TWI635018B

TWI635018B - 電動載具及電動載具操控方法

Info

Publication number: TWI635018B
Application number: TW106120417A
Authority: TW
Inventors: 卓楷涵
Original assignee: 卓楷涵
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-09-11
Also published as: TW201904814A; EP3418106B1; EP3418106A1; US10335668B2; US20180361226A1

Abstract

本發明提供一種電動載具，包含承載體、自由輪單元、腳輪單元、驅動單元、第一角度感測單元及微處理單元。承載體供使用者站立，自由輪單元及腳輪單元設置於承載體的相對兩端，驅動單元設置於自由輪單元及腳輪單元其中之一且提供電動載具動力，第一角度感測單元設置在自由輪單元及承載體其中之一，第一角度感測單元偵測自由輪單元相對承載體之擺動狀況以提供一擺動信號；微處理單元訊號連接驅動單元及第一角度感測單元，微處理單元分析擺動信號達一預設條件時啟動驅動單元。藉此使用者僅需要擺動自由輪單元即可開啟動力。

Description

電動載具及電動載具操控方法

本發明是有關於一種電動載具，且尤其是有關一種透過擺動來開啟動力輸出的電動載具及電動載具操控方法。

滑板及蛇板廣受現代年輕人的喜愛，尤其是蛇板，其具有前踏板、後踏板及連接前後踏板的扭力板，前踏板及後踏板可相對扭力板偏擺，因此透過使用者控制前踏板及後踏板反向擺動，而可形成蛇板前進的動力。

為了增加蛇板的使用性能，有業者在前踏板或後踏板上設置有馬達及電池，電池提供電力給馬達，而馬達驅動前輪或後輪作動，進而可以提供蛇板電子動力。

然而，此種蛇板通常是利用踏板上的開關或是使用者無線遙控開啟，在操作上仍有其不便利之處。

有鑑於此，如何有效改善蛇板等電動載具的操控結構以使其更方便操控，已成相關業者努力的目標。

本發明提供一種電動載具及電動載具操控方法，透過電動載具的結構配置及微處理單元的分析，可以讓使用者透過擺動自由輪單元來啟動驅動單元提供動力。

依據本發明之一態樣提供一種電動載具，包含一承載體、一自由輪單元、一腳輪單元、一驅動單元、第一角度感測單元及一微處理單元。承載體供一使用者站立，自由輪單元設置於承載體的一端，腳輪單元設置於承載體的一另端，驅動單元設置於自由輪單元及腳輪單元其中之一且用以提供電動載具動力，第一角度感測單元設置在自由輪單元及承載體其中之一，第一角度感測單元用以偵測自由輪單元相對承載體之擺動狀況以提供一擺動信號；微處理單元訊號連接驅動單元及第一角度感測單元，其中微處理單元分析擺動信號達一預設條件時，啟動驅動單元。

藉此，第一角度感測單元可提供擺動信號給微處理單元分析，驅動單元可在擺動信號達到預設條件時被啟動，因此使用者僅需要擺動自由輪單元即可開啟動力，增加操控方便性。

依據前述之電動載具，其中微處理單元可更包含一藍芽接收器，藍芽接收器用以揭收一藍芽訊號以鎖死驅動單元。或電動載具可更包含一液晶顯示單元，設置在承載體上且電性連接微處理單元。或電動載具可更包含一聲音提示單元，設置於承載體且電性連接微處理單元。

依據前述之電動載具，可更包含一燈光顯示單元，設置在承載體上且電性連接微處理單元。或電動載具可更包含一第二角度感測單元，第二角度感測單元設置於腳輪單元且用以偵測腳輪單元相對承載體之擺動狀況以提供一轉彎信號，微處理單元用以依據轉彎信號判定電動載具正在轉彎或直行。另外，電動載具可更包含一荷重感測單元設置於承載體上且用以偵測承載體之荷重。

依據本發明之另一態樣提供一種電動載具操控方法，用以操控一電動載具，電動載具包含一承載體、一自由輪單元、一腳輪單元、一驅動單元、一第一角度感測單元及一微處理單元。自由輪單元及腳輪單元設置於承載體的相對兩端，驅動單元設置於自由輪單元及腳輪單元其中之一且用以提供電動載具動力，第一角度感測單元設置於自由輪單元且訊號連接微處理單元，電動載具操控方法包含站立於承載體，以及操作一動力啟動作業，於電動載具直行時，擺動自由輪單元使第一角度感測單元發出一擺動信號予微處理單元，以啟動驅動單元。

依據前述之電動載具操控方法，其中站立於承載體使電動載具之一荷重感測單元感應荷重並發出一荷重訊號。或於動力啟動作業中，電動載具之一第二角度感測單元可偵測腳輪單元相對承載體之擺動狀況以提供一轉彎信號，微處理單元依據轉彎信號判定電動載具是否直行。電動載具操控方法可更包含操作一速度切換作業，再次擺動自由輪單元以加大驅動單元的動力。或電動載具操控方法可更包含操作一動力累積作業，再次擺動自由輪單元以累積驅動單元的啟動時間。

依據本發明之再一態樣提供一種電動載具操控方法，用以操控一電動載具，電動載具包含一承載體、一自由輪單元、一腳輪單元、一驅動單元、一第一角度感測單元及一微處理單元，自由輪單元及腳輪單元設置於承載體的相對兩端，驅動單元設置於自由輪單元及腳輪單元其中之一且用以提供電動載具動力，第一角度感測單元設置於自由輪單元且訊號連接微處理單元，電動載具操控方法包含站立於承載體；以及擺動自由輪單元使第一角度感測單元發出一擺動信號予微處理單元，以控制驅動單元的動力啟動、動力大小切換、或動力持續時間。

10、10a‧‧‧電動載具

10b‧‧‧電動載具

110、110a‧‧‧承載體

110b‧‧‧承載體

120、120a‧‧‧腳輪單元

120b‧‧‧腳輪單元

130、130a‧‧‧自由輪單元

130b‧‧‧自由輪單元

131‧‧‧輪架

152‧‧‧霍爾晶片

160‧‧‧第二角度感測單元

170‧‧‧燈光顯示單元

180‧‧‧聲音提示單元

190‧‧‧液晶顯示單元

200‧‧‧荷重感測單元

210‧‧‧微處理單元

30‧‧‧電動載具操控方法

30a‧‧‧電動載具操控方法

132‧‧‧輪子

140、140a‧‧‧驅動單元

140b‧‧‧驅動單元

150‧‧‧第一角度感測單元

151‧‧‧感應磁鐵

31、32、33‧‧‧步驟

31a、32a、33a‧‧‧步驟

S1‧‧‧擺動信號

S2‧‧‧轉彎信號

第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種電動載具的立體示意圖；第2A圖繪示第1圖之自由輪單元、第一角度感測單元及擺動信號的示意圖；第2B圖繪示第1圖之腳輪單元、第二角度感測單元及轉彎信號的示意圖；第3圖繪示第1圖之電動載具的系統方塊圖；第4圖繪示依照本發明另一實施方式之一種電動載具操控方法的步驟流程圖；以及第5圖繪示依照本發明又一實施方式之一種電動載具操控方法的步驟流程圖；第6圖繪示依照本發明再一實施方式之一種電動載具的立體示意圖；以及第7圖繪示依照本發明更一實施方式之一種電動載具的立體示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之實施方式。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示。

請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖及第3圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種電動載具10的立體示意圖，第2A圖繪示第1圖之自由輪單元130、第一角度感測單元150及擺動信號S1的示意圖，第2B圖繪示第1圖之腳輪單元120、第二角度感測單元160及轉彎信號S2的示意圖，第3圖繪示第1圖之電動載具10的系統方塊圖。電動載具10包含一承載體110、一腳輪單元120、一自由輪單元130、一驅動單元140、一第一角度感測單元150及一微處理單元210。承載體110供一使用者站立，自由輪單元130設置於承載體110的一端，腳輪單元120設置在承載體110的一另端，驅動單元140設置於自由輪單元130及腳輪單元120其中之一且用以提供電動載具10動力，第一角度感測單元150設置在自由輪單元130及承載體110其中之一，第一角度感測單元150用以偵測自由輪單元130相對承載體110之擺動狀況以提供擺動信號S1；微處理單元210訊號連接驅動單元140及第一角度感測單元150，其中微處理單元210分析擺動信號S1達一預設條件時，啟動驅動單元140。

藉此，第一角度感測單元150可提供擺動信號S1給微處理單元210分析，驅動單元140可在擺動信號S1達到預設條件時被啟動，因此使用者僅需要擺動自由輪單元130即可開啟動力，具有操控簡單及方便的優勢。後面將詳述電動載具10的結構及作動方式。

電動載具10在本實施例中示例可為一蛇板，自由輪單元130包含一輪架131及一輪子132，輪架131可樞轉的設置在承載體110上而可以相對承載體110自由轉動，輪子132則樞設於輪架131上，當輪架131轉動時，輪子132的軸心和承載體110之間的夾角會變動。

本實施例中，腳輪單元120的結構和自由輪單元130類似，也就是說，腳輪單元120的輪軸心與承載體110的夾角亦會變動。但在其他實施例中，腳輪單元120的輪軸心和承載體110之間的夾角亦可以固定，不會隨腳輪單元120的輪架轉動而改變，不以上述為限。

驅動單元140包含一輪轂馬達，而輪轂馬達可設置在自由輪單元130的輪子132內以直接驅動輪子132轉動，在其他實施例中，驅動單元140亦可以包含一馬達及一連動模組，連動模組受馬達驅動以連動輪子132轉動，或驅動單元140也可以設置在腳輪單元120上，包含上述揭露但不以此為限。

第一角度感測單元150可為一磁性感測器而包含一感應磁鐵151及一霍爾晶片152，霍爾晶片152設置於承載體 110面對自由輪單元130的一側，感應磁鐵151設置在輪架131朝向承載體110的一外表面且與霍爾晶片152相對。在其他實施例中，感應磁鐵151及霍爾晶片152的位置可以互換，只要霍爾晶片152能對應到感應磁鐵151以偵測擺動狀況即可。

第一角度感測單元150所發出的擺動信號S1是一種脈波信號，當霍爾晶片152感應到感應磁鐵151，訊號會由低準位上升之高準位而產生一脈波(或由高準位下降之低準位，依霍爾晶片152的規格而定)，也就是說，當自由輪單元130在一段時間內連續擺動時，擺動信號S1會產生數個連續脈波，因此微處理單元210在接收到擺動信號S1後，可以脈波的生成數量或時間來判定自由輪單元130的偏擺狀況，確定其達預設條件時再啟動驅動單元140。例如，預設條件為電動載具10的車速低於每小時4公里時，偏擺速度(一秒內脈波的生成數量)要達一秒2次，因此只要微處理單元210接收分析擺動信號S1達上述的預設條件，就會啟動驅動單元140。在其他實施例中，預設條件亦可以是電動載具10的車速高於每小時4公里時，偏擺速度要達一秒1次；或是計算脈波變動持續的秒數來當作判定基準，例如預設條件是電動載具10的車速低於每小時4公里時，需連續4秒都有脈波產生，又或者預設條件是電動載具10的車速高於每小時4公里時，需連續2秒都有脈波產生，預設條件可包含上述揭露但不限於此。

電動載具10可更包含一第二角度感測單元160，第二角度感測單元160設置於腳輪單元120且用以偵測腳輪單元120相對承載體110之擺動狀況以提供一轉彎信號S2，微處理單元210用以依據轉彎信號S2判定電動載具10正在轉彎或直行。第二角度感測單元160可以用來偵測腳輪單元120相對承載體110的擺動狀況，且第二角度感測單元160的結構和第一角度感測單元150相同，轉彎信號S2的生成原理亦和擺動信號S1的生成原理相同。因此，微處理單元210在收到轉彎信號S2後，可以根據脈波的生成數量或時間來判定電動載具10的行進狀況。

由於每個使用者轉彎時的偏擺角度不固定，且電動載具10在直線前進時也可以利用腳輪單元120的角度偏擺實現，因此很難設計出最佳的偏擺角度。為了改善此問題，可以使微處理單元210包含一個計時器，如訊號為低準位時，計時器開始啟動，反之則歸零，而當計時器時間超過一定值才判定為轉彎，此一定值可設定為0.5秒。

在其他實施例中，第一角度感測單元150或第二角度感測單元160亦可以包含光遮斷器或磁簧開關，只要可以在腳輪單元120或自由輪單元130相對承載體110擺動時，改變訊號準位而使得微處理單元210可以分析取得腳輪單元120或自由輪單元130的擺動狀況即可，不以上述揭露為限。

在本實施例中，電動載具10可更包含一液晶顯示單元190設置在承載體110上且電性連接微處理單元210，液晶顯示單元190可顯示電動載具10之車速、騎乘里程等資訊，亦可以顯示微處理單元210所計算得到的自由輪單元130的偏擺狀態。

電動載具10可更包含一聲音提示單元180設置於承載體110且電性連接微處理單元210，聲音提示單元180可以是一蜂鳴器，其可用來提示使用者的車速是否過快、異常警告、防盜(防盜情況下有偵測到角度感測訊號變化或輪子旋轉)、系統狀態等。

電動載具10可更包含一燈光顯示單元170，設置在承載體110上且電性連接微處理單元210，燈光顯示單元170可以包含數個LED排列成一條狀且鑲在承載體110的側邊，透過微處理單元210可啟閉各LED。

電動載具10可更包含一荷重感測單元200設置於承載體110上且用以偵測承載體110之荷重，荷重感測單元200訊號連接微處理單元210，當使用者站立於承載體110時，荷重感測單元200偵測到重量，若此重量持續被偵測到的時間到達一定秒數，即認定使用者站穩於承載體110上。在此配置下，荷重感測單元200可作為輔助的安全感測，例如在驅動單元140持續輸出推動電動載具10行進狀態下，荷重感測單元200可偵側使用者是否仍在使用中，因為當自由輪單元130回正後，使用者不會擺動自由輪單元130，故無法判斷使用者是否站穩，故若使用者跳車，則荷重感測單元200檢測到承載體110無荷重時，微處理單元210會自動停止驅動單元140的輸出，以避免發生危險。

又微處理單元210可更包含一藍芽接收器，藍芽接收器用以揭收一藍芽訊號以鎖死驅動單元140。藍芽訊號可由一手機發出，透過手機發出的藍芽訊號可以鎖死驅動單元140或解鎖驅動單元140，當驅動單元140被鎖死時，代表驅動單元140在被解鎖前無法被任何操作方式開啟。

請參照第4圖，並請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖及第3圖，其中第4圖繪示依照本發明另一實施方式之一種電動載具操控方法30的步驟流程圖。電動載具操控方法30包含步驟31、步驟32及步驟33。

於步驟31中，使用者站立於承載體110。而站立於承載體110可使電動載具10之荷重感測單元200感應荷重以發出一荷重訊號，荷重訊號被微處理單元210接收，且微處理單元210可以分析荷重訊號來確認使用者是否站穩。

於步驟32中，操作一動力啟動作業，於電動載具10直行時，擺動自由輪單元130使第一角度感測單元150發出擺動信號S1予微處理單元210，以啟動驅動單元140。如上面所述，透過微處理單元210分析轉彎信號S2可判定電動載具10是否直行，而透過微處理單元210分析擺動信號S1可以判定擺動信號S1是否達預設條件，若直行且達預設條件則啟動驅動單元140。

藉此，使用者僅需要站立於承載體110上，透過腳部的擺動控制自由輪單元130偏擺，即可以開啟驅動單元140，操作上非常方便。在此要特別說明的是，驅動單元140需在確認電動載具10直行及擺動信號S1達預設條件時，驅動單元140才可以被允許啟動。

而於步驟33中，可操作一速度切換作業，再次擺動自由輪單元130以加大驅動單元140的動力。更詳細的說，當使用者操作動力啟動作業使驅動單元140啟動後，更可以透過再次的擺動動作來改變驅動單元140的輸出動力。例如驅動單元140的動力為弱、中、強三級循環迴圈切換，透過使用者不斷的再次擺動自由輪單元130可以切換驅動單元140的動力。而切換時可配合燈光顯示單元170的漸變顯示(LED所亮顆數)或聲音提示單元180的漸升音階聲響來提示使用者，讓使用者可於擺動自由輪單元130時明確調整到想要的輸出動力比。

請參照第5圖，並請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖及第3圖，其中第5圖繪示依照本發明又一實施方式之一種電動載具操控方法30a的步驟流程圖。電動載具操控方法30a包含步驟31a、步驟32a及步驟33a。

步驟31a、步驟32a和第4圖的步驟31、步驟32類似，而於步驟33a中，操作一動力累積作業，再次擺動自由輪單元130以累積驅動單元140的啟動時間。也就是說，驅動單元140並非啟動之後會一直保持輸出狀態，而是透過不斷的擺動自由輪單元130以累積驅動單元140的輸出秒數。例如每擺動一次累積2秒的動力輸出時間，透過燈光顯示單元170的漸變顯示(LED所亮顆數)或聲音提示單元180的漸升音階聲響來提示使用者目前的時間累積量，使用者可於累積到想要的動力輸出秒數時，待馬達輪回正後輸出累積時間的馬達助力。

需特別注意的是，上述的使用者擺動皆需使擺動信號S1達到預設條件，才會被判定為有作用的擺動，否則會被認定為僅是一般電動載具10在行進時的小擺動而已。

電動載具操控方法30可作為電動載具10於一般道路上行駛的使用模式，其給予使用者穩定的推進力，再根據上下坡或道路狀況需求來變更輸出動力的大小。而電動載具操控方法30a可作為電動載具10於竸賽時的使用模式，當偏擺自由輪單元130的動速度快且累積的輸出秒數高時，即能提供更長時間的推動助力以確保領先，此種模式比起持續的助力輸出更具有樂趣性，能在群體間不斷競賽推廣而有助於形成流行風氣，而且可以讓不同年紀的使用者一同競賽，也能達到自身運動的效果。

另外，當電動載具10具有多種動力控制選項時，電動載具操控方法可以包含站立於承載體110；以及擺動自由輪單元130使第一角度感測單元150發出一擺動信號S1予微處理單元210，以控制驅動單元140的動力啟動、動力大小切換、或動力持續時間。藉此，使用者僅需透過腳部的擺動，即可以控制多種動力輸出模式。

請參閱第6圖，其中第6圖繪示依照本發明再一實施方式之一種電動載具10a的立體示意圖。電動載具10a是一單輪滑板車，腳輪單元120a設置在承載體110a的前端，自由輪單元130a設置在承載體110a的後端，且驅動單元140a設置在自由輪單元130a上。本實施例中，腳輪單元120a是一固定輪而無法相對承載體110a偏擺。其他的結構及操控方法皆和上述第1圖至第5圖所述相同。

請參閱第7圖，其中第7圖繪示依照本發明更一實施方式之一種電動載具10b的立體示意圖。電動載具10b是一雙輪滑板車，腳輪單元120b設置在承載體110b的前端，自由輪單元130b的數量為二且設置在承載體110b的後端，而驅動單元140b的數量亦為二且分別設置在各自由輪單元130b上。本實施例中，腳輪單元120b是一固定輪而無法相對承載體110b偏擺，至少第一角度感測單元是設置於其中一自由輪單元130b上以偵測偏擺的狀況，由於兩自由輪單元130b隨使用者的體重重心同向偏擺，故偏擺方向是一致的，是以可以僅需一第一角度感測單元設置於其中一自由輪單元130b即可，當然，在其他實施例中亦可以包含二第一角度感測單元分別設置於各自由輪單元130b上，而其他的結構及操控方法皆和上述第1圖至第5圖所述相同。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種電動載具，包含：一承載體，供一使用者站立；一自由輪單元，設置於該承載體的一端；一腳輪單元，設置在該承載體的一另端；一驅動單元，設置於該自由輪單元及該腳輪單元其中之一且用以提供該電動載具動力；一第一角度感測單元，設置在該自由輪單元及該承載體其中之一，該第一角度感測單元用以偵測該自由輪單元相對該承載體之擺動狀況以提供一擺動信號；一微處理單元，訊號連接該驅動單元及該第一角度感測單元；以及一聲音提示單元，設置於該承載體且電性連接該微處理單元；其中該微處理單元分析該擺動信號達一預設條件時，啟動該驅動單元。
如申請專利範圍第1項所述之電動載具，其中該微處理單元更包含一藍芽接收器，該藍芽接收器用以揭收一藍芽訊號以鎖死該驅動單元。
如申請專利範圍第1項所述之電動載具，更包含一液晶顯示單元，設置在該承載體上且電性連接該微處理單元。
如申請專利範圍第1項所述之電動載具，更包含一燈光顯示單元，設置在該承載體上且電性連接該微處理單元。
如申請專利範圍第1項所述之電動載具，更包含一第二角度感測單元，該第二角度感測單元設置於該腳輪單元且用以偵測該腳輪單元相對該承載體之擺動狀況以提供一轉彎信號，該微處理單元用以依據該轉彎信號判定該電動載具正在轉彎或直行。
如申請專利範圍第1項所述之電動載具，更包含一荷重感測單元，設置於該承載體上且用以偵測該承載體之荷重。
一種電動載具操控方法，用以操控一電動載具，該電動載具包含一承載體、一自由輪單元、一腳輪單元、一驅動單元、一第一角度感測單元及一微處理單元，該自由輪單元及該腳輪單元設置於該承載體的相對兩端，該驅動單元設置於該自由輪單元及該腳輪單元其中之一且用以提供該電動載具動力，該第一角度感測單元設置於該自由輪單元且訊號連接該微處理單元，該電動載具操控方法包含：站立於該承載體；以及操作一動力啟動作業，於該電動載具直行時，擺動該自由輪單元使該第一角度感測單元發出一擺動信號予該微處理單元，以啟動該驅動單元。
如申請專利範圍第7項所述之電動載具操控方法，其中於該動力啟動作業中，該電動載具之一第二角度感測單元偵測該腳輪單元相對該承載體之擺動狀況以提供一轉彎信號，該微處理單元依據該轉彎信號判定該電動載具是否直行。
如申請專利範圍第7項所述之電動載具操控方法，其中站立於該承載體使該電動載具之一荷重感測單元感應荷重並發出一荷重訊號。
如申請專利範圍第7項所述之電動載具操控方法，更包含操作一速度切換作業，再次擺動該自由輪單元以加大該驅動單元的動力。
如申請專利範圍第7項所述之電動載具操控方法，更包含操作一動力累積作業，再次擺動該自由輪單元以累積該驅動單元的啟動時間。
一種電動載具操控方法，用以操控一電動載具，該電動載具包含一承載體、一自由輪單元、一腳輪單元、一驅動單元、一第一角度感測單元及一微處理單元，該自由輪單元及該腳輪單元設置於該承載體的相對兩端，該驅動單元設置於該自由輪單元及該腳輪單元其中之一且用以提供該電動載具動力，該第一角度感測單元設置於該自由輪單元且訊號連接該微處理單元，該電動載具操控方法包含：站立於該承載體；以及擺動該自由輪單元使該第一角度感測單元發出一擺動信號予該微處理單元，以控制該驅動單元的動力啟動、動力大小切換、或動力持續時間。