TW201337092A - 具有非接觸式節流閥控制之車輛 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種車輛動力控制件，其包含：一節流閥外殼；一節流閥，其相對於該節流閥外殼可旋轉；一節流閥位置機構總成，其至少部分地裝納於該節流閥外殼內且包含在外殼中相對於彼此可旋轉之一磁性部件及一感測器，該節流閥位置機構可操作地耦合至該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成線性移動，該線性移動又轉化成該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉，以使得感測器基於該磁性部件之所感測位置而產生一信號用於控制一車輛之原動力。

Description

具有非接觸式節流閥控制之車輛 (相關申請案之交叉參考)

本申請案係2010年7月14日提出申請之第12/836,380號美國專利申請案之一部分接續案，第12/836,380號美國專利申請案係2007年6月13日提出申請之第11/762,596號美國專利申請案之一接續案，第11/762,596號美國專利申請案係2007年6月12日提出申請之PCT/US07/70980之一接續案，PCT/US07/70980主張2006年6月14日提出申請之第60/813,364號臨時申請案之權益，且該等美國專利申請案皆以引用方式併入本文中。

本發明一般而言係關於一種用於給一車輛提供動力之控制件，且更特定而言，係關於一種非接觸式車輛動力控制件。

已知車輛具有機械的及電的節流閥控制件。一電節流閥控制件之一實例係在第6,581,714號美國專利中，該美國專利闡述一個人運輸裝置之一操控控制，其中該操控裝置使用耦合至把手之一電位計以在旋轉時產生一操控命令。第6,724,165號美國專利揭示一種使用一電位計作為產生控制命令之構件之車輛。特定而言，該節流閥耦合至一電位計，其中自中性位置沿一個方向旋轉該節流閥要求車輛加速，而沿第二方向旋轉節流閥要求再生式制動。

取決於該致動裝置(諸如一節流閥)之角度跨度，常常使用一機械 放大來將該致動裝置之機械域映射至電位計之電域。由於電位計之性質，因此接觸侵蝕亦係可能的。依賴於一可操縱部分與一電位計或其他節流閥位置感測裝置之間的接觸之節流閥控制件可由於對環境條件之敏感度而具有不良校準保持性，且可磨損機械連接。

因此，仍然需要具有一種其中致動裝置與感測裝置非接觸式關聯之車輛控制件，其可達成簡單、持久且精確之車輛控制構件。

本發明之一態樣涉及一種車輛動力控制件，其具有：一節流閥外殼；一節流閥，其相對於該節流閥外殼可旋轉；一節流閥位置機構總成，其至少部分地裝納於該節流閥外殼內且包含在該外殼中相對於彼此可旋轉之一磁性部件及一感測器，該節流閥位置機構可操作地耦合至該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成線性移動，該線性移動轉化成該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉，以使得感測器基於該磁性部件之所感測位置而產生一信號用於控制一車輛之原動力。

緊跟上文所闡述之本發明之態樣之一或多個實施方案包含下文中之一或多者：該節流閥位置機構總成包含可操作地耦合該節流閥與該磁性部件及該感測器中之一者之一繫鏈，以使得該節流閥之旋轉轉換成該繫鏈之線性移動，該線性移動變回至該感測器偵測到之該磁性部件與該感測器之間的相對旋轉；該車輛動力控制件係包含經組態用於為該車輛提供原動力之一馬達之一車輛之部分；及一控制器，其經連接以自該感測器接收信號且致使該馬達取決於該節流閥之位置以一動力位準操作；該車輛進一步包含經組態用於操控該車輛之把手，其中該感測器與該等把手相關聯，且該節流閥係安裝至該等把手用於操作該節流閥且操控該等把手之一扭轉節流閥；一種使用該車輛動力控制件之方法包含：相對於該節流閥外殼旋轉該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成該節流閥位置機構之線性移動，該線性移動轉化成該磁 性部件與該感測器相對於彼此之旋轉；及藉助該感測器基於由該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉引起之該磁性部件之所感測位置而產生一信號用於控制一車輛之原動力；旋轉包含相對於該節流閥外殼旋轉該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成該繫鏈之線性移動，該線性移動變回至該磁性部件與該感測器之間的相對旋轉；該節流閥位置機構總成包含一彈簧，該彈簧藉助一彈簧力來偏置該磁性部件以維持該繫鏈上之恆定張力，從而提供節流閥旋轉之無隙感測；及/或若該繫鏈發生故障則該彈簧力將該磁性部件旋轉至一故障模式位置，從而關閉車輛啟用功能。

19‧‧‧間隙

21‧‧‧非接觸式間隙

22‧‧‧套筒

23‧‧‧壁

24‧‧‧鎖定螺釘

25‧‧‧鎖隙

26‧‧‧磁性支撐插塞

27‧‧‧壁

28‧‧‧磁性部件

30‧‧‧節流閥

32‧‧‧印刷電路板保持器螺釘

33‧‧‧槽

34‧‧‧感測器印刷電路板

35‧‧‧節流閥位置感測器/感測器/節流閥定位感測器

36‧‧‧印刷電路板保持器/保持器

37‧‧‧延伸支腿

38‧‧‧緊固件

39‧‧‧緊固件

40‧‧‧諧波阻尼重物/重物

41‧‧‧鎖定孔

42‧‧‧感測器線槽

43‧‧‧突出部

44‧‧‧節流閥偏置部件/偏置部件

45‧‧‧臂

46‧‧‧正向行進彈簧

48‧‧‧把手

49‧‧‧下部外殼突出部

50‧‧‧反向行進彈簧限制器/限制器

51‧‧‧開口/凸部

52‧‧‧反向行進彈簧

53‧‧‧保持器凸部

55‧‧‧節流閥偏置總成

60‧‧‧握把

61‧‧‧節流閥外殼/外殼

62‧‧‧緊急切斷開關

64‧‧‧上部外殼

65‧‧‧下部外殼

66‧‧‧緊固件

68‧‧‧緊固件

69‧‧‧節流閥安裝部分/安裝部分

70‧‧‧車輛動力控制件

71‧‧‧圓柱軸/軸

76‧‧‧電力引線

78‧‧‧接地

80‧‧‧信號線

84‧‧‧再生式制動控制模組/控制模組

86‧‧‧程序監測感測器

100‧‧‧小輪機踏車馬達/馬達/電動馬達

102‧‧‧馬達控制器

104‧‧‧電池組/電池電源

106‧‧‧電池充電器

108‧‧‧插頭

118‧‧‧小輪機踏車控制器/控制器

120‧‧‧電池監測器

122‧‧‧電池量表

130‧‧‧小輪機踏車

132‧‧‧小輪機踏車車架/車架

134‧‧‧後輪

160‧‧‧充電控制器

228‧‧‧磁性部件

230‧‧‧旋轉凸輪總成/旋轉節流閥

234‧‧‧感測器

235‧‧‧節流閥位置感測器

261‧‧‧節流閥外殼

262‧‧‧緊急切斷開關

263‧‧‧彈簧柱塞

264‧‧‧上部外殼

265‧‧‧下部外殼

266‧‧‧螺桿

268‧‧‧螺釘

270‧‧‧車輛動力控制件

274‧‧‧節流閥位置機構總成

278‧‧‧螺母

282‧‧‧U型螺栓

286‧‧‧節流閥位置機構外殼

290‧‧‧基座

291‧‧‧蓋

292‧‧‧螺桿

293‧‧‧墊圈

294‧‧‧凸緣襯套

298‧‧‧平面螺旋扭力彈簧

302‧‧‧磁體總成/旋轉磁體總成/螺旋盤形磁體總成

306‧‧‧凸緣襯套

310‧‧‧繫鏈/纜線

314‧‧‧繫鏈輥

318‧‧‧輥凹部

322‧‧‧輥軸

326‧‧‧第一止擋球/止擋球

330‧‧‧第二止擋球/止擋球

334‧‧‧第一端部分

338‧‧‧第二端部分

339‧‧‧球端接納袋

340‧‧‧外部

342‧‧‧繫鏈接納槽

346‧‧‧繫鏈接納槽

圖1係根據本發明構造之一車輛動力控制件之一實施例之一後視圖；圖2係其一剖面圖；圖3係沿著其平面之一剖面圖；圖4係根據本發明構造之一磁體支撐插塞之一實施例之一透視圖；圖5係根據本發明構造之一印刷電路板保持器之一實施例之一透視圖；圖6係根據本發明構造之一感測器之一實施例之一透視圖；圖7係展示用於給根據本發明構造之一車輛之一實施例提供動力之組件之一方塊圖；圖8及圖9分別係其一車輛框架之側視示意圖及俯視示意圖；圖10係其一電氣系統之一方塊圖；圖11A係車輛動力控制件之另一實施例之一透視圖；圖11B係圖11A之車輛動力控制件之一分解透視圖；圖12A係圖11A之車輛動力控制件之一節流閥位置機構總成之一 透視圖；且圖12B係圖12A之節流閥位置機構總成之一分解透視圖。

參見圖1，一車輛動力控制件70之一實施例包含一節流閥安裝部分及一節流閥。節流閥安裝部分69包括其上安裝有節流閥外殼61之一把手48。節流閥外殼61較佳地包含一上部外殼64及一下部外殼65，該等外殼較佳地(諸如)藉由緊固件66及緊固件68緊固在一起。一緊急切斷開關62安置於節流閥外殼61上，從而較佳地藉助一騎乘者之拇指可接達用於操作，但可替代地安置於其他位置中。一握把60安裝於節流閥30(參見圖2)上以允許達成容易抓握及節流閥之旋轉。一握把60安裝於節流閥30上以允許達成容易抓握及節流閥之旋轉。較佳地，握把60由一彈性體材料製成，但亦可使用此項技術中已知之其他材料。

如圖2中所示，套筒22較佳地固定於節流閥30內，且內部帶螺紋。磁性支撐插塞26接納(以螺紋關聯)於套筒22中，以使得其可在其中旋轉。磁性支撐插塞26包含界定其間的間隙19之撓性部件，較佳地係螺紋。在磁性支撐插塞26之成型(舉例而言，藉由注入模製)期間該等間隙允許達成撓性部件之大小之收縮或其他可變性。該等間隙中之一者較佳地係一鎖隙25，鎖隙25較佳地大於其他間隙。鎖隙25與一緊固件(舉例而言，鎖定螺釘24)一起促進將磁性支撐插塞26固定於套筒22內在適當位置處。磁性支撐插塞26之撓性部件具有足夠撓性以使得鎖隙25之壁23、27在鎖定螺釘24之影響下較佳地擺動分開。藉由將壁23及壁27偏置分開，鎖定螺釘24將額外壓力分給磁性支撐插塞26之螺紋上且防止其在套筒內之進一步旋轉。

較佳地，感測器印刷電路板(PCB)34包含安裝於其上之一節流閥位置感測器35。感測器PCB 34較佳地藉助於PCB保持器螺釘32固定至PCB保持器36。如圖5中所展示，PCB保持器36較佳地與諧波阻尼重 物40扣合關聯，諧波阻尼重物40自身可藉助於緊固件38及39固定至把手48。保持器36包含一對延伸支腿37，延伸支腿37較佳地具回彈性且經組態用於繞諧波阻尼重物40之槽33扣合關聯。保持器36較佳地與阻尼重物40相關聯以使得自PCB 34之底部延伸之感測器35之導線能夠沿著重物40之感測器線槽42延伸。節流閥安裝部分69較佳地以可操作方式設計及組態以將節流閥30安裝至把手48。節流閥30較佳地接納於外殼61內且較佳地與其同軸，但節流閥30亦可沿其他位置及或定向接納。較佳節流閥30係一扭轉節流閥，其接納把手48以繞其旋轉。

如在圖2至圖6中大體展示，把手48包含較佳地經組態以接納下部外殼突出部49且鎖定下部外殼65以抵抗節流閥外殼61相對於把手48之旋轉移動及橫向移動之一開口51。較佳地，當上部外殼64接合至下部外殼65時，節流閥外殼61裝納正向行進彈簧46及節流閥偏置部件44。節流閥偏置部件44安裝於把手48上且較佳地經組態以藉助配接鎖定孔41之突出部43可滑動地接納節流閥30，以使得節流閥偏置部件44與節流閥30可旋轉地耦合或固定在一起，且可經旋轉以繞把手48旋轉以將偏置部件44耦合至節流閥。

較佳地，當節流閥30在將致使馬達沿一正向方向推進該車輛之中性位置之一第一側上時，正向行進彈簧46抵靠節流閥外殼61及節流閥偏置部件44就位以使節流閥30朝向該中性位置可旋轉地偏置。較佳之正向行進彈簧係繞把手48同軸安裝之一螺旋彈簧，但亦可使用其他彈簧或偏置部件。

一反向行進彈簧限制器50較佳地裝納一反向行進彈簧52且可沿壓縮反向行進彈簧52之一方向移動，但不能沿允許反向行進彈簧52擴展超過一限制位置之一方向移動。當位移離開此限制位置時，反向行進彈簧52抵靠臂45偏置反向行進彈簧限制器50，以使節流閥30朝向中性節流閥位置偏置。較佳地，當該節流閥移動至此位置時，臂45推動 並用凸輪帶動限制器50以壓縮彈簧52。在節流閥旋轉至其移動範圍之正向側時，反向行進彈簧限制器50及反向行進彈簧52較佳地脫離節流閥30。反向行進彈簧限制器50較佳地具有一凸部51，該凸部自其運動方向橫向地突出以嚙合外殼61之保持器凸部53以限制反向行進彈簧限制器50之最大延伸。正向行進彈簧46較佳地經組態以抵靠節流閥施加比反向行進彈簧52之偏置力更弱之一偏置力。在正向側中，節流閥30僅藉由正向行進彈簧46偏置，但在反向側中，正向行進彈簧46與反向行進彈簧52兩者抵靠節流閥30且抵靠彼此起作用。然而，反向行進彈簧52足夠硬以克服正向行進彈簧46且朝向中性位置產生比當節流閥30在正向側中時正向行進彈簧46所產生之偏置力更硬之一偏置力。因此，節流閥偏置總成55朝向該中性位置回彈性地偏置該節流閥，且較佳地與當節流閥30沿其反向行進側自中性位置位移時施加的旋轉偏置力相比，當該節流閥沿其正向行進側位移時向節流閥30施加朝向該中性位置之一較小旋轉偏置力。

節流閥位置感測器35與節流閥30及節流閥安裝部分69中之至少一者非接觸式關聯，且如上文所論述，較佳地安裝至把手48且與節流閥30非接觸式關聯。節流閥位置感測器35較佳地經組態用於感測節流閥30相對於安裝部分69之一位置且基於所感測位置而產生一信號用於控制車輛之原動力。節流閥位置感測器35較佳地經組態用於在不需要節流閥30之相對移動(諸如不需要節流閥30之初始歸位移動)之情況下感測節流閥30之一絕對位置。一被感測部件較佳地係具有一磁場之一磁性部件28且與除節流閥位置感測器35安裝至之部件以外的節流閥30及節流閥安裝部分69中之一者相關聯。較佳地，節流閥位置感測器35經組態以跨越一非接觸間隙21感測該磁場以感測節流閥30之位置。節流閥位置感測器35較佳地經組態用於感測磁場之定向以感測節流閥30之位置。感測器35安裝至節流閥安裝部分69且與節流閥30非接觸式關 聯。另一選擇係，感測器可安裝至節流閥30且可藉由無線通信或此項技術已知之其他手段跨越非接觸間隙21來傳輸來自節流閥位置感測器35之信號。

如圖4及圖6之實施例中所展示，磁性部件28係具有一圓柱軸71之一圓柱形磁體，但亦可替代地使用其他形狀之磁體。磁性部件28較佳地係一磁性材料(例如AlNiCo、SmCo5或NdFeB)之一永久磁體。通常，該磁體直徑約為5 mm至7 mm且高度約為2 mm至4 mm，而該等尺寸可取決於節流閥總成之組態而變化。磁極可相對於旋轉軸安置於不同位置處。該等磁極亦可安置於相對於軸71之不同偏心位置處。該等磁極相對於軸71徑向對稱地安置。最佳地，旋轉軸與圓柱軸71及/或節流閥旋轉軸同軸。其他實施例包含具有該磁性部件與該感測器之間的各種不同空間關係之組態。舉例而言，在一項實施例中，該感測器處之磁場與該節流閥之定向改變之間的關係充分非線性以使得可能需要電子手段或其他補償手段來判定該節流閥之位置。

在圖6中所展示之實施例中，節流閥位置感測器35大體而言中心安裝於感測器PCB 34上，其中磁性部件毗鄰於其安置，但不接觸節流閥定位感測器35。較佳地，節流閥位置感測器35包括一或多個霍耳效應感測器(Hall effect sensor)，該一或多個霍耳效應感測器可提供為一差動式霍耳效應感測器。差動式霍耳效應節流閥位置感測器35可經組態用於在不需要移動節流閥之情況下感測一絕對定向。節流閥位置感測器35係可自Austriamicrosystems購得之一AS5040 10位元可程式化磁性旋轉編碼器，但亦可使用具有類似特性之其他感測器。較佳地，磁性部件28與節流閥位置感測器35之間的垂直距離應約為0.5 mm至2.5 mm，且更佳地約為1.8 mm。磁性部件軸71較佳地在節流閥位置感測器35之中心之約0.10 mm與0.50 mm之間內對準，且更佳地在約0.25 mm內對準。尺寸可取決於所使用之磁體類型及節流閥總成之組態而 變化。來自節流閥位置感測器35之信號係一脈寬調變信號，其中該脈寬調變信號與所感測之位置相關。來自節流閥位置感測器35之替代輸出信號可係(舉例而言)一串列位元串流。

節流閥位置感測器35可藉由下述方式校準：當自感測器35接收到一所期望信號且節流閥30‧在中性位置或預定位置時，相對於節流閥30及/或感測器旋轉攜載磁性部件28之帶螺紋磁性支撐插塞26，且藉由緊固鎖定螺釘24來使帶螺紋磁性支撐插塞26相對於節流閥30固定於適合位置處。

車輛動力控制件70控制一車輛之原動力。該車輛較佳地包含：一馬達，其經組態用於為該車輛提供原動力；及一控制器，其經連接以自該節流閥位置感測器接收信號且經組態以致使該馬達取決於該節流閥之位置以一動力位準操作。較佳地，該車輛進一步包含如上文所闡述之把手/感測器/節流閥總成。更佳地，該車輛係諸如第6,047,786號美國專利中所闡述之一電動小輪機踏車(scooter)，該美國專利之內容特此以其引用方式併入本文中。該小輪機踏車具有兩個輪子(一可操控前輪及後驅動輪)，然而，本發明可併入有具有多個輪子之車輛(舉例而言，具有三個、四個或四個以上輪子之彼等車輛)。

參考圖7，儘管可藉由諸如內燃引擎之各種適合動力設備為本發明之車輛提供動力，但在所展示之實施例中，車輛係由一電動馬達100提供動力。馬達100可係一個三相馬達、槽式馬達、無刷馬達、永久磁體馬達，如第6,326,765號美國專利中所闡述，該專利之內容特此以其引用方式併入本文中。其他實施例可包含具有不同規格及組態之馬達。特定而言，可使用具有不同極數、或具有更大或更小功率及扭矩之馬達。

馬達100接收來自馬達控制器102之一個三相電壓。馬達控制器102將電池DC電壓作為其輸入且將該電池電壓轉換成至馬達100之一 個三相輸出。另一選擇係，電容器可替代電池或結合電池將DC電壓提供至馬達控制器102。較佳地，馬達控制器102輸出諸如脈寬調變之一調變信號來驅動小輪機踏車馬達100。馬達控制器102較佳地包含高功率半導體切換器，該高功率半導體切換器經閘控(經控制)以選擇性地產生將電池組104連接至小輪機踏車馬達100所必需之波形。其他實施例可使用不同的適合控制器或如此項技術中已知之類似裝置。

節流閥位置感測器35較佳地以可操作方式組態以將來自節流閥30之一騎乘者輸入轉化成一電信號，以按一正向行進模式、一反向行進模式、一再生式制動模式、或其一組合來操作。在再生式制動模式中，信號被傳輸至一再生式制動控制模組84，該再生式制動控制模組包含在小輪機踏車控制器118上之一微處理器。較佳地，感測器PCB34具有三條導線：一電力引線76、一接地78及一信號線80。該等導線較佳地經配置以穿過感測器線槽42引出，如圖5中所展示。控制模組84進一步自至少一個程序監測感測器86接收輸入信號。程序監測感測器86較佳地提供諸如驅動輪速度、前輪速度及車輛加速度計量測之儀錶資料。

制動系統可經組態以在感測器35用信號發出一再生式制動命令且程序感測器用信號通知一大於零之驅動輪速度時將一再生式制動扭矩施加至驅動輪。再生式制動系統之一實施例闡述於第6,724,165號美國專利中，該專利之內容特此以引用方式併入本文中。較佳地，該制動扭矩隨著如騎乘者所控制之來自感測器35之一信號之一增加而增加。實質上，在該再生式制動模式期間，馬達較佳地充當將電流供給至電池之一發電機，此使得發電機負載過重且藉此促成一制動作用。

電池組104較佳地包含經串聯連接以提供至少100 VDC之足夠電池，但替代實施例可提供更小電壓。電池組104較佳地包含鎳金屬氫化物(Ni-MH)電池，舉例而言，30安時、120伏特Ni-MH電池，但亦可 使用其他電池類型，諸如鉛酸電池、NiZn電池或鋰離子電池。不管使用哪種類型之電池，本發明之電池皆較佳地係可充電的。在一項實施例中，使用一電池充電器106來對電池組104充電。電池充電器106較佳地車載駐存於小輪機踏車上且可經由一插頭108或諸如此類連接至一AC電源插座。另一選擇係，電池充電器106可與小輪機踏車分離且僅在(舉例而言)高電流充電時段期間連接至該小輪機踏車。

小輪機踏車控制器118較佳地將信號發送至馬達控制器102、電池充電器106(當車載提供於小輪機踏車上時)及充電控制器160。電池組104之充電經由一電池監測器120來監測，電池監測器120又連接至小輪機踏車控制器118以提供可影響小輪機踏車控制器118之操作之資訊。電池組104之能量狀態顯示於一電池量表122上以使得騎乘者可監測電池組104之狀況。

充電控制器160能夠控制對一標稱120伏特DC電池組之電力，該標稱120伏特DC電池組可係(舉例而言)電池組104。第5,965,996號美國專利中闡述充電控制器160之一實施例，該專利之內容特此以其引用方式併入本文中。儘管可使用數種適合之充電方案，但充電控制器160較佳地藉由以下步驟來對一電池組充電：首先使用一恆定電流直至該電池組達到約140伏特為止，然後以約140伏特施加一恆定電壓，且隨後重新施加一恆定電流直至該電池組達到約156伏特為止。可在小輪機踏車控制器118之控制下規定且變化此等電壓設定點中之每一者。較佳地提供電池量表122來展示電池及充電狀態。

參考圖8及圖9，一小輪機踏車130具有一小輪機踏車車架132，諸如在第6,047,786號美國專利中所揭示。小輪機踏車馬達100連同其相關聯之變速箱一起驅動小輪機踏車之後輪134，且較佳地定位於車架132及後輪134附近。電池組104較佳地在車架132中配置於低處以提供一相對低之小輪機踏車重心。儘管圖8及圖9將電池組104展示為具 有實質上類似垂直位置之電池之一線性配置，但在其他實施例中，該等電池可配置成不同組態以便最佳化小輪機踏車車架中之空間。舉例而言，一小輪機踏車車架可較佳地包含鎳金屬氫化物(Ni-MH)電池，舉例而言30安時、120伏特Ni-MH電池。在其他實施例中，小輪機踏車可固持約10個12伏特密封鉛酸(SLA)電池，每一電池皆在120伏特具有約16安時之一額定值，共計大約為1.9千瓦時。另一選擇係，每一電池皆可在120伏特具有約26安時之額定值，共計3.1千瓦時。然而，由於26安時電池大於16安時電池，因此該等較大電池佔用該車架內之較多空間。

在所展示實施例中，電池電源104包含30安時、120伏特Ni-MH電池。在替代實施例中，電池供應器可包含鉛酸16或18安時電池。當小輪機踏車經設計以僅在一市區內通勤一小距離時，較佳地使用較低安時額定值之電池，然而當該小輪機踏車經設計以在郊區以及農村地區行進達一較長通勤距離時，較佳地使用26安時電池。在另一實施例中，可使用鎳鋅(Ni-Zn)電池或鋰離子電池替代鉛酸型。替代實施例亦可包含其他類型之電池或電力儲存裝置。

在所展示之實施例中，較佳地包含一電池充電器以自一外部電源對電池充電。該電池充電器可較佳地插入至一120伏特、60 Hz AC電源或一220伏特、50 Hz AC電源中。

在另一實施例中，結合電池使用電容器，且在又一實施例中，使用電容器替代電池。舉例而言，超電容器可以一較快速率進行充電及放電，且在某些應用中，超電容器可在加速時向馬達傳遞負載電流方面優於電池。對電容器之動力管理及電子控制可比對電池之動力管理及電子控制簡單。

圖10圖解說明小輪機踏車馬達控制器102連同小輪機踏車馬達100及電池組104一起。馬達控制器102較佳地包含三個IGBT(絕緣閘 雙極電晶體)。在此實施例中，此等IGBT較佳地具有約400安培及約600伏特之一峰值額度值，且可維持約100安培之一最大連續電流。在此較佳設置中，施加至IGBT之輸入電壓為120伏特標稱電池組104，其可實施為通常具有約一80伏特至130伏特操作範圍之鉛酸電池、具有約一90伏特至140伏特操作範圍之Ni-Zn電池、或其他類型之電池，例如Ni-MH。

在圖10之實施例中，節流閥可起到要求車輛加速且亦要求再生式制動之雙重角色。節流閥30較佳地係一雙向扭轉握把節流閥。自中性位置沿正向行進側旋轉節流閥30要求車輛加速，且自該中性位置沿反向行進側旋轉節流閥30則取決於車輛動力控制總成之組態而要求再生式制動或反向車輛加速。

另外，自該中性位置沿反向側旋轉手柄可包含複數個子範圍。舉例而言，在一第一子範圍上之移動可要求再生式制動，而在一第二子範圍上之移動則可要求另一制動類型。在一項實例中，第一子範圍可包含在範圍之約前25%或前10%內之一旋轉位移，且第二子範圍可包含在其餘運動範圍內之一位移。

在另一實施例中，節流閥30僅能夠自怠速(resting)中性位置沿一第一方向(亦即，非雙向的)繞手柄旋轉。第一方向可包含單個或多個子範圍，其中節流閥30之每一子範圍皆提供不同功能性。在一項實施例中，第一方向僅限於一單個子範圍且沿第一方向旋轉節流閥30提供正向推進動力。在另一實施例中，第一方向包含多個子範圍且將節流閥30自怠速位置沿第一方向經由一第一子範圍旋轉至一第一旋轉位置可要求再生式制動，且將手柄自該第一旋轉位置經由一第二子範圍旋轉至一第二旋轉位置可要求車輛加速。在一項實例中，第一子範圍可包含較佳地在總範圍之約前5%至前15%內、更佳地在總範圍之約10%內之一旋轉位移，且第二子範圍可包含在其餘運動範圍內之一位移。 在另一實施例中，一制動控制件(諸如一手桿或腳踏板)在制動控制行程之一第一部分(諸如約10%)之情況下啟動再生式制動，而進一步致動會啟動除該再生式制動外或代替該再生式制動之一或多個不同制動類型，諸如摩擦制動。在又一實施例中，第一方向僅包含一單個範圍且沿此方向定位節流閥30會提供正向推進動力。

此外，節流閥30可允許車輛具有諸如用於極低速操縱(舉例而言，在腳著地時之速度下)之反向能力，但其他車輛亦可具有不同之反向速度。反向最大驅動扭矩與正向驅動扭矩相比顯著減小，且車輛速度限定至約5 mph或限定至一步行速度。在一項實施例中，騎乘者可較佳地經由把手上之一切換器來達成反向操作。在另一實施例中，當把手上之一切換器定位於反向模式中時，扭轉握把節流閥30反向操作車輛。在又一實施例中，控制器118判定馬達是操作用於再生式制動還是反向動力。此判定可(舉例而言)取決於車輛(車輛較佳地包含連接至控制器118之速度感測器)之當前速度作出。較佳地，沿自車輛右手側觀看時之逆時針方向扭轉手握把將正向控制節流閥，而沿相對方向扭轉手握把將控制正常正向操作模式中之再生式制動及反向模式中之反向扭矩。

在另一實施例中，藉由與車輛加速節流閥30分離之一致動裝置來管理騎乘者控制之再生式制動要求。該單獨致動裝置可係另一手制動器、一拇指桿或一腳踏板以及其他裝置。在此實施例中，節流閥僅用於正向或反向動力。

參考圖11A及圖11B，將闡述用於小輪機踏車130之車輛動力控制件270之另一實施例。本文中併入有關於圖1至圖10所展示及所闡述之標的物。雖然車輛動力控制件270將連同小輪機踏車130一起闡述，但在替代性實施例中，車輛動力控制件270係連同其他小輪機踏車或其他車輛一起使用。

在所展示實施例中，車輛動力控制件270係一制動再生(「regen」)節流閥總成，其具有關於圖1至圖10所展示及所闡述之再生特徵。車輛動力控制件270包含一節流閥或可旋轉地耦合至一節流閥外殼261之旋轉凸輪總成230。節流閥外殼261包含一上部外殼264及下部外殼265。上部外殼攜載一緊急切斷開關262。下部外殼265攜載在自再生(正向旋轉)位置釋放時使節流閥230往回移動至一中性位置之一彈簧柱塞263。

在一端處耦合至旋轉凸輪總成230之一節流閥位置機構總成274攜載於節流閥外殼261內。經由複數個緊固件(亦即，螺桿266、螺釘268、螺母278及U型螺栓282)將上部外殼264及下部外殼265、節流閥位置機構總成274及旋轉凸輪總成230之端以及節流閥外殼261內之組件固定在一起。

參考圖12A及圖12B，將更詳細地闡述節流閥位置機構總成274。節流閥位置機構總成274包含具有一基座290及一蓋291之一節流閥位置機構外殼286。藉助緊固件(亦即，螺桿292、墊圈293)將節流閥位置機構總成274固定在一起。一凸緣襯套294、一平面螺旋扭力彈簧298、一旋轉盤形磁體總成302(其攜載中心安置於其中之一磁性部件228且包含平面螺旋扭力彈簧298適合於其內之一下部部分)及一凸緣襯套306安置於基座290內。具有節流閥位置感測器235之感測器印刷電路板(PCB)中心安置於蓋292之頂部上。

一繫鏈或纜線310可操作地耦合旋轉節流閥230與旋轉磁體總成302以使得節流閥230之旋轉致使繫鏈310之線性移動，此致使以上文關於圖2、圖5及圖6所闡述之方式經由節流閥位置感測器235旋轉移動磁體總成302供用於感測磁性部件228之位置及(因此)節流閥之位置。一繫鏈輥314可旋轉地接納繫鏈310。繫鏈輥314可旋轉地安置於輥凹部318中且經由輥軸322可旋轉地耦合至基座290。繫鏈310包含在相對 之第一端部分334與第二端部分338處之相對第一止擋球326及第二止擋球330。止擋球330安置於球端接納袋339內。第一端部分334在一繫鏈接納槽342內纏繞磁體總成302之一外部340。止擋球326安置於節流閥230上之球端接納袋(未展示)內。第二端部分338在一繫鏈接納槽346內纏繞節流閥230之一外部部分。因此，繫鏈310將節流閥230耦合至磁體總成302/磁性部件228以使得節流閥230之旋轉致使磁體總成302/磁性部件228旋轉。藉由平面螺旋扭力彈簧298中之彈簧力偏置磁體總成302/磁性部件228之旋轉以維持繫鏈310上之恆定張力，從而提供節流閥旋轉之無隙感測。若繫鏈310發生故障，則來自平面螺旋扭力彈簧298之彈簧力將磁體總成302/磁性部件228旋轉至一故障模式位置，從而關閉車輛啟用功能。

與車輛動力控制件70及上文關於圖2、圖5及圖6所闡述之方法相比，車輛動力控制件270提供一種感測一車輛節流閥230之旋轉運動之新系統及方法。節流閥230之旋轉運動轉換成繫鏈310之線性運動，該線性運動變回至感測器234偵測到之磁性部件228之旋轉運動。此車輛動力控制件270並不需要任何特殊把手製備且所有節流閥部分係在把手外部。一旦經裝配，則經由軟體而非使用一螺釘起子調整磁體位置來執行節流閥230之校準/調整。與車輛動力控制件70相比，車輛動力控制件70中之部件數目減少且裝配時間/努力較少。

本文使用之術語「約」應一般而言理解為指代對應數目及一數目範圍兩者。此外，本文中之所有數字範圍均應理解為包含該範圍內之每一整數。

儘管本文揭示了本發明之說明性實施例，但應瞭解，熟習此項技術者可設想出眾多修改及其他實施例。可對本文所闡述之實施例之特徵加以組合、分離、互換、及/或重新配置以產生其他實施例。因此，應瞭解，隨附申請專利範圍意欲涵蓋歸屬於本發明之精神及範疇 內之所有此等修改及實施例。

30‧‧‧節流閥

48‧‧‧把手

60‧‧‧握把

61‧‧‧節流閥外殼/外殼

62‧‧‧緊急切斷開關

64‧‧‧上部外殼

65‧‧‧下部外殼

66‧‧‧緊固件

68‧‧‧緊固件

69‧‧‧節流閥安裝部分/安裝部分

70‧‧‧車輛動力控制件

Claims (8)

1. 一種車輛動力控制件，其包括：一節流閥外殼；一節流閥，其相對於該節流閥外殼可旋轉；一節流閥位置機構總成，其至少部分地裝納於該節流閥外殼內且包含在該外殼中相對於彼此可旋轉之一磁性部件及一感測器，該節流閥位置機構可操作地耦合至該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成線性移動，該線性移動轉化成該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉以使得感測器基於該磁性部件之所感測位置而產生一信號用於控制一車輛之原動力。
2. 如請求項1之動力控制件，其中該節流閥位置機構總成包含可操作地耦合該節流閥與該磁性部件及該感測器中之一者之一繫鏈，以使得該節流閥之旋轉轉換成該繫鏈之線性移動，該線性移動變回至該感測器偵測到之該磁性部件與該感測器之間的相對旋轉。
3. .一種車輛，其包括：如請求項1之車輛動力控制件；一馬達，其經組態用於為該車輛提供原動力；及一控制器，其經連接以自該感測器接收該信號且致使該馬達取決於該節流閥之位置以一動力位準操作。
4. 如請求項3之車輛，其進一步包括經組態用於操控該車輛之把手，其中該感測器與該等把手相關聯，且該節流閥係安裝至該等把手用於操作該節流閥且操控該等把手之一扭轉節流閥。
5. 一種使用如請求項1之車輛動力控制件之方法，其包括：相對於該節流閥外殼旋轉該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉 化成該節流閥位置機構之線性移動，該線性移動轉化成該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉；及藉助該感測器基於由該磁性部件與該感測器相對於彼此之旋轉引起之該磁性部件之所感測位置而產生一信號用於控制一車輛之原動力。
6. 如請求項5之方法，其中該節流閥位置機構總成包含可操作地耦合該節流閥與該磁性部件及該感測器中之一者之一繫鏈以使得該節流閥之旋轉轉換成該繫鏈之線性移動，該線性移動變回至該感測器偵測到之該磁性部件與該感測器之間的相對旋轉，且旋轉包含相對於該節流閥外殼旋轉該節流閥以使得該節流閥之旋轉轉化成該繫鏈之線性移動，該線性移動變回至該磁性部件與該感測器之間的相對旋轉。
7. 如請求項6之方法，其中該節流閥位置機構總成包含一彈簧，該彈簧藉助一彈簧力偏置該磁性部件以維持該繫鏈上之恆定張力，從而提供對節流閥旋轉之無隙感測。
8. 如請求項7之方法，其中若該繫鏈發生故障則該彈簧力將該磁性部件旋轉至一故障模式位置從而關閉車輛啟用功能。