一种具有可控电辅助的如冲浪板或桨板的水运工具的制作方法

本发明涉及一种具有受控电辅助的水运工具，其目的在于允许用户在水上运输。它在冲浪板，桨板或帆板领域以及皮艇或独木舟领域中找到特殊应用。

背景技术：

作为示例，冲浪板旨在允许用户在波浪提供的推动作用下在水上滑动。通常，在用户所处的给定区域中没有波浪的情况下，所述躺在板上的所述用户使用他的手臂来提供板到达形成或正在形成波浪的区域所必需的推进力。

另一个示例包括桨板，其又被设计成允许用户在配备桨的用户的推动作用下在水上滑动。与冲浪板一样，桨板也可以使用户在波浪提供的推动作用下在水上滑动。

存在其他示例的水运工具，其允许用户通过用户直接提供给自己的机械推进动作，或通过诸如一个或多个桨或橹的机械推进，和/或通过环境（如风或波浪）提供的推进动作来导航水。

为了促进这种水上工具的使用，特别是在用户或环境所提供的推进力的机械作用不足的地区或情况下，这些水上工具可以配备有电辅助，即驱动机械推进装置（例如螺旋桨）的电机动化系统。

例如，从us018065717已知一种具有电辅助的可充气桨板。在该文件中，提供了一种控制电子设备，该控制电子设备被配置为检测到用户的距离桨板太远时，然后关闭发动机。

从us008262666还已知一种具有电辅助的冲浪板，其通过由用户佩戴的腕带对发动机进行遥控，该腕带通过无线方式与控制电子设备进行通信，该控制电子设备被配置为检测到来自手腕的信号损失，然后关闭引擎。

一般而言，在已知的具有电辅助的水上工具中，根据用户所佩戴的装置来执行发动机控制。因此，这需要所讨论的设备与控制电子设备之间的通信，这在某些情况下可能导致可靠性问题，并且取决于用户。

另外，这样的控制装置无法精确和优化地控制由电机传递到机械推进装置的动力。

技术实现要素：

因此，本发明旨在解决上述问题以及其他问题。因此，本发明的目的之一是提供一种具有电辅助的水上工具，对该电辅助进行更有效的管理。

因此，本发明的目的是一种具有电辅助的水上工具，例如冲浪板或桨板，其包括推进装置，能够使水上工具在水上或在水中前进；电机，被配置为输送用于驱动该推进装置动力；电源，被配置为向电机供应电能；以及电控制单元，被配置为控制电机的运行以及通过该源控制电机的电能的供应。

该水上工具还包括测量装置，该测量装置连接到控制单元，并且能够测量与电机运行有关的电机参数和与所述水上工具的运动有关的水上工具参数中的至少一个给定参数的值。

此外，控制单元被配置为接收由测量装置测量的电机参数和/或水上工具参数的至少一个值，并且根据所接受的一个或多个参数值来适配用于驱动由电机输送的推进装置的动力。

在一些实施例中，水上工具还包括以下一个或多个特征，这些特征被单独考虑或根据任何技术上可能的组合考虑：

测量装置包括能够测量电机消耗的电强度的装置，并且控制单元配置成检测电机消耗的电强度的变化，并根据在电强度检测到的变化来改变提供给电机的电能消耗；

控制单元被配置为检测电机消耗的电强度在特定持续时间内超过某个阈值的增加或减小，并在特定持续时间内，当电机消耗的电强度超过或低于特定阈值时，它会切断对电机的电能供应；

特定阈值至少是电机转速的函数，并且特定持续时间至少是电机转速和/或至少电机消耗的电强度的函数；

测量装置包括能够测量电机转速的装置，并且控制单元配置成检测电机转速的变化，并根据检测到的速度变化来改变提供给电机的电能；

控制单元被配置为检测在特定持续时间内超过某个阈值的电机转速的增加或减小，并在特定持续时间内，当电机的转速超过或低于规定的阈值时，它会切断向电机的电能供应；

特定阈值至少是电机消耗的电强度的函数，特定持续时间至少是电机消耗的电强度和/或电机的转速的函数；

电机包括电子控制装置，该装置能够测量电机消耗的电强度和/或电机转速，其包括与电机的电子控制装置（5）集成的电测量装置；

测量装置包括诸如惯性测量单元的装置，其能够检测沿水运工具重心的三个位移轴中的一个或多个平移的水运工具速度和/或加速度，和/或围绕所述水上工具重心的三个旋转轴中的一个或多个旋转的水运工具速度和/或加速度。所述控制单元被配置为检测所述水上工具的速度和/或加速度的变化，并根据检测到的速度和/或加速度的变化，改变向所述电机的电能供应；

测量装置包括能够检测来自位于水上工具上的用户推进动作的装置，例如摄像机和/或惯性测量单元。控制单元被配置为检测来自位于水上工具的用户推进动作的频率的变化，并根据检测到的推进动作频率的变化来改变向电机的电能供应。

因此，根据与电机和/或水上工具有关的一个或多个参数，本发明的具有电辅助的水上工具允许以精确和优化的方式来管理该电辅助。

附图说明

通过参考以下仅作为示例且仅出于说明目的给出的描述，以及通过参考示意性地示出本发明的水上工具示例的图1，可以更好地理解本发明及其优点。

具体实施方式

因此，图1示出了一个示例，其中的水上工具是冲浪板类型。该板配备有电辅助，可以帮助用户在水上移动，例如更轻松地到达冲浪区域。

该板包括推进装置1，例如由驱动轴承载的推进器（或螺旋桨），该推进装置能够使该板在水上前进。在旨在将水上工具全部或部分浸没的其他示例中，可以在水中进行水上工具的前进。

另外，该板包括电机2，被配置为传递驱动力以驱动推进装置1，该电机2，例如，连接至推进器的驱动轴。

电源3，例如一个或多个电池，还被设置，其被配置为向电机2提供电能。

电机2的运行及其从电源3中的电能供应由电控制单元4控制。该电控制单元4包括计算装置，例如微控制器。它连接到测量装置5、6、7。这些测量装置5、6、7能够测量一个或多个给定参数的值，在此基础上适配由电机2传递的驱动动力。

精确地，这些测量装置5、6、7测量电机参数的值和/或水上工具参数的值。电机参数是与电机的运行有关的参数。水上工具参数是与水上工具的运动有关的参数。

控制单元4被配置为接收由测量装置5、6、7测量的一个或多个所述参数（即电机参数和/或水上工具参数）的一个或多个值。

依赖于该接收值或这些接收的值，控制单元4还被配置为适配由电机2传递的推进装置1的驱动功率。

测量装置5、6、7包括，例如，能够测量电机2消耗的电强度的装置5。它们还可包括能够测量电机2转速的装置5。这两个装置以相同的附图标记5表示，因为优选地，以电测量设备集成在这些电控制装置5中的形式，它们集成在电控制装置5中，而电控制装置5集成在电机2本身中。

例如，可以在该电机2之上或之中配备有集成传感器，例如霍尔效应传感器，其检测旋转磁体的通过。因此，该信息可通过集成在电机2中的电子控制装置5，用于控制单元4。

在另一示例中，集成到电机2中的电控制装置5直接测量由电机2的绕组产生的电动势，该电动势是电机2转速的函数。类似地，通过集成在电机2中的电子控制装置5，或者可由控制单元4直接测量，因此该信息可用于控制单元4。

关于电机2消耗的电强度，电机2可以配备有电强度传感器，该电强度传感器提供集成到电机2中的电控制装置5。然后，通过电控制装置5，这些信息也可用于控制单元4。

测量装置5、6、7还可包括装置6，例如惯性测量单元6，其能够检测沿水运工具重心的三个位移轴中的一个或多个平移的水运工具速度和/或加速度，和/或围绕所述水上工具重心的三个旋转轴中的一个或多个旋转的水运工具速度和/或加速度。

这些测量装置5、6、7还可以包括能够检测来自位于水上工具上的用户的推进动作的装置6、7，例如摄像机7和/或惯性测量单元6。惯性测量单元6可以与如前段所述的能够检测水上工具的速度和/或加速度的测量装置6中使用的惯性测量单元6相同，因此使用相同的附图标记6。

所谓的来自位于水上工具上的用户的推进动作，是指该用户沿特定方向移动水上工具的物理动作。在冲浪板的情况下，可以是躺在板上的用户在水中使手臂向前移动的动作。在桨板的情况下，这可以是用户通过划桨使桨板向前移动的划桨运动。在独木舟或皮划艇的情况下，这可以是用户为使水上工具向前移动而进行的划桨运动。

因此，控制单元4可以将由一个或多个不同的测量装置5、6、7测量的值用于电机2的控制。

因此，控制单元4被配置为从装置5接收的信息，检测由电机2所消耗电强度的变化，装置5能够测量上述电机2所消耗的电强度。然后，控制单元4被配置为基于检测到的电强度的消耗变化，来改变向电机2的电能供应。

具体地，控制单元4被配置为在特定持续时间内，检测电机2消耗的电强度的超过特定阈值的超出量。这可以是增加的超出量（在这种情况下，特定阈值为高阈值），或者是减少的超出量（在这种情况下，特定阈值为低阈值）。

然后，控制单元4被配置为在特定持续时间内，在电机2消耗的电强度超过特定阈值以下的情况下切断或关闭向电机2的电能供应。

在特定实施例中，控制单元4所使用的特定阈值（高或低）至少是电机2转速的函数。特定持续时间至少是电机2转速的函数，和/或至少是电机2消耗的电强度的函数。

因此，举例来说，让我们考虑控制单元4考虑了电机2的两个不同的转速，即v1和v2，其中v2大于v1。如果在电机2以速度v1运行时电机2，电机2消耗的电强度在1500毫秒内小于4安培时，则控制单元4切断电机2，即切断对电机2的电能供应。如果电机2以速度v2运行，电机2消耗的电强度在1500毫秒内小于3安培时，则控制单元4切断电机2，即切断对电机2的电能供应。

确实，如果电机2消耗的电强度减小，而其速度增大，则可能有两个可能的原因。

要么是用户从板上掉落，板在水表面上停止，而推进装置1（例如推进器）部分地从水中出来。然后，推进器会冲泡大量的空气，而不仅仅是水，这减少了电机2电能的消耗，并加速了推进器的转动，因此加速了电机2。这由控制单元4检测到，如以上所解释的，这允许它改变由电机2输送的驱动动力，直到必要时完全停止。

要么是用户在板上，并在冲浪。推进装置1仍然被淹没，但是不再需要那些为板提供推进的推进装置1，因为波浪也驱动它。在这种情况下，电机2的电能消耗减少，并且推进器的速度增加（这可以达到由于板的位移速度而被驱动旋转的推进器）。如上所述，这由控制单元4检测到，从而允许其改变由电机2传递的驱动功率，以导致电机2的转速减小到完全停止或等待恢复到电机上的一定加载，以进一步提高电机的转速。

控制单元4还可以被配置为：基于从能够测量上述电机2转速的装置5接收的信息，来检测电机2转速的变化。然后，控制单元4被配置为根据检测到的速度变化来改变向电机2的电能供应。

此外，如果电机2消耗的电强度增加，则可能与技术问题有关，例如推进器阻塞，藻类缠绕在螺旋桨上等……这由控制单元4检测到，如以上所解释的，使其能够紧急停止任何推进。

具体地，控制单元4被配置为在特定持续时间内检测电机2的转速的超过某个阈值的超出。再次，这可以是增加的超出量（在这种情况下，特定阈值为高阈值），或者是减少的超出量（在这种情况下，特定阈值为低阈值）。

然后，控制单元4被配置为在特定持续时间内，在电机2消耗的电强度超过特定阈值（增加或减少）的情况下切断向电机2的电能供应。

在特定实施例中，控制单元4所使用的特定阈值（高或低）至少是电机2消耗电强度的函数。特定持续时间至少是电机2所消耗电强度的函数，和/或至少电机2转速的函数。

控制单元4还可以被配置为：基于能够检测到以上介绍的水上工具的该速度和/或加速度的装置6所接收的信息，来检测水上工具的速度和/或加速度的变化。然后，控制单元4被配置为根据检测到的速度和/或加速度变化来改变向电机2的电能供应。

控制单元4还可以被配置为：基于以上介绍的能够检测位于水上工具上的用户的推进动作的装置6、7所接收到的信息，检测来自位于水上工具上的用户的推进动作的频率变化。然后，控制单元4被配置为根据检测到的推进动作频率的变化来改变向电机2的电能供应。

以上描述仅作为示例给出，仅用于说明目的。

特别地，尽管本发明特别适用于冲浪板领域，但是本发明不限于冲浪板型水上工具，而是扩展到诸如桨板或帆板的水上工具。更一般地，本发明不限于板载水上工具，而是扩展到任何电动船只，例如独木舟或皮艇。