l’une des revendications 1 à 11.

13. Paire d’engins (20, 40, 60), chaque engin étant selon la revendication 12, dans lequel chaque engin est un roller (20) ou un patin à roulettes (60) et un évènement de propulsion étant détecté lorsque la tension mesurée est supérieure à la tension limite prédéterminée sur un seul des engins de la paire.

14. Paire d’engins (20, 400, 60) selon la revendication 13, dans lequel chaque engin (20-1, 20-2, 400-1 , 400-2) comporte un moyen de communication avec l’autre engin configuré pour communiquer la tension mesurée par l’engin comportant le moyen de communication et/ou lorsque la tension mesurée par l’engin comportant le moyen de communication est supérieure à la tension limite prédéterminée.

15. Paire d’engins (20, 400, 60) selon l’une des revendications 13 ou 14, dans laquelle au moins un moyen de détection (15) d’un engin est configuré pour détecter un évènement de descente ou de roue libre en fonction, pour chaque engin de la paire :

- d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé (105) et d’au moins une tension limite prédéterminée et

- d’un signe de la dérivée de la tension de ladite phase du moteur triphasé.

16. Paire d’engins (20, 400, 60) selon la revendication 15, chaque engin comportant un module selon l’une des revendications 6 ou 7, dans lequel le moyen de détection (15) est configuré pour détecter un évènement de roue libre lorsque la valeur de la dérivée de la tenson de ladite phase est inférieure à la « dérivée limite prédéterminée ».

17. Procédé (300) d’assistance électrique pour engin de glisse à roulette (20, 60, 70, 80) comportant au moins deux roulettes, caractérisé en ce qu’il comporte :

- une étape de mesure (301) d’une tension d’au moins une phase d’un moteur électrique triphasé représentative d’un mouvement de l’engin à roulette,

- une étape de motorisation (302) configuré pour entraîner en rotation au moins une dite roulette pendant une durée prédéterminée dite « durée d’impulsion » après qu’un évènement de propulsion pédestre a été détecté et,

- une étape de détection (304) d’un évènement de propulsion, en fonction d’une valeur de tension d’au moins une phase du moteur électrique triphasé et d’au moins une tension limite prédéterminée, ledit évènement correspondant à une action de propulsion pédestre de l’engin par un utilisateur.