TWI684537B - 輪轂裝置、載具及其保護方法 - Google Patents

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許良伊
林士源
劉育瑟
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英屬開曼群島商睿能創意公司
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Abstract

本揭示係關於電動機及其相關系統的安全機構。舉例而言，本揭示包含一種動力總成，其具有(1)具有多組線圈的電動機；(2)電性耦接線圈的驅動電路；以及(3)安全單元，其電性耦接驅動電路以及線圈。安全單元配置以因應來自控制器的訊號而短路所述多組線圈其中至少一者，所述訊號係標示電動機被關閉或者已關閉。

Description

輪轂裝置、載具及其保護方法
本技術係關於一種電動機的安全機構及其相關系統，具體而言，本技術係關於一種基於線圈的安全機構或系統，其可產生反向力矩以因應未經授權的使用者操作。
具有防止未經授權使用的安全機構或系統對於載具來說是重要的。舉例而言，傳統上可於載具的車輪安裝或設置實體的鎖具(例如是自行車鎖)以防止未經授權使用。然而，安裝現有的鎖具有時麻煩且不便，舉例而言，使用者可能需要攜帶鑰匙以解開現有的鎖具，又例如，有時使用者雙手已滿，因此，安裝/上鎖/解鎖現有的鎖具可能很麻煩。此外，試圖移動以現有鎖具上鎖的載具可能導致載具永久損壞。因此，需要能解決上述問題的一種改良的安全機構或系統。
依據本揭示的一些實施方式，一種用以驅動載具的輪轂裝置包含電動機、驅動電路以及安全單元。電動機 具有多組線圈。驅動電路電性耦接線圈。安全單元電性耦接驅動電路以及線圈，並且配置以因應來自控制器的訊號而短路所述多組線圈其中至少一者。所述訊號係標示電動機被關閉。
於本揭示的一或多個實施方式中，安全單元包含致動器以及導電板，致動器配置以移動導電板以短路所述多組線圈其中至少一者。
於本揭示的一或多個實施方式中，致動器包含電磁閥或線性馬達。
於本揭示的一或多個實施方式中，安全單元包含開關，開關配置以短路所述多組線圈其中至少一者。開關包含機械式開關或者電晶體開關。機械式開關配置以短路所述多組線圈其中至少一者。電晶體開關配置以短路所述多組線圈其中至少一者。
於本揭示的一或多個實施方式中，電動機包含定子組件，定子組件具有所述多組線圈。所述多組線圈其中至少一短路者配置以因應磁場變化而產生力矩。磁場變化由轉子組件的旋轉產生，而力矩的方向相反於轉子組件的旋轉。
於本揭示的一或多個實施方式中，電動機包含轉子組件，轉子組件具有所述多組線圈。所述多組線圈其中至少一短路者配置以因應磁場變化而產生力矩。磁場變化由轉子組件的旋轉產生，而力矩的方向相反於轉子組件的旋轉。
於本揭示的一或多個實施方式中，輪轂裝置進一步包含鎖固裝置，其配置以至少部分地防止轉子組件相對於定子組件旋轉。鎖固裝置具有擋止件以及致動器，致動器耦接擋止件，擋止件配置以被致動器移動。
於本揭示的一或多個實施方式中，電動機包含殼體，殼體可轉動地耦接轉軸。定子組件設置於殼體內，並且耦接轉軸。定子組件電性耦接電池組件，電池組件設置於定子組件內。
於本揭示的一或多個實施方式中，驅動電路配置以產生一三相交流電以控制線圈。
於本揭示的一或多個實施方式中，輪轂裝置進一步包含繼電器，其耦接於線圈以及安全單元之間。
於本揭示的一或多個實施方式中，繼電器配置以於通過線圈的電流超過閾值時形成斷路。
於本揭示的一或多個實施方式中，來自控制器的訊號係標示電動機已關閉一預設時間。
依據本揭示的一些實施方式，一種載具包含電動機、控制器、驅動電路以及安全系統。電動機具有多組線圈。控制器電性耦接電動機。驅動電路電性耦接線圈。安全系統具有安全單元，安全單元電性耦接驅動電路以及線圈。安全單元配置以因應來自控制器的訊號而短路所述多組線圈其中至少一者。所述訊號係標示電動機被關閉。
於本揭示的一或多個實施方式中，電動機包含轉子組件以及定子組件。安全系統進一步包含鎖固裝置，其 配置以至少部分地防止轉子組件相對於定子組件旋轉。鎖固裝置具有擋止件以及致動器，致動器耦接擋止件，擋止件配置以被致動器移動。
於本揭示的一或多個實施方式中，安全單元包含致動器以及導電板，致動器配置以移動導電板以短路所述多組線圈其中至少一者。
於本揭示的一或多個實施方式中，載具進一步包含由電動機驅動的車輪。電動機配置以經由動力傳遞組件驅動車輪。
於本揭示的一或多個實施方式中，載具進一步包含由電動機驅動的車輪。電動機的轉子組件固定地耦接車輪。
依據本揭示的一些實施方式，一種用以保護載具的方法包含：經由控制器接收訊號，所述訊號係關於關閉載具；經由控制器指示安全單元短路載具內的電動機之複數個線圈；經由控制器指示電路控制器傳送測試訊號，以確認線圈是否短路；當接收到標示線圈短路的確認訊號時進入休眠模式。
於本揭示的一或多個實施方式中，方法進一步包含：若未成功接收到確認訊號，則傳送通知至使用者行動裝置或者載具上的顯示器；於傳送通知後進入休眠模式。
於本揭示的一或多個實施方式中，方法進一步包含：若未成功接收到確認訊號，則經由控制器啟動鎖固裝 置，啟動鎖固裝置係經由指示鎖固裝置的致動器移動鎖固裝置的擋止件以接觸電動機的轉子組件。
900‧‧‧系統
901‧‧‧電動機
902‧‧‧電控制單元
903‧‧‧電源
904‧‧‧電動機控制單元
905‧‧‧驅動電路
906‧‧‧電路控制器
907‧‧‧安全單元
108、108a、108b、108c‧‧‧線圈
109a、109b、109c‧‧‧連接器
110a、110b、110c‧‧‧繼電器
111‧‧‧導電板
200‧‧‧輪轂裝置
201‧‧‧蓋體
103‧‧‧輪轂凸緣
203‧‧‧主電路板
105‧‧‧輻條
205‧‧‧電池組件
107‧‧‧穿孔
208‧‧‧定子組件
211‧‧‧內端
209‧‧‧轉軸
213‧‧‧擋止突塊
118‧‧‧球形墊圈
219‧‧‧中央開口
221‧‧‧磁鐵
222‧‧‧轉子組件
301‧‧‧線圈底盤
303aa‧‧‧第一導線
303bb‧‧‧第二導線
303cc‧‧‧第三導線
304‧‧‧基座
306‧‧‧致動器
400‧‧‧電動機鎖固裝置
401‧‧‧擋止件
403‧‧‧擋止基座
406‧‧‧致動器
407‧‧‧桿件
409‧‧‧接頭
411‧‧‧螺帽
413‧‧‧彈簧
415a、415b‧‧‧擋止突塊
501‧‧‧載具支架
502‧‧‧側蓋
503‧‧‧車輪
505‧‧‧充電頭
507‧‧‧電源線
509‧‧‧輪胎
511‧‧‧輪圈
600、700‧‧‧方法
601~605、701~711‧‧‧步驟
101‧‧‧殼體
101a‧‧‧側壁
101b‧‧‧外緣
207‧‧‧線圈組件
A、B、C‧‧‧接觸點
A’、B’、C’‧‧‧點
AC1、AC2、AC3‧‧‧三相交流電
DC‧‧‧直流電
K、M、N‧‧‧方向
R‧‧‧軸線
X、Y、Z‧‧‧電源線
第1a圖依據本技術之實施方式繪示系統的方塊圖。
第1b圖依據本技術之實施方式繪示基於線圈的安全機構或系統之示意電路圖。
第1c圖依據本技術之實施方式繪示驅動電路的示意電路圖，其中驅動電路係用以將直流電轉換為三相交流電。
第1d圖至第1i圖繪示驅動電路所產生的三相交流電於各種角度下的示意電路圖。
第2a圖至第2c圖依據本技術之實施方式繪示輪轂裝置的各元件。
第3a圖依據本技術之實施方式繪示定子組件。
第3b圖以及第3c圖依據本技術之實施方式繪示基於線圈的安全機構或系統。
第4a圖至第4c圖依據本技術之實施方式繪示鎖固裝置的部件。
第5圖依據本技術之實施方式繪示設置於車輪的輪轂裝置。
第6圖以及第7圖依據所揭示之技術的實施方式繪示方法的流程圖。
附圖未必按比例繪製，舉例而言，圖中的一些元件之尺寸 可能增大或減小，以幫助改進對各種實施方式的理解。同樣地，為了討論某些實施方式，一些組件及/或操作可能被分為不同的區塊或組合為單一區塊。此外，儘管已於附圖中示例性地繪示特定實施例，並且在下文中詳細描述，本領域技術人員可看出修改、等同物以及替代物會落入所附申請專利範圍內。
本技術係關於一種安全機構或系統，其應用於具有多組線圈的電動機。於一些實施方式中，當電動機被關閉時(或者已關閉了一預設時間，例如是五至十分鐘)，安全系統短路所述多組線圈其中部分或全部。於本揭示中，短路線圈係表示於電動機的部分或全部之線圈之間產生封閉的電路徑。短路的線圈可形成一或多個封閉的迴路。當周遭的磁場改變(舉例而言，為具有磁鐵的轉子相對於具有線圈的定子旋轉所造成，例如是未經授權的使用者試圖轉動由電動機驅動的車輪)，短路的線圈內產生或感應產生了電流。形成於封閉迴路內的感應電流產生反方向的感應磁場(以及熱)，而感應磁場產生相反於轉子運動方向的力。如此一來，感應的力/力矩可防止或者至少阻礙未經授權的操作(例如是使旋轉變慢)。
當未經授權的操作產生較大的磁場變化(例如是更快速地旋轉電動機)，本揭示之系統可以較大的感應力/力矩回應，以阻止或限制未經授權的操作。舉例而言，當未經授權的使用者緩慢地旋轉由本揭示之系統的電動機驅動 之車輪，未經授權的使用者可能仍能轉動車輪，然而，他/她會感受到由本揭示之系統產生的感應力，其相反於移動方向以減慢他/她的速度。當未經授權的使用者加快旋轉速度，感應的力/力矩從而增大，使得未經授權的旋轉更加的困難。因此，所述「基於線圈」或是「基於電動機」的安全機構可有效地防止或者至少阻礙具有多組線圈的電動機之未經授權操作。
於一些實施方式中，本揭示之安全機構或系統可實現於包含電動機的系統。於此等實施方式中，本揭示之安全機構可用於阻止電動機之轉子未經授權之旋轉。舉例而言，本揭示之安全機構或系統可實現於配置以驅動載具的動力總成。於此等實施方式中，動力總成可包含具有多組線圈的電動機以及安全單元或安全部件，其配置以短路所述多組線圈的其中部分或全部(以啟動安全機構)。於一些實施方式中，安全單元可包含導電板以及致動器，其中致動器配置以移動導電板以短路部分或全部的線圈(從而經由短路線圈產生封閉迴路)。本文描述的載具可為單輪、兩輪或三輪。載具可為自平衡電動載具，例如是賽格威(Segway)。於一些實施方式中，載具可為電動懸浮板(electric hoverboard)、電動自行車、基於電動輔助輪(electrically power assisted cycles，EPAC)標準的載具、輕型自行車(moped)、電動踏板車/電動機車、電動摩托車等。載具亦可為諸如電動車的四輪載具。
於一些實施方式中，本揭示之安全機構或系統可實現於配置以轉動載具(例如是自行車、三輪車等)之車輪的輪轂裝置或輪轂組件。輪轂裝置包含轉子組件、轉軸以及定子組件。定子組件固定地耦接轉軸，且轉軸延伸穿越轉子組件。轉子組件可相對於定子組件與轉軸旋轉。輪轂裝置的轉子組件耦接載具的車輪/輪圈，而轉軸固定地耦接載具(例如是框架等載具結構)。輪轂裝置配置以於有或無人力的情況下轉動車輪以移動載具(或者至少促進載具移動)。於一些實施方式中，電動機可包含設置於轉子組件的磁鐵以及設置於定子組件的線圈。於另一些實施方式中，磁鐵可以設置於定子組件，而線圈可設置於轉子組件。於一些實施方式中，電動機可由電池、電池組件或其他合適的能量儲存裝置供電。於一些實施方式中，輪轂裝置可整體被視為電動機。所揭示之安全機構可有效地防止或者至少阻礙輪轂裝置未經授權的旋轉。
於一些實施方式中，本技術可實現於由上述輪轂裝置驅動的載具。本技術亦關於一種安全、上鎖及/或剎車機構，其可產生力矩或旋轉力(例如是經由定子的部分或全部的線圈之感應電流所引起的磁場的變化)以抵抗未經授權的操作。
於一些實施方式中，本揭示之安全、上鎖、剎車機構可用於防止或阻礙各種類型的旋轉裝置(例如是轉子、車輪、電動機的旋轉部件等)的旋轉。於一些實施方式中，安全、上鎖及/或剎車機構可實現於具有合適的線圈與 電路的任何裝置。於一些實施方式中，安全、上鎖及/或剎車機構可作為防盜機構。
本技術亦揭示一種(實體的)鎖固裝置，其可與上述基於線圈的安全機構配合(例如是以提升安全性)。本揭示之鎖固裝置可安裝於輪轂裝置(或電動機)中，並且可配置以阻止或者至少部分地限制/防止輪轂裝置的旋轉部分(例如是轉子/轉子組件)相對於輪轂裝置的靜止部分(例如是定子/定子組件)旋轉。於一些實施方式中，鎖固裝置可包含擋止件(例如是設置於定子上)，其配置以接觸對應的擋止突塊(例如是設置於轉子上)，以至少部分地防止轉子旋轉。下文中參照第4a圖至第4c圖詳細討論此等鎖固裝置的實施方式。於一些實施方式中，鎖固裝置可實現於不包含基於線圈之安全機構的輪轂裝置。
第1a圖依據本技術之實施方式繪示系統900的方塊圖。於一些實施方式中，系統900可實現於車輪由電動機(例如是第1a圖中的電動機901)所驅動之載具。於一些實施方式中，系統900可實現於用以驅動載具的動力總成(例如：電動機901配置以經由一或多個諸如傳動帶、鍊條、齒輪等動力傳遞部件來驅動車輪)。於一些實施方式中，系統900可實現於具有電動機的輪轂裝置。於一些實施方式中，系統900可實現於任何合適的裝置，只要其包含具有多組線圈之電動機。
如第1a圖所示，系統900包含電動機901、配置以控制電動機901的電控制單元902(electric control unit，ECU)以及配置以為電動機901供電的電源903。電動機901包含定子(或定子組件)以及轉子(或轉子組件)，轉子配置以相對定子旋轉。電動機901包含多組線圈，其位於定子或轉子內。於線圈位於定子內的實施方式中，轉子可包含配置以相對定子旋轉的多個磁鐵。於磁鐵位於定子內的實施方式中，轉子可包含配置以相對轉子旋轉的多個線圈。系統900進一步包含電動機控制單元904(motor control unit，MCU)。電動機控制單元904包含驅動電路905以及電路控制器906。驅動電路905包含多個開關，其配置以向電動機901提供電流(例如是透過電源線X、Y、Z，於下文中詳細討論)。電路控制器906配置以基於來自電控制單元902的指令或內嵌於電路控制器906中的預設規則來控制驅動電路905中的開關。於一些實施方式中，透過無線通訊，或是具有配置以與使用者互動的輸入輸出裝置且設置於載具上的儀表板，電控制單元902可進一步與攜帶式裝置溝通或由攜帶式裝置控制(例如是使用者的智慧型手機或無線遙控器等)。
於所示之實施方式中，電動機901具有三組線圈，每一組線圈包含彼此間隔一百八十度或其他角度環繞定子設置且彼此串聯的線圈群組，三組線圈可呈環形排列，或者是環繞於定子彼此相鄰設置(如第3a圖所示)，使得線圈於電流流過時產生磁場，以於所產生的磁場中旋轉多個磁鐵。舉例而言，於線圈位於定子內的實施方式中，轉子內的磁鐵可因線圈產生的感應磁場而旋轉。
驅動電路905配置以對線圈提供電流，其配置以從電源903(例如是電池、電容、能量儲存裝置等)接收直流電，並隨後形成多相的交流電。於所示之實施方式中，驅動電路905配置以接收直流電壓並形成三相的交流電(舉例而言，任兩相具有120度的相位差)。三相交流電可分別供應電動機901的三組線圈。經由此配置，三組線圈中的三相交流電流造成連續的交疊的磁場變化，從而驅動電動機901(例如是透過旋轉對應的磁鐵)。如第1a圖所示，三相交流電流分別透過三相電源線X、Y、Z提供予三組線圈。
安全單元907配置以選擇性地短路線圈的導線(例如是短路/連接三相電源線X、Y、Z其中部分或全部，使得三組線圈中對應的部分或全部短路)。於一實施方式中，安全單元907由電控制單元902控制。當三相電源線X、Y、Z其中部分或全部彼此連接時，三組線圈中的對應的部分或全部短路。短路線圈形成封閉迴路，換言之，短路線圈中的任何感應電流都不會流出迴路。相反地，感應電流於迴路中流動並因此產生感應磁場。當未經授權的使用者試圖旋轉附接於電動機轉子的車輪時(例如是透過推動載具使其車輪旋轉)，感應磁場可形成力矩以抵消或阻止未經授權的旋轉。經由此配置，系統900提供有效的安全機制以防止或阻礙諸如盜竊之類的未經授權之操作。
於一些實施方式中，安全單元907可包含導電板111(請見第1b圖)以及致動器，致動器配置以移動導電板111以短路線圈(並從而經由短路的線圈產生封閉迴路)。於 另一些實施方式中，安全單元907可包含用以短路線圈的開關。於一些實施方式中，所述開關可為物理、機械或電磁開關。於另一些實施方式中，所述開關可基於電晶體的開關，例如是金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)開關。
於一些實施方式中，當電動機901關閉(例如是斷電)時，電控制單元902可立即指示安全單元907以短路電動機901內的線圈。於另一些實施方式中，電控制單元902可指示安全單元907於電動機901關閉一預設時間(例如是五至十分鐘)後短路電動機901內的線圈。然而，於一些實施方式中，電控制單元902可指示安全單元907在系統900(即載具)維持於未使用狀態(例如是載具未接收到要運作之使用者輸入或使用者指令)達到預設時間後短路電動機901內的線圈。
於一些實施方式中，於電控制單元902指示安全單元907短路電動機901內的線圈後，電控制單元902可進一步驗證線圈是否短路。舉例而言，電控制單元902可(1)通知電動機控制單元904的電路控制器906線圈將被短路，並且(2)指示電路控制器906向驅動電路905發送測試訊號(例如，相對少量的電流、脈衝、方波等)，以確認線圈是否已短路。於一些實施方式中，電路控制器906可將一系列訊號(例如是脈衝、波等)發送至驅動電路905，隨後確認線圈是否已如預期地短路。下文參考第1b圖詳細討論測試方法。
若電路控制器906確定線圈短路(例如是測試訊號如預期般返回)，則電路控制器906可(1)通知電控制單 元902線圈確定短路(例如，傳送一確認訊號)，並且(2)進入休眠模式(例如是藉此保留能量)。於接收到來自電路控制器906的線圈確定短路的訊息後，電控制單元902可接著休眠(例如是藉此保留能量)。
第1b圖依據本技術之實施方式繪示基於線圈的安全機構之示意電路圖。如第1b圖所示，La、Ra、Lb、Rb以及Lc、Rc係分別代表電動機901之三個線圈(例如是第1b圖中的線圈108、108b、108c，亦可為三組線圈)的等效阻抗(例如是電感與電阻的組合)。如圖所示，線圈108a、108b、108c耦接驅動電路905。驅動電路905配置以經由向線圈108a、108b、108c供應三相交流電(例如是兩相之間具有120度的相位差)來控制線圈108a、108b、108c，三相交流電係由諸如電池的直流電源轉換而成。下文參考第1c圖至第1i圖討論三相交流電的實施方式。
如第1b圖所示，連接器109a、109b、109c可分別耦接接觸點A、B、C。經由此配置，當安全單元907之導電板111接觸連接器109a、109b、109c，線圈108a、108b、108c如上述地短路。
於一些實施方式中，可於連接器109a、109b、109c與接觸點A、B、C之間分別設置繼電器110a、110b、110c(於第1b圖中，點A’、B’、C’分別標示分別與接觸點A、B、C具有相同電位的接觸點)。繼電器110a、110b、110c可做為線圈108a、108b、108c的保險絲。舉例而言，若短路的線圈108a、108b、108c其中一者的電流超過特定閾 值，或者由鄰近線圈的溫度感測器(圖未示)量測到之線圈溫度超過極限，繼電器110a、110b、110c其中一對應者可形成斷路，以防止短路的線圈108a、108b、108c過熱或熔化。於一些實施方式中，(1)於預設時間後，或者(2)偵測到短路的線圈108a、108b、108c其中一者內的電流不再超過閾值時，繼電器110a、110b、110c可「恢復」或者回復設定以形成閉合電路。
如前文所述，於一些實施方式中，於導電板111使線圈108a、108b、108c短路後(例如是導電板111被致動器(圖未示)移動而接觸連接器109a、109b、109c)，電控制單元902可進一步驗證線圈108a、108b、108c是否短路。舉例而言，參考第1a圖與第1b圖，電控制單元902可(1)向電路控制器906發送訊號，指示導電板111已依指示致動，並且(2)指示電路控制器906發送測試訊號(例如是相對少量的電流、脈衝、方波等)以確認線圈108a、108b、108c是否已短路。舉例而言，電路控制器906可產生測試波/脈衝/訊號/電流並將其發送至驅動電路905的接觸點A。接著，電路控制器906於接觸點B及/或C量測訊號。基於偵測到的訊號波/脈衝/電流之特性(例如是強度、形式、形狀等)，電路控制器906可判定線圈108a、108b、108c是否短路。舉例而言，若波經過線圈108a、108b、108c其中部分或全部，則波的特性會因為線圈108a、108b、108c之阻抗而改變。經由比較原始測試訊號(於一點，例如是接觸點A)與偵測到的波(於另一點，例如是接觸點B或C)，電路控制器906可判 定線圈108a、108b、108c是否如預期地短路。於一些實施方式中，當原始的與偵測到的測試訊號實質上相似或大致相同(例如是強度、波形等)時，系統900可確定線圈如預期地短路。電路控制器906隨後可將顯示測試結果的訊號發送到電控制單元902。
於一些實施方式中，取決於測試訊號的類型以及對應的量測方式，測試結果可以各種方式分析。舉例而言，於接觸點A、B、C利用導電板111短路且測試訊號為少量電流的實施方式中，若線圈如預期地短路，於接觸點B、C量測/感測到的電流量應類似於施加於接觸點A的原始測試電流的量。
於一些實施方式中，若電路控制器906無法確定線圈短路，則電路控制器906可通知電控制單元902線圈短路確認失敗。隨後，電控制單元902可(1)進行測試以檢查安全單元907是否正常運行，及/或(2)通知系統900的使用者線圈短路確認失敗。於一些實施方式中，於電控制單元902通知使用者後(例如是透過傳送訊息至使用者的智慧型手機或是設置於實現系統900之載具上的顯示器)，電控制單元902可休眠(或是進入休眠模式或睡眠狀態)模式)。由於用以短路電動機之線圈的機構具有相對簡單的結構/配置(例如是經由使用開關與導電板111)，此機構相當可靠。若電控制單元902未收到確認，則可能是由電動機本身故障引起的，因此，電控制單元902(以及電路控制器)配置以進入休眠模式，以防止可能導致確認失敗的故障造成進一步損壞。 同樣地，於通知電控制單元902確認失敗之後，電路控制器906可因為同樣的原因進入休眠狀態。
於一些實施方式中，若電路控制器906在經過預設時間(例如是由電控制單元902指示電路控制器906傳送測試訊號的時間開始計算)後無法確認線圈短路，則電控制單元902可判定電路控制器906可能無法正常運作。於此等實施方式中，電控制單元902(以及電路控制器906)亦可進入休眠模式。
於一些實施方式中，當電控制單元902判定電路控制器906未能確認線圈的連接狀態(例如是短路或未短路)時，電控制單元902可向使用者發送通知，並接著進入休眠狀態。於一些實施方式中，若電控制單元902未成功接收到線圈短路確認，則可指示實體鎖固裝置(例如是下文參考第4a圖討論的電動機鎖固裝置400)將系統900上鎖。
於一些實施方式中，當使用者啟動系統900的電源時(例如是電控制單元902由無線遙控器或行動電話接收無線訊號，或是因應輪轂裝置之實體按鈕(用以啟動輪轂裝置的按鈕)的按壓而產生的訊號)，電控制單元902指示安全單元907使電動機901的線圈(電性且實體地)耦接驅動電路905與電源903(例如是不短路或閉路)。電控制單元902隨後指示電路控制器906發送測試訊號以確認線圈是否適當地電性耦接電源903(沒有短路)，若線圈適當地電性耦接電源903，則電動機901保持啟動，並且準備由驅動電路905以及電源903接收電力，若線圈未適當地電性耦接電源 903，電路控制器906通知電控制單元902確認線圈仍短路，隨後電控制單元902與電路控制器906皆可進入休眠。於一些實施方式中，驅動電路905可包含與饋送線圈的引線/導線串接的小電阻(圖未示)。電路控制器906可偵測小電阻兩端的電壓，以偵測每個引線上的訊號，從而確定線圈是否短路。
於一些實施方式中，當電控制單元902確定電路控制器906未能確認線圈的連接狀態(例如是短路或未短路)時，電控制單元902可向使用者發送通知然後進入休眠狀態。於一些實施方式中，電控制單元902可指示實體鎖固裝置(例如是下文參考第4a圖討論的電動機鎖固裝置400)將系統900上鎖。
請參照第1c圖。如上所述，驅動電路905可將直流電DC轉換為三相交流電AC1、AC2、AC3。如第1d圖至第1i圖所示，三相交流電AC1、AC2、AC3可流過線圈108a、108b、108c的各種組合，造成磁場變化而轉動電動機901的轉子。第1d圖至第1i圖繪示電流在一旋轉週期(即360度)內如何流過線圈。
第1d圖展示交流電AC1由接觸點A開始，流過線圈108a、108b，並返回到接觸點B。於此階段，轉子由0度旋轉至60度。第1e圖展示交流電AC1由接觸點A處開始，流過線圈108a、108c，並返回到接觸點C。於此階段，轉子由60度旋轉至120度。第1d圖與第1e圖展示了三相交流電的第一階段。
第1f圖展示交流電AC2由接觸點B開始，流過線圈108b、108c，並返回到接觸點C。於此階段，轉子由120度旋轉至180度。第1g圖展示交流電AC2由接觸點B處開始，流過線圈108b、108a，並返回到接觸點A。於此階段，轉子由180度旋轉至240度。第1f圖與第1g圖展示了三相交流電的第二階段。
第1h圖展示交流電AC3由接觸點C開始，流過線圈108c、108a，並返回到接觸點A。於此階段，轉子由240度旋轉至300度。第1i圖展示交流電AC3由接觸點C處開始，流過線圈108c、108b，並返回到接觸點B。於此階段，轉子由300度旋轉至360度。第1h圖與第1i圖展示了三相交流電的第三階段。
第2a圖至第2c圖依據本技術之實施方式繪示輪轂裝置200的各部件。如前文所述，系統900可實現於為載具提供動力的輪轂裝置。如第2a圖所示，輪轂裝置200包含殼體101以及輪轂凸緣(或稱環形結構)103，其中輪轂凸緣103由殼體101延伸出，並配置以容納多個輻條105(舉例而言，輻條105的另一端可耦接自行車的前輪/後輪)。
於一些實施方式中，殼體101可由多個殼體部件組裝而成。於一些實施方式中，殼體101可包含第一殼體部件以及第二殼體部件，其彼此耦接並且共同形成內部空間以容納輪轂裝置200的元件。於一些實施方式中，殼體101可包含側壁101a以及環繞側壁101a之外周緣延伸的外緣 101b。外緣101b具有一高度，其定義殼體101之內部空間的高度。
如第2a圖所示，側壁101a的中心具有側開口，其供轉軸209穿越。側開口配置以容納側蓋502(請見第5圖)，其隨殼體101相對轉軸209轉動。於一些實施方式中，側蓋與轉軸209之間設置軸承(圖未示)，使側蓋能夠相對轉軸209旋轉。
最佳地展示於第2b圖中，主電路板203、電池組件205以及線圈組件207容納於殼體101的內部空間內。主電路板203、電池組件205以及線圈組件207固定地直接或間接耦接穿過輪轂裝置200中心的轉軸209。於此等實施方式中，殼體101以及位於殼體101內部的數個磁鐵221(未示於第2a圖與第2b圖中，請見第2c圖)共同形成轉子組件222。此外，主電路板203、電池組件205以及線圈組件207可整體被視為定子組件208。
電池組件205的電池組(battery pack)提供的電流流經定子組件208的線圈時產生磁場，從而移動轉子組件222的磁鐵221，以繞軸線R(或是轉軸209)旋轉轉子組件222。於一些實施方式中，電池組可設置於輪轂組件200外。如此一來，殼體101以及經由輻條105連接殼體101的車輪亦被轉動，以移動機車、自行車或載具。
於所示之實施方式中，輪轂凸緣/環形結構103與側壁101a同心地設置，輪轂凸緣/環形結構103環繞側壁101a的中心點設置。於另一些實施方式中，輪轂凸緣/環形 結構103可設置於側壁101a的不同徑向位置(例如是較靠近殼體101的外邊緣，或是較接近中心點)。如圖所示，輪轂凸緣/環形結構103包含複數個穿孔107，其配置以接收輻條105的一端。
每一輻條105具有外端以及漸擴形(或球形)的內端211，外端配置以耦接車輪/輪圈結構(未示於第2a圖中)，而內端211抵靠於具有對應形狀且形成於輪轂凸緣/環形結構103之內周緣的凹槽。於一實施方式中，球形墊圈118套設於輻條105且抵靠於輻條105的內端211，具有對應形狀的凹槽形成於輪轂凸緣/環形結構103以接收球形墊圈118，並使輻條105被拉緊。
此外，由於球形墊圈118使輻條105得以不同角度接觸輪轂凸緣/環形結構103，上述結構：(1)改善了製造彈性(例如是因為球形墊圈118容易配適且具有較高的誤差容限)，且(2)在至少是因為輻條105的末端並未剛硬地固定至輪轂凸緣/環形結構103時於操作輪轂裝置200時提供進一步的耐久性。
第2b圖依據本技術之實施方式展示輪轂裝置200的爆炸視圖。輪轂裝置200包含殼體101(其具有側壁101a以及外緣101b)以及蓋體201。殼體101包含位於其外表面上的輪轂凸緣/環形結構103，其配置以經由多個輻條耦接車輪/輪圈結構。蓋體201包含位於其內表面上的多個突起或擋止突塊213，其配置以阻止殼體101與定子組件208之間的相對旋轉(例如是與電動機鎖固裝置400，下文參照第 4a圖至第4c圖討論)。突起或擋止突塊213可被稱為「卡合部(engaging portions)」。
於一些實施方式中，卡合部可實現為凹槽(例如是配置以接收電動機鎖固裝置400)、卡勾件(例如是配置以卡合電動機鎖固裝置400)或其他合適的部件。於一些實施方式中，卡合部位於殼體101之側壁101a的內表面及/或蓋體201的內表面。卡合部與電動機鎖固裝置400共同形成輪轂裝置200的「鎖固機構」。
於所示之實施方式中，形成為輻輪(例如是由鋁或其他金屬製成)的支撐結構(或是底盤)內部中空且包含平緣開口，多個「蛋形」的線圈108係設置於平緣開口處。多個磁鐵221(請見第2c圖)環繞設置於外緣101b之內表面，因此，於本實施方式中，殼體101與磁鐵221共同作為轉子組件或轉子。
主電路板203配置以承載一或多個控制器、控制電路、邏輯、感測器、線路，或是對線圈施加電流或轉動殼體101所需的其他合適部件。於一些實施方式中，主電路板203可承載載具的電控制單元(例如，電控制單元902)。於一些實施方式中，主電路板203可承載功率控制器(例如，電動機控制單元(MCU)904，圖未示)，其配置以控制輪轂裝置200的輸出功率。輸出功率可以轉子組件222(亦即，殼體101與設置於其內或其內表面上的磁鐵221)與定子組件208之間相對旋轉之力矩的形式量測，或者以電動機消耗之瓦數的形式量測。於一些實施方式中，主電路板203可承 載驅動電路(例如是驅動電路905)，其配置以管理來自電池組件205的電力(例如是供應三向交流電)。於一些實施方式中，驅動電路以及功率控制器可整合於單一部件內(例如是電動機控制單元)。
電池組件205可包含複數個電池組。於所示之實施方式中，電池組件205包含三個電池組，其位於支撐結構(或是底盤)內且橫向靠近主電路板203設置。於另一些實施方式中，電池組件205可具有不同數目並以各種不同方式排列的電池組。於一些實施方式中，電池組件205可包含以間隔等角度的形式環繞轉軸209設置的三個電池組(以於實質上垂直於轉軸209的一參考平面上排列形成多邊形，例如是三角形，或者具有不同的電池組數目以形成矩形、五邊形、六邊形等)。於一些實施方式中，電池組件205可由電池管理系統(battery management system，BMS)控制或管理。電池管理系統可包含一或多個感測器，其配置以監控電池的狀態。於一些實施方式中，電池管理系統可設置於主電路板203上。於一些實施方式中，取決於各種需求或實際設計，電池組(以及其內的電池單元)可以串聯或並聯的方式連接。
於一些實施方式中，電池組件205可耦接一或多個電池記憶體。電池記憶體設置於主電路板203上，並且配置以儲存電池相關資訊(例如：電池使用資訊、電池操作指令(例如是充電/放電率或其他指令，其因不同電池而異)、電池韌體、電池狀態等)。於一些實施方式中，電池記 憶體亦可配置以儲存載具資訊(例如是輪轂裝置200的操作溫度)或是使用者資訊(例如是駕駛/騎乘紀錄、習慣等)。於一些實施方式中，電池記憶體可設置於電池組件205的電池殼體內。
於一些實施方式中，電池組件205可設置於定子組件208內，使得輪轂裝置200具有可具有小巧的設計。舉例而言，將電池組件205設置於定子組件208內的益處包含：(1)定子組件208可保護電池組件205，例如是免於來自外部的衝擊；(2)此配置可至少部分地防止或阻止電池組件205干擾/影響轉子組件222的磁鐵所產生的磁場。
主電路板203、電池組件205以及線圈組件207固定地耦接轉軸209。轉軸209可耦接載具本體(例如是車架、車殼、構件等)，並支撐載具本體。運行時，殼體101以及銜接殼體101的車輪(經由耦接輪轂凸緣的輻條)可相對轉軸209轉動以移動載具本體。於一些實施方式中，轉軸209可耦接前輪部件(例如是前輪叉)或後輪部件(例如是後輪框)。
於一些實施方式中，輪轂裝置200可包含一或多個防水部件(例如是墊圈)，其配置以使輪轂裝置200具備防水能力。於一些實施方式中，防水部件可設置於一或多處，例如是鄰近轉軸209處、鄰近輪轂裝置200的其他部件等。於一些實施方式中，防水部件可設置於殼體101與蓋體201之間、轉軸209的一或兩端、側蓋與殼體101與蓋體201之間等處，以提升輪轂裝置200的整體防水能力。
同前面所述，在系統900實施為或整合成輪轂裝置200的實施例中，定子組件208以及轉子組件222分別為電動機901的定子以及轉子；電源903可為電池組件205；電動機控制單元(MCU)904與電控制單元(ECU)902可被設置於主電路板203；以及安全單元907可被固設於定子組件208的底盤(例如第3a圖所示之線圈底盤301)。
第2c圖繪示定子組件208如何裝入殼體101內。如圖所示，定子組件208耦接轉軸209，轉軸209隨後穿越殼體101的中央開口219設置(沿圖中所示的方向N)。如圖所示，多個永久磁鐵221設置於殼體101(的側壁101a或外緣101b)的內部或內表面。運行時，永久磁鐵221以及殼體101(做為轉子組件)可相對定子組件208旋轉。
如第2c圖所示，定子組件208可包含三組線圈108a、108b、108c。於所示之實施方式中，每組線圈包含彼此相對設置並且環繞輪轂裝置200的兩組子線圈，因此，定子組件208包含環繞軸轉209設置的六組子線圈。線圈108a、108b、108c配置以產生磁場，以旋轉磁鐵221。
第3a圖依據本技術之實施方式繪示定子組件208的示意圖。於所示之實施方式中，定子組件208包含數個線圈108以及線圈底盤301，其中線圈底盤301配置以固定地耦接轉軸209。於第3a圖所示之實施方式中，線圈108可包含第一組線圈108a、第二組線圈108b以及第三組線圈108c。第一組線圈108a配置以經由第一導線303aa耦接電池組件205，第二組線圈108b配置以經由第二導線303bb耦 接電池組件205，第三組線圈108c配置以經由第三導線303cc耦接電池組件205。第一組線圈108a、第二組線圈108b以及第三組線圈108c環繞定子組件208的線圈底盤301設置，並且配置以從電池組(例如是經由驅動電路905，如前文所述)接收三向交流電(的其中一相)。
第3b圖以及第3c圖依據本技術之實施方式繪示安全機構的局部示意圖，其中安全機構具有安全單元907。如第3b圖以及第3c圖所示，安全單元907包含擋止件302、基座304以及致動器306，其中致動器306配置以沿方向K移動擋止件302。於所示之實施方式中，基座304耦接定子組件208。於所示之實施方式中，三個連接器109a、109b、109c分別耦接三組線圈108a、108b、108c。
導電板111設置於擋止件302的底面上。經由此配置，當擋止件302朝向三個連接器109a、109b、109c移動時，導電板111導致三組線圈108a、108b、108c發生短路。一旦三組線圈108a、108b、108c短路，若使用者試圖旋轉由電動機901驅動的車輪(例如是通過踩踏連接到車輪上的踏板來旋轉電動機901的轉子、推動/移動具有車輪的自行車、使自行車滑下坡等)，位於殼體101中的磁鐵221旋轉並在線圈中感應出電流，感應電流產生與旋轉的磁鐵之磁力相反的電磁場。
短路的線圈108a、108b、108c內的感應電流隨後產生可阻礙轉子旋轉的反方向力矩T。在不受限於理論下，可基於以下的公式計算力矩T。
V=keω---(1)
V/R=I---(2)
IkT=T---(3)
於公式(1)、(2)、(3)中，V代表電壓，ω代表轉速，R代表電阻(例如是線圈108a、108b、108c的電阻)，I代表電流，ke、kT為常數。
依據公式(1)，當使用者試圖旋轉電動機901的轉子(亦即，產生轉速ω)時，可於線圈108a、108b、108c內產生特定的電壓V。轉子旋轉得越快，產生的電壓V就越大。由於線圈108a、108b、108c短路，所以產生的電流I(依據公式(2)，電流I來自所產生的電壓V)流回線圈108a、108b、108c(例如，從一線圈到另一線圈)。依據公式(2)、(3)，所產生的電壓V可使力矩T與使用者的動作相反。所產生的力矩T可用以防止轉子旋轉，因此，可作為安全與防盜機構。
本揭示之安全機構的優點包含：(1)其可於輪轂裝置200的電源關閉時運行(安全機構可於沒有電源的情況下運行)；(2)其可因應使用者動作產生力矩(亦即，使用者旋轉轉子越快速，可產生更大的力矩以抵抗旋轉)；(3)其可應用於各類車輪；(4)其可與其他鎖固裝置共存(例如是下文中討論的實體鎖固裝置400)。
於一些實施方式中，可短路少於線圈108a、108b、108c全部三者。於此等實施方式中，導電板111可配置/設置以經由接觸連接器109a、109b、109c其中兩者 來短路線圈108a、108b、108c其中兩者。於一些實施方式中，擋止件302可由導電材料製成，使得擋止件302可直接短路線圈108a、108b、108c其中兩者以上。
於本實施方式中，輪轂裝置200的轉子組件222(或電動機901的轉子組件)固定地設置於車輪。於一些實施方式中，輪轂裝置200與電動機901配置以透過諸如傳動帶、鏈條、齒輪組等動力傳遞部件來為載具的車輪提供動力。轉子組件與車輪之間可存在齒輪減速比。具體而言，轉子組件與車輪不必具有相同的轉速(但是彼此成比例)。舉例而言，電動機901的轉子組件與由轉子驅動的車輪之間可存在齒輪減速比。舉例而言，1比6的齒輪減速比係代表當轉子組件旋轉360度(例如是一周期)時，車輪僅旋轉60度(例如是六分之一週期)。本揭示之安全機構之一優點，在於其可產生與齒輪減速比成比例的力矩以防止或阻止未經授權動作。換言之，對於具有較高齒輪減速比的載具，本揭示之安全機構可因此產生較大的力矩。
於動力傳遞部件包含齒輪組的實施方式中，齒輪組可如下配置。傳統上，當載具停放時，齒輪組透過排檔桿切換至「P檔」或「停車檔(parking position)」(於此狀態下，齒輪組與諸如鍊條的其餘動力傳遞部件分離)，齒輪組於是可被上鎖。為利用本揭示所公開的技術，齒輪組需要被切換到「D檔」或「行車檔(driving position)」(於此狀態下，齒輪組卡合其餘動力傳遞部件)，或者是改變齒輪組 於「P檔」的配置，使得齒輪組於「P檔」仍卡合其餘的動力傳遞部件。
還應注意的是，於上述電動機901配置以透過動力傳遞部件驅動載具之車輪的實施方式中，安全單元907並非設置於電動機901內(如對應第2a圖至第3c圖之實施方式所示)。於此等實施方式中，安全單元907設置於(或接附於)載具之電動機控制單元904與電動機901之間。
於一些實施方式中，本揭示之安全機構可包含附加的鎖固裝置，其用以於電動機901被關閉時或者已關閉一時段後卡合電動機901之轉子，以使轉動轉子更加困難。於一些實施方式中，本揭示之安全機構可包含下文參照第4a圖至第4c圖討論的實體鎖固裝置。
第4a圖為依據本技術之實施方式的電動機鎖固裝置400的爆炸視圖。電動機鎖固裝置400配置以將輪轂裝置(例如是輪轂裝置200)的電動機上鎖(例如是電動機901，經由防止電動機901的轉子相對電動機901的定子旋轉)。
如第4a圖所示，電動機鎖固裝置400包含擋止件401、擋止基座403、耦接桿件407(或者是螺桿)的致動器406以及接頭409，其中接頭409配置以將致動器406的導線連接至供應電流以移動桿件407的控制器。擋止基座403固定地銜接設置於輪轂裝置內之電動機的靜止部位(例如是定子)。擋止件401設置於擋止基座403內，並配置以被桿件407移動。
於一些實施方式中，例如是螺帽411的定位部件設置於擋止件401的空間內，並且以彈簧413偏移。桿件407可具有螺紋，且可被致動器406轉動。桿件407可於其上上下移動螺帽411，以將擋止件401推進而與轉子(例如是輪轂裝置200的殼體101)的表面卡合，或將擋止件401縮回而不與轉子的表面卡合。於一些實施方式中，致動器406可為軸向電磁閥，或者其他可移動擋止件401的致動器。
於一些實施方式中，彈簧413可設置以對擋止件401提供彈力，以將擋止件401固定於螺帽411，使得螺帽411相對於桿件407的移動能將擋止件401朝向或遠離殼體(例如是殼體101)之內表面移動。於一些實施方式中，擋止件401可鄰近殼體的內表面設置，但不實際與其接觸。
於一些實施方式中，接頭409可耦接至耦接電控制單元(例如，電控制單元902)及/或其他合適裝置的控制器。於一些實施方式中，電控制單元可因應來自外部裝置(例如是智慧型手機、無線遙控器等)的訊號而將電動機上鎖/解鎖。於一些實施方式中，電控制單元可在未於預設時間範圍(例如是輪轂裝置關閉後十分鐘)內接收到來自外部裝置(例如是智慧型手機、遙控器等)的訊號時將電動機上鎖/解鎖。
第4b圖以及第4c圖為電動機鎖固裝置400的剖視圖，其展示電動機鎖固裝置400的運作。如圖所示，電動機鎖固裝置400的擋止基座403固定地耦接定子組件208， 使得轉子組件222可相對電動機鎖固裝置400自由旋轉(例如是繞第4c圖所示之軸線R)。
於第4c圖所示之實施方式中，轉子組件222包含殼體101以及連接於殼體101上的磁鐵221。於所示之實施方式中，定子組件208包含數個線圈108。如第4c圖所示兩擋止突塊405a、405b耦接殼體101的內表面(或與其一體成形)。擋止突塊405a、405b配置以於擋止件401處於向外延伸的「上鎖」位置時(如第4c圖所示)限制轉子組件222(例如是殼體101與磁鐵221)相對於擋止件401(其固定地耦接定子組件208)旋轉。
當擋止件401回縮至「解鎖」位置時(如第4b圖所示)，轉子組件222可相對擋止件401(以及定子組件208)旋轉。於此等實施方式中，擋止件401(的邊緣)與擋止基座403(的外緣)齊平，因此，擋止件401於轉子組件222旋轉時不接觸擋止突塊405a、405b。
於第4b圖中，電動機鎖固裝置400處於「解鎖」位置，並且轉子組件222可相對於定子組件208旋轉。於此等實施方式中，擋止件401(的邊緣)與擋止基座403(的外緣)齊平，因此，擋止件401於轉子組件222旋轉時不接觸擋止突塊405a、405b。
當電控制單元(例如，電控制單元902)指示致動器406轉動桿件407時(以沿方向M移動擋止件401，如第4b圖與第4c圖所示)，車輪從而被上鎖或解鎖。
一旦擋止件401朝向殼體101移動(例如是沿方向M)，擋止件401不再與擋止基座403齊平而處於上鎖位置。因此，擋止件401受到擋止突塊405a、405b其中一者阻擋或限制而無法自由地相對轉子組件222旋轉。如此一來，轉子組件222被上鎖而無法相對定子組件208旋轉。
於一些實施方式中，擋止突塊可環繞殼體101之內表面設置。於此等實施方式中，擋止件401可受到任一個擋止突塊阻擋。於一些實施方式中，擋止突塊可形成為各種外型，例如是突起、塊狀物及/或其他合適的形狀，使得擋止突塊能在擋止件401處於延伸位置時與其卡合。
於一些實施方式中，擋止突塊可由相對容易替換的材料製成，例如是塑膠，而擋止件401可由較硬或鋼性較強的材料製成。於此等實施方式中，當一或多個擋止突塊受損或失效(例如是與擋止件401接觸所造成)時，其他的擋止突塊仍能夠與擋止件401卡合而鎖定轉子組件222的位置。替換損壞的擋止突塊容易且方便，因此，本技術提供一種可靠且易於維護的機構，以鎖定、阻擋及/或控制電動機的旋轉。
第5圖為依據本揭示之實施方式的載具框架501的立體圖，其裝配輪轂裝置(例如是輪轂裝置200)。如圖所示，輪轂裝置200的轉軸209固定地耦接載具框架501。輪轂裝置200的殼體101經由輻條105以及輪轂凸緣/環形結構103耦接車輪503(如圖所示，輪轂裝置200可連接有側蓋502)。輪轂裝置200可轉動車輪503，以移動載具框 架501。於車輪503不轉動時，充電頭505可耦接輪轂裝置200以對其充電。於一些實施方式中，充電頭505可經由磁力耦接輪轂裝置200。如圖所示，充電頭505可經由電源線507耦接電源(例如，市電(mains electricity))。於一些實施方式中，車輪503可為一車輪組，其包含輪胎509、輪圈511、多個輻條105以及輪轂裝置200。
於一些實施方式中，當輪轂裝置200開始利用充電頭505充電時，電控制單元902可指示安全單元907短路線圈108。於一些實施方式中，當電控制單元902接收到標示充電過程完成的訊號時，電控制單元902可指示安全裝置907將線圈108移回其正常的工作狀態(例如，不短路的狀態)。
於一些實施方式中，安全單元907與鎖固裝置400可共用同一致動器。舉例而言，安全單元907之致動器306(請見第3b圖)與鎖固裝置400之致動器406可為同一元件。舉例而言，可以一電磁閥移動擋止件302與擋止件401。
第6圖以及第7圖依據本揭示之實施方式分別繪示方法600、700的流程圖，其中方法600、700係由編程的處理器、控制器或其他邏輯電路執行。方法600、700配置以管理本技術之安全系統/機構。於一些實施方式中，方法600、700可實施於(1)動力總成內；(2)載具系統內；(3)輪轂裝置；以及(4)具有電動機之系統，電動機需具有轉子與定子(例如是第1a圖至第5圖所示之系統與裝置)。
請參考第6圖，方法600由步驟601開始，經由控制器接收標示電動機關閉的第一訊號(例如是使用者操作開關以關閉電動機)。於一些實施方式中，控制器可為載具的電控制單元(例如是電控制單元902)。於另一些實施方式中，控制器可為使用者的攜帶式裝置(例如是智慧型手機)內的處理器。於一些實施方式中，可透過各種有線或無線連線來傳送第一訊號。
於步驟603中，方法600接著經由控制器發送第二訊號，以指示安全單元(例如是安全單元107)短路電動機的部分或全部之線圈組。當部分或全部之線圈組短路時，電動機被本申請中揭示之基於線圈的安全機構或系統(例如是系統900)上鎖。於一些實施方式中，方法600可包含：啟動實體鎖固裝置(例如是鎖固裝置400)以增強電動機的安全性。
於步驟605中，控制器指示安全單元恢復部分或全部之短路線圈的電源連接。電動機隨後被解鎖而可操作(例如是驅動載具)。接著，方法600返回以進行進一步處理。
請參考第7圖，方法700由步驟701開始，經由控制器接收標示電動機關閉的第一訊號(例如是使用者操作開關以關閉電動機)。於一些實施方式中，控制器可為載具的電控制單元。於另一些實施方式中，控制器可為使用者的攜帶式裝置(例如是智慧型手機)內的處理器。於一些實施方式中，可透過各種有線或無線連線來傳送第一訊號。於步驟703中，方法700接著經由控制器發送第二訊號，以指示安 全單元短路電動機的部分或全部線圈組。於一些實施方式中，可透過各種有線或無線連線來傳送第一訊號與第二訊號。
於步驟705中，控制器指示電路控制器(例如是電動機控制單元904的電路控制器906)發送測試訊號以確認線圈是否已短路。於步驟707中，方法700判定控制器是否可於一預設時間(例如是0.1秒至5秒)內接收線圈短路的確認訊號(例如是來自電動機控制單元904的電路控制器906)。
如果步驟707的判定是肯定的，則方法700前進至步驟709，於步驟709中，控制器進入休眠模式。如果步驟707的判定是否定的(意味著控制器未成功接收到確認訊息/確認訊號)，則方法700前進至步驟711，於步驟711中，控制器通知使用者(例如是向使用者行動裝置或載具的顯示器發送通知)未成功接收確認訊息(或確認失敗)，控制器隨後進入休眠模式。於一些實施方式中，控制器可指示其他部件(例如是電路控制器)也進入休眠狀態。方法700接著返回以進行進一步處理。於一些實施方式中，在將確認訊號發送至控制器之後，電路控制器本身可以進入休眠模式。
於一些實施方式中，方法700可包含啟動實體鎖固裝置(例如是鎖固裝置400)以增強電動機的安全性。於一些實施方式中，啟動實體鎖固裝置的過程可於步驟709或步驟711中執行。於另一些實施方式中，啟動實體鎖固裝置 的過程可於步驟701中執行。於一些實施方式中，使用者可於實體鎖固裝置400啟動/啟用時收到通知。
於一些實施方式中，本揭示之方法可包含，(1)由控制器接收關於關閉載具的訊號；(2)經由控制器指示安全單元使載具內之電動機的多個線圈短路；(3)經由控制器指示電路控制器發送測試訊號，驗證線圈是否短路；(4)當接收到線圈短路的確認訊號時進入休眠模式。於一些實施方式中，此方法可包含經由控制器指示電路控制器休眠。於一些實施方式中，此方法可包含：若控制器未成功接收到確認訊號，則經由控制器啟動鎖固裝置，鎖固裝置之啟動係經由指示鎖固裝置的致動器移動鎖固裝置的擋止件以接觸載具之電動機的轉子組件。於一些實施方式中，鎖固裝置可於接收關於關閉載具的訊號時啟動。
儘管已以特定示例性實施方式描述本技術，但應當理解本技術不限於所描述之實施方式，而是可於所附申請專利範圍的精神與範圍內進行修改與變更來實現。因此，說明書與圖式應被視為說明而非限制。
900‧‧‧系統
901‧‧‧電動機
902‧‧‧電控制單元
903‧‧‧電源
904‧‧‧電動機控制單元
905‧‧‧驅動電路
906‧‧‧電路控制器
907‧‧‧安全單元
X、Y、Z‧‧‧電源線

Claims (20)

  1. 一種輪轂裝置，用以驅動一載具，並包含：一電動機，具有多組線圈；一驅動電路，電性耦接該多組線圈；一安全單元，電性耦接該驅動電路以及該多組線圈，該安全單元配置以因應來自一控制器的一訊號而短路該多組線圈其中至少一者，該訊號係標示該電動機被關閉；以及一電路控制器，配置以確認該多組線圈是否短路，並傳送一確認訊號，該確認訊號係標示該多組線圈的部分或全部短路，其中該控制器在接收到該確認訊號時進入一休眠模式。
  2. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中該安全單元包含一致動器以及一導電板，該致動器配置以移動該導電板以短路該多組線圈其中至少一者。
  3. 如請求項2所述之輪轂裝置，其中該致動器包含一電磁閥或一線性馬達。
  4. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中該安全單元包含一開關，該開關配置以短路該多組線圈其中至少一者，並包含：一機械式開關，配置以短路該多組線圈其中至少一者；或者 一電晶體開關，配置以短路該多組線圈其中至少一者。
  5. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中該電動機包含一定子組件，該定子組件具有該多組線圈，該多組線圈其中至少一短路者配置以因應一磁場變化而產生一力矩，該磁場變化由一轉子組件的一旋轉產生，該力矩的方向相反於該轉子組件的該旋轉。
  6. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中該電動機包含一轉子組件，該轉子組件具有該多組線圈，該多組線圈其中至少一短路者配置以因應一磁場變化而產生一力矩，該磁場變化由該轉子組件的一旋轉產生，該力矩的方向相反於該轉子組件的該旋轉。
  7. 如請求項5所述之輪轂裝置，進一步包含：一鎖固裝置，配置以至少部分地防止該轉子組件相對於該定子組件旋轉，該鎖固裝置具有一擋止件以及一致動器，該致動器耦接該擋止件，該擋止件配置以被該致動器移動。
  8. 如請求項5所述之輪轂裝置，其中該電動機包含一殼體，該殼體可轉動地耦接一轉軸，該定子組件設置於該殼體內，並且耦接該轉軸，該定子組件電性耦接一電池組件，該電池組件設置於該定子組件內。
  9. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中該驅動電路配置以產生一三相交流電以控制該多組線圈。
  10. 如請求項1所述之輪轂裝置，進一步包含一繼電器，該繼電器耦接於該多組線圈以及該安全單元之間。
  11. 如請求項10所述之輪轂裝置，其中該繼電器配置以於通過該多組線圈的一電流超過一閾值時形成一斷路。
  12. 如請求項1所述之輪轂裝置，其中來自該控制器的該訊號係標示該電動機已關閉一預設時間。
  13. 一種載具，包含：一電動機，具有多組線圈；一控制器，電性耦接該電動機；一驅動電路，電性耦接該多組線圈；以及一安全系統，具有一安全單元，該安全單元電性耦接該驅動電路以及該多組線圈，該安全單元配置以因應來自該控制器的一訊號而短路該多組線圈其中至少一者，該訊號係標示該電動機被關閉；其中該控制器在接收到一確認訊號時進入一休眠模式，該確認訊號係標示該多組線圈的部分或全部短路。
  14. 如請求項13所述之載具，其中該電動機包含一轉子組件以及一定子組件，該安全系統進一步包含：一鎖固裝置，配置以至少部分地防止該轉子組件相對於該定子組件旋轉，該鎖固裝置具有一擋止件以及一致動器，該致動器耦接該擋止件，該擋止件配置以被該致動器移動。
  15. 如請求項13所述之載具，其中該安全單元包含一致動器以及一導電板，該致動器配置以移動該導電板以短路該多組線圈其中至少一者。
  16. 如請求項13所述之載具，進一步包含：一車輪，由該電動機驅動，其中該電動機配置以經由一動力傳遞組件驅動該車輪。
  17. 如請求項13所述之載具，進一步包含一車輪，該車輪由該電動機驅動，其中該電動機的一轉子組件固定地耦接該車輪。
  18. 一種保護載具的方法，包含：經由一控制器接收一訊號，該訊號係關於關閉該載具； 經由該控制器指示一安全單元短路該載具內的一電動機之複數個線圈的部分或全部；經由該控制器指示一電路控制器傳送一測試訊號，以確認該些線圈是否短路；以及當接收到一確認訊號時，該控制器進入一休眠模式，該確認訊號係標示該些線圈的部分或全部短路。
  19. 如請求項18所述之方法，進一步包含：若未成功接收到標示該些線圈的部分或全部短路的該確認訊號，則傳送一通知至一使用者行動裝置或者該載具上的一顯示器；以及於傳送該通知後進入該休眠模式。
  20. 如請求項18所述之方法，進一步包含：若未成功接收到該確認訊號，則經由該控制器啟動一鎖固裝置，啟動該鎖固裝置係經由指示該鎖固裝置的一致動器移動該鎖固裝置的一擋止件以接觸該電動機的一轉子組件。
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