用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述双轮自平衡电动车包括电动车本体，所述电动车本体包括设置在电动车内部的车架以及设置在电动车外部的外壳，所述车架包括左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，以及设置在左侧轮毂车架和右侧轮毂车架之间的连接轴，所述连接轴用于连接左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，所述左侧轮毂车架和右侧轮毂车架上均设置有脚踏板，所述电动车本体的两侧均设置有轮胎部件，所述电动车本体内设置有控制电路，所述控制电路通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退。
【专利说明】用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电动车，具体涉及一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，属于自平衡电动车【技术领域】。
【背景技术】
[0002]双轮自平衡电动车现已出现在各种代步场合，但传统的双轮自平衡电动车需要骑行者用重心控制前后平衡，用把手控制转向。造成车体结构复杂，体积较大，便携性大大降低。
[0003]为了解决该技术问题，本领域的技术人员也在不断的尝试，市场上新的自平衡电动车大都比较复杂，成本较高，拆卸维修麻烦，因此，迫切的需要一种新的技术方案解决该技术问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，该设备是一种结构简单、安全可靠、使用方便、成本低廉的自平衡电动车，通过微处理器通过检测操纵者的左侧和右侧前后重心的变化进而通过分别控制左侧和右侧电机，最终实现车辆的前进、后退、左转和右转。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述双轮自平衡电动车包括电动车本体，所述电动车本体包括设置在电动车内部的车架以及设置在电动车外部的外壳，所述外壳在车辆的最外侧，用于支撑车体各个零部件，同时将操纵者与电机隔离，防止发生意外；所述车架包括左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，以及设置在左侧轮毂车架和右侧轮毂车架之间的连接轴，所述连接轴用于连接左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，所述左侧轮毂车架和右侧轮毂车架上均设置有脚踏板，所述电动车本体的两侧均设置有轮胎部件，所述电动车本体内设置有控制电路，所述控制电路通过通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退。该技术方案整体设计巧妙，结构紧凑，控制电路通过检测操纵者的左侧和右侧前后重心的变化进而通过分别控制左侧和右侧电机，最终实现车辆的前进、后退、左转和右转。
[0006]作为本发明的一种改进，所述控制电路包括微处理器、电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块，所述电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块均与微处理器相连，所述姿态检测单元由陀螺仪和加速度计组成，用于检测车体相对于地面的姿态，包括左侧姿态检测单元和右侧姿态检测单元，分别位于左侧轮毂车架和右侧轮毂车架的下方，并固定在车架上。该技术方案中，所述控制电路位于车辆的左侧，左侧脚踏的下方；所述电源模块用于控制电池向电路板以及轮毂电机供电以及控制电池的充电过程，电池组位于车辆的右侧，右侧脚踏的下方，电池采用锂离子动力电池，可为车辆提供做够的能源同时可以减轻重量。该技术方案中，由陀螺仪和加速度计构成姿态检测单元，用于检测车体相对于地面的姿态。姿态检测单元左右各一个分别位于左侧车架和右侧车架下方，分别固定在车架上；温度传感器用于检测电路板和电机的温度；霍尔传感器用于检测电机的位置，实现无刷电机的磁场矢量定向控制。电流传感器用于检测车辆的电流。微处理器模块为总控制单元，控制各个信号的采集，运行控制算法，驱动电机。电机驱动电路将微控制器的逻辑控制信号转化成模拟控制信号驱动电机。所述蓝牙模块用于蓝牙信号的接收和发送，实现车辆与客户端的无线通讯。所述遥控无线模块用于接收遥控器的信号并解码，将解码之后的指令发送给微控制器模块。所述人机交互模块将车辆的相关信息显示在指示灯或者通过声音提示操纵者。
[0007]作为本发明的一种改进，所述轮胎部件包括轮毂电机、设置在轮毂电机外侧的轮胎、以及设置在轮胎上方的防护罩，所述防护罩上设置有防撞贴条。所述的轮毂电机左右各一个，用于给车辆提供动力。轮胎在轮毂电机的外侧，在保护电机的同时可以起到减震的效果，可以达到更好的骑行体验；该技术方案中，轮毂电机为单轴设计，只有一根固定轴，通过压块锁在车架上，采用单轴设计减轻了电机的重量，简化了安装步骤。轮毂电机外侧包覆着轮胎，轮胎为免充气橡胶车胎，省去了充气过程、避免了爆胎等安全隐患。所述的防撞贴条固定在轮毂电机的上方的外壳上，当车辆发生防滚时，防撞贴条能有效减小外壳的擦伤。
[0008]作为本发明的一种改进，所述应变片左右侧均至少一个，设置在车架与脚踏之间。该技术方案中，应变片左右侧各两个，分别位于车架与脚踏之间，当有人站在脚踏上时，应变片受力发生形变，通过检测形变量来判断有没有站在车上，同时形变量也可以检测操纵者的体重，当操纵者的体重超过车辆的载重量，将发出警告，同时车辆无法骑行。通过应变片的设计，车辆不再使用脚踏开关，可以减小车辆的体积；应变片的寿命比传统机械开关长，车辆的安全性可以大大提高。
[0009]作为本发明的一种改进，所述电动车外壳上设置有电源指示灯、状态指示灯、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条中的至少一个，所述电源指示灯、状态指示灯、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条均采用扣合方式固定在外壳上；所述外壳上还设置有充电口和电源开关。电源指示灯用于显示电源的开关状态，状态指示灯用于显示当前的状态，电量显示灯用于显示电量情况，便于及时冲充电，照明灯用于照明，转向灯用于转向，灯条用于照明。设计的照明灯，骑行时可以照亮前方区域，同时可以引起路人的注意，进行避让。在转向时，转向灯会连续闪烁，示意转向的方向，起到转向灯的作用。这些灯的安装采用扣合的方式，省略螺钉等紧固件，安装方便。
[0010]作为本发明的一种改进，所述电动车车体设置为沙漏形状，本体的宽度小于轮胎的直径。车体设计为沙漏形状。车体的外壳宽度小于轮胎直径，这样的设计可以使车身因意外翻滚或者撞击时不会损伤外壳；对于轮胎正上方的防护罩，则贴有防撞贴条来进行防护，防撞贴条粘贴在防护罩上，有多个颜色，用户可自行更换。车体内部为车架，电动平衡车的零部件和承重全部集中在车架上。车架和连接车架的中轴材料为铝合金，即减轻了重量，又保证了机械强度。
[0011]作为本发明的一种改进，脚踏板与外壳为一体式设计，所述脚踏板上设置有凸凹纹。脚踏分别位于车辆的左右侧，操纵者操纵时左右脚分别站立在一侧，脚踏采用与外壳一体的设计，因为省去了橡胶垫，外壳不用做镂空设计，增大了外壳的强度；脚踏板为凹凸纹设计，增加了摩擦力。
[0012]作为本发明的一种改进，所述电池组、控制电路均设置在车架的下方，电动车的重心低于电机轴心。电动平衡车里的电池组、控制电路、压块等部件悬挂于车架下方，此设计可以降低车体重心，车体重心低于电机轴心，在没有动力的情况下，电动平衡车也能因重力作用保持踏板朝上的姿态。
[0013]作为本发明的一种改进，所述车架采用铝合金材料为车辆的支撑，轮毂电机、电池组等都固定在车架上。当人站在脚踏上时，也是车架提供支撑力；该技术方案散热效果好，电路板直接安装在铝合金车架上，电路板的MOS管直接贴合在车架上，利用铝合金车架来进行散热。
[0014]作为本发明的一种改进，所述连接轴设置为中空结构，通过轴端卡簧与车架固定在一起。该电动车通过一个可以活动的连接轴连接车体，车辆分为左右两部分，两部分通过一个中空的中轴连接，连接轴设置为中空结构，一方面减轻重量，增加机械强度；另一方面，两侧车身的电源线、信号线等。中轴用轴端卡簧与车架固定在一起，此种安装方法结构简单、占体积小、安装方便、转动灵活。
[0015]用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下:当驾驶者需要开机时，按下遥控器的开关或者按下车体的电源开关，平衡电动车即开机，当开机后，首先进行初始化，检测各个传感器是否正常，不正常则进行报警，正常则车辆进入待机状态，实时检测车辆左右的应变片的状态，当有人站立在左侧脚踏时，应变片信号为有效信号左侧姿态检测单元检测读取陀螺仪和加速度信号，通过卡尔曼滤波得到车辆的前后倾角和左右倾角，如果前后倾角不在+30度到-30度范围内，蜂鸣器将发出警报声音，并且状态指示灯将发出警报灯光；如果倾角在设定的允许范围内，则陀螺仪和加速度计将开始每隔5ms采集车体角速度和加速度，微处理器将处理之后得到角度通过平衡算法计算出车辆平衡所需的车轮力矩值，将此信息传递给电机驱动算法驱动电机，电机带动车轮旋转，到下一个周期时，陀螺仪和加速度计继续采集姿态信息，反复重复上述过程，车辆左侧部分即可实现平衡；当右侧脚踏有人站立时，工作原理和左侧脚踏完全相同，此时，驾驶者开始对车辆进行驾驶，驾驶者站立在脚踏板上，身体前倾时，会使车体产生向前的倾角，微处理器会根据倾角时刻调整车轮的转矩，使车辆向前行驶，当左右倾角一致时，车辆直线向前；当左倾角大与右倾角时，左侧电机速度大于右侧电机，车辆向右转弯；当右倾角大与左倾角时，右侧电机速度大于左侧电机，车辆向左转弯，转弯时，转向指示灯会闪烁，向左转时，左侧指示灯闪烁；向右转时，右侧指示灯闪烁，以提醒后方的车辆及时避让；当车辆达到了设定的最高速度，车体将向后倾斜，使驾驶者的重心向后，微处理器会根据此时的车辆倾角变化降低车轮的转速，从而将车速控制在限定的值之内；车辆开机后，人机交互模块将车辆的行驶状态显示在指示灯以及指示灯上，电量指示灯实时显示电池电量，当电量过低时，电量指示灯闪烁，同时蜂鸣器报警，提醒用户及时充电；车辆开机后，驾驶者可以通过蓝牙通讯模块，实现电动车与客户端的无线通讯，从而对车辆的行驶参数进行实时查看，也可以对车辆的限速值进行设置；用户按下开关，电动车将关机，关机后，车辆进入休眠模式，此时只有无线遥控模块处于工作状态。该电动车可以实现客户端与车辆的无线通讯，客户端与车辆的通讯分为三种模式，即查询、控制和修改。查询模式时，客户端发送查询指令，经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器提取加速度计、陀螺仪、霍尔传感器测得的车辆倾角以及速度，数据通过通讯芯片发送给客户端，客户端显示给用户；遥控模式时，用户根据客户端上的控制界面控制车辆的前进、后退以及转弯，控制指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器计算出车辆为实现指定运动所需要的车轮转速，从而控制车轮转动，实现用户指定的运动；修改模式时，用户可以在客户端内修改车辆的最大限速，修改指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器对内置的限速信息进行修改，可以看出，该无线通讯不仅可以使使用者随时随地掌握了解车辆的信息，也让使用者随时随地的控制电动车的速度、方向，以应对特殊情况的处理，例如需要紧急停车或者紧急加速等情况，进一步提高该电动车的安全性能。
[0016]相对于现有技术，本发明的优点如下，I)整个技术方案结构设计合理，操作方便；2)该电动车通过一个可以活动的连接轴连接车体，可以使左右车体的倾角不一致，微处理器通过检测左右车体的不同倾角来控制转速，从而左右电机转速不一致，最终控制车辆实现转弯。这样的设计取消把手，最终减小了车辆的体积，使得车辆的便携性大大提高；3)该电动车可以实现客户端与车辆的无线通讯，客户端与车辆的通讯分为三种模式，即查询、控制和修改。查询模式时，客户端发送查询指令，经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器提取加速度计、陀螺仪、霍尔传感器测得的车辆倾角以及速度，数据通过通讯芯片发送给客户端，客户端显示给用户；遥控模式时，用户根据客户端上的控制界面控制车辆的前进、后退以及转弯，控制指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器计算出车辆为实现指定运动所需要的车轮转速，从而控制车轮转动，实现用户指定的运动；修改模式时，用户可以在客户端内修改车辆的最大限速，修改指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器对内置的限速信息进行修改，可以看出，该无线通讯不仅可以使使用者随时随地掌握了解车辆的信息，也让使用者随时随地的控制电动车的速度、方向，以应对特殊情况的处理，例如需要紧急停车或者紧急加速等情况，进一步提高该电动车的安全性能；4)该技术方案中设置了应变片，应变片左右侧各两个，分别位于车架与脚踏之间，当有人站在脚踏上时，应变片受力发生形变，通过检测形变量来判断有没有站在车上，同时形变量也可以检测操纵者的体重，当操纵者的体重超过车辆的载重量，将发出警告，同时车辆无法骑行。通过应变片的设计，车辆不再使用脚踏开关，可以减小车辆的体积；应变片的寿命比传统机械开关长，车辆的安全性可以大大提高；5)该技术方案中，车体的外壳宽度小于轮胎直径，这样的设计可以使车身因意外翻滚或者撞击时不会损伤外壳；对于轮胎正上方的防护罩，则贴有防撞贴条来进行防护，防撞贴条粘贴在防护罩上，有多个颜色，用户可自行更换。车体内部为车架，电动平衡车的零部件和承重全部集中在车架上。车架和连接车架的中轴材料为铝合金，即减轻了重量，又保证了机械强度；6)该技术方案中，所述电池组、控制电路设置在车架的下方，电动车的重心低于电机轴心；此设计可以降低车体重心，车体重心低于电机轴心，在没有动力的情况下，电动平衡车也能因重力作用保持踏板朝上的姿态；7)该技术方案中，所述连接轴设置为中空结构，通过轴端卡簧与车架固定在一起。该电动车通过一个可以活动的连接轴连接车体，车辆分为左右两部分，两部分通过一个中空的中轴连接，连接轴设置为中空结构，一方面减轻重量，增加机械强度；另一方面，两侧车身的电源线、信号线等。中轴用轴端卡簧与车架固定在一起，此种安装方法结构简单、占体积小、安装方便、转动灵活。8)该电动车成本较低，适合大众消费者的消费能力，便于大规模的推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明整体结构分解示意图；
图3为本发明电路结构意图；
图4为本发明程序流程示意图；
图5为本发明工作流程示意图；
图6为本发明平衡控制算法示意图；
图中:1为脚踏板，2为电源指示灯，3为状态指示灯,4为外壳,5为防撞贴条,6为轮毂电机，7为电源开关，8为充电口，9为连接轴，10为灯条，11为应变片，12为控制电路，13为电池组，14为电机固定卡块，15为轴端卡簧，16为车架，17、轮胎，18、防撞罩。
【具体实施方式】
[0018]为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明。
[0019]实施例1:
参见图1、图2，一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，所述双轮自平衡电动车包括电动车本体，所述电动车本体包括设置在电动车内部的车架16以及设置在电动车外部的外壳4，所述外壳4在车辆的最外侧，用于支撑车体各个零部件，同时将操纵者与电机隔离，防止发生意外；所述车架16包括左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，以及设置在左侧轮毂车架和右侧轮毂车架之间的连接轴9，所述连接轴9用于连接左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，所述左侧轮毂车架和右侧轮毂车架上均设置有脚踏板1，所述电动车本体的两侧均设置有轮胎部件，所述电动车本体内设置有控制电路12，所述控制电路12通过通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退。该技术方案整体设计巧妙，结构紧凑，控制电路通过检测操纵者的左侧和右侧前后重心的变化进而通过分别控制左侧和右侧电机，最终实现车辆的前进、后退、左转和右转。操纵者可以通过身体重心的前后转移控制车辆的前进后退。可以通过身体的倾斜或扭动来实现车辆的转弯。电动车可以通过蓝牙与客户端无线通讯，操纵者可以实时查看电动车的速度、里程等状态，也可以通过客户端对车辆的参数进行设置以达到不同的骑行效果。
[0020]实施例2:
参见图1、图2、图3，作为本发明的一种改进，所述控制电路包括微处理器、电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块，所述电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块均与微处理器相连，所述姿态检测单元由陀螺仪和加速度计组成，用于检测车体相对于地面的姿态，包括左侧姿态检测单元和右侧姿态检测单元，分别位于左侧轮毂车架和右侧轮毂车架的下方，并固定在车架上。该技术方案中，所述控制电路位于车辆的左侧，左侧脚踏的下方；所述电源模块用于控制电池向电路板以及轮毂电机供电以及控制电池的充电过程，电池组位于车辆的右侧，右侧脚踏的下方，电池采用锂离子动力电池，可为车辆提供做够的能源同时可以减轻重量。该技术方案中，由陀螺仪和加速度计构成姿态检测单元，用于检测车体相对于地面的姿态。姿态检测单元左右各一个分别位于左侧车架和右侧车架下方，分别固定在车架上；温度传感器用于检测电路板和电机的温度；霍尔传感器用于检测电机的位置，实现无刷电机的磁场矢量定向控制。电流传感器用于检测车辆的电流。微处理器模块为总控制单元，控制各个信号的采集，运行控制算法，驱动电机。电机驱动电路将微控制器的逻辑控制信号转化成模拟控制信号驱动电机。所述蓝牙模块用于蓝牙信号的接收和发送，实现车辆与客户端的无线通讯。所述遥控无线模块用于接收遥控器的信号并解码，将解码之后的指令发送给微控制器模块。所述人机交互模块将车辆的相关信息显示在指示灯或者通过声音提示操纵者。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0021]实施例3:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述轮胎部件包括轮毂电机6、设置在轮毂电机外侧的轮胎17、以及设置在轮胎上方的防护罩18，所述防护罩18上设置有防撞贴条5。所述的轮毂电机左右各一个，用于给车辆提供动力，轮胎17在轮毂电机6的外侧，在保护电机的同时可以起到减震的效果，可以达到更好的骑行体验；该技术方案中，轮毂电机6为单轴设计，只有一根固定轴，通过压块锁在车架上，采用单轴设计减轻了电机的重量，简化了安装步骤；轮毂电机外侧包覆着轮胎，轮胎17为免充气橡胶车胎，省去了充气过程、避免了爆胎等安全隐患。所述的防撞贴条5固定在轮毂电机的上方的外壳上，当车辆发生防滚时，防撞贴条能有效减小外壳的擦伤。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0022]实施例4:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述应变片11左右侧均至少一个，设置在车架16与脚踏I之间。该技术方案中，应变片11左右侧各两个，分别位于车架16与脚踏板I之间，当有人站在脚踏板上时，应变片11受力发生形变，通过检测形变量来判断有没有站在车上，同时形变量也可以检测操纵者的体重，当操纵者的体重超过车辆的载重量，将发出警告，同时车辆无法骑行。通过应变片的设计，车辆不再使用脚踏开关，可以减小车辆的体积；应变片的寿命比传统机械开关长，车辆的安全性可以大大提高。其余结构和优点与实施例I完全相同。
[0023]实施例5:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述电动车外壳上设置有电源指示灯2、状态指示灯3、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条10中的至少一个，所述电源指示灯、状态指示灯、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条均采用扣合方式固定在外壳上；所述外壳上还设置有充电口和电源开关。电源指示灯用于显示电源的开关状态，状态指示灯用于显示当前的状态，电量显示灯用于显示电量情况，便于及时冲充电，照明灯用于照明，转向灯用于转向，灯条用于照明。设计的照明灯，骑行时可以照亮前方区域，同时可以引起路人的注意，进行避让。在转向时，转向灯会连续闪烁，示意转向的方向，起到转向灯的作用。这些灯的安装采用扣合的方式，省略螺钉等紧固件，安装方便。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0024]实施例6:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述电动车车体整体设置为沙漏形状，两头宽，中间窄，本体的宽度小于轮胎17的直径。车体设计为沙漏形状，车体的外壳宽度小于轮胎直径，这样的设计可以使车身因意外翻滚或者撞击时不会损伤外壳；对于轮胎正上方的防护罩，则贴有防撞贴条来进行防护，防撞贴条粘贴在防护罩上，有多个颜色，用户可自行更换。车体内部为车架，电动平衡车的零部件和承重全部集中在车架上，车架和连接车架的中轴材料为铝合金，即减轻了重量，又保证了机械强度。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0025]实施例7:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，脚踏板I与外壳4为一体式设计，所述脚踏板I设置有凸凹纹。脚踏板分别位于车辆的左右侧，操纵者操纵时左右脚分别站立在一侧，脚踏采用与外壳一体的设计，因为省去了橡胶垫，外壳不用做镂空设计，增大了外壳的强度；脚踏板为凹凸纹设计，增加了摩擦力。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0026]实施例8:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述电池组13、控制电路12设置在车架16的下方，电动车的重心低于电机轴心。电动平衡车里的电池组、控制电路、压块等部件悬挂于车架下方，此设计可以降低车体重心，车体重心低于电机轴心，在没有动力的情况下，电动平衡车也能因重力作用保持踏板朝上的姿态。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0027]实施例9:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述车架16采用铝合金材料为车辆的支撑，轮毂电机、电池组等都固定在车架上。当人站在脚踏上时，也是车架提供支撑力；该技术方案散热效果好，电路板直接安装在铝合金车架上，电路板的MOS管直接贴合在车架上，利用铝合金车架来进行散热。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0028]实施例10:
参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述连接轴9设置为中空结构，通过轴端卡簧15与车架16固定在一起。该电动车通过一个可以活动的连接轴连接车体，车辆分为左右两部分，两部分通过一个中空的中轴连接，连接轴设置为中空结构，一方面减轻重量，增加机械强度；另一方面，两侧车身的电源线、信号线等。中轴用轴端卡簧与车架固定在一起，此种安装方法结构简单、占体积小、安装方便、转动灵活。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0029]实施例11:
参见图1一图6，用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车的控制方法，所述控制方法如下:当驾驶者需要开机时，按下遥控器的开关或者按下车体的电源开关，平衡电动车即开机；当开机后，参见图4，初始化，检测各个传感器是否正常，不正常则进行报警，正常则车辆进入待机状态，实时检测车辆左右的应变片的状态，当有人站立在左侧脚踏时，应变片信号为有效信号左侧姿态检测单元检测读取陀螺仪和加速度信号，参见图6，通过卡尔曼滤波得到车辆的前后倾角和左右倾角，如果前后倾角不在+30度到-30度范围内，蜂鸣器将发出警报声音，并且状态指示灯将发出警报灯光；如果倾角在设定的允许范围内，则陀螺仪和加速度计将开始每隔5ms采集车体角速度和加速度，微处理器将处理之后得到角度通过平衡算法计算出车辆平衡所需的车轮力矩值，将此信息传递给电机驱动算法驱动电机，电机带动车轮旋转，到下一个周期时，陀螺仪和加速度计继续采集姿态信息，反复重复上述过程，车辆左侧部分即可实现平衡；当右侧脚踏有人站立时，工作原理和左侧脚踏完全相同，此时，驾驶者开始对车辆进行驾驶，驾驶者站立在脚踏板上，身体前倾时，会使车体产生向前的倾角，微处理器会根据倾角时刻调整车轮的转矩，使车辆向前行驶，当左右倾角一致时，车辆直线向前；当左倾角大与右倾角时，左侧电机速度大于右侧电机，车辆向右转弯；当右倾角大与左倾角时，右侧电机速度大于左侧电机，车辆向左转弯，转弯时，转向指示灯会闪烁，向左转时，左侧指示灯闪烁；向右转时，右侧指示灯闪烁，以提醒后方的车辆及时避让；当车辆达到了设定的最高速度，车体将向后倾斜，使驾驶者的重心向后，微处理器会根据此时的车辆倾角变化降低车轮的转速，从而将车速控制在限定的值之内；车辆开机后，人机交互模块将车辆的行驶状态显示在指示灯以及指示灯上，电量指示灯实时显示电池电量，当电量过低时，电量指示灯闪烁，同时蜂鸣器报警，提醒用户及时充电；车辆开机后，驾驶者可以通过蓝牙通讯模块，实现电动车与客户端的无线通讯，从而对车辆的行驶参数进行实时查看，也可以对车辆的限速值进行设置；用户按下开关，电动车将关机，关机后，车辆进入休眠模式，此时只有无线遥控模块处于工作状态。该电动车可以实现客户端与车辆的无线通讯，客户端与车辆的通讯分为三种模式，即查询、控制和修改。查询模式时，客户端发送查询指令，经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器提取加速度计、陀螺仪、霍尔传感器测得的车辆倾角以及速度，数据通过通讯芯片发送给客户端，客户端显示给用户；遥控模式时，用户根据客户端上的控制界面控制车辆的前进、后退以及转弯，控制指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器计算出车辆为实现指定运动所需要的车轮转速，从而控制车轮转动，实现用户指定的运动；修改模式时，用户可以在客户端内修改车辆的最大限速，修改指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器对内置的限速信息进行修改，可以看出，该无线通讯不仅可以使使用者随时随地掌握了解车辆的信息，也让使用者随时随地的控制电动车的速度、方向，以应对特殊情况的处理，例如需要紧急停车或者紧急加速等情况，进一步提高该电动车的安全性能。
[0030]本发明海可以将实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10所述的技术特征至少一个与实施例1组合成新的实施方式。
[0031]需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要去书为准。
【权利要求】
1.一种用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述双轮自平衡电动车包括电动车本体，所述电动车本体包括设置在电动车内部的车架以及设置在电动车外部的外壳，所述车架包括左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，以及设置在左侧轮毂车架和右侧轮毂车架之间的连接轴，所述连接轴用于连接左侧轮毂车架和右侧轮毂车架，所述左侧轮毂车架和右侧轮毂车架上均设置有脚踏板，所述电动车本体的两侧均设置有轮胎部件，所述电动车本体内设置有控制电路，所述控制电路通过通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退。
2.根据权利要求1所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述控制电路包括微处理器、电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块，所述电源模块、温度传感器、电流传感器、霍尔传感器、姿态检测单元，应变片、电机驱动电路、蓝牙模块、无线遥控模块、人机交互模块均与微处理器相连，所述姿态检测单元由陀螺仪和加速度计组成，用于检测车体相对于地面的姿态，包括左侧姿态检测单元和右侧姿态检测单元，分别位于左侧轮毂车架和右侧轮毂车架的下方，并固定在车架上。
3.根据权利要求2所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述轮胎部件包括轮毂电机、设置在轮毂电机外侧的轮胎、以及设置在轮胎上方的防护罩，所述防护罩上设置有防撞贴条。
4.根据权利要求3所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述应变片左右侧均至少一个，设置在车架与脚踏板之间。
5.根据权利要求3或4所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述电动车外壳上设置有电源指示灯、状态指示灯、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条中的至少一个，所述电源指示灯、状态指示灯、电量显示灯、照明灯、转向灯、灯条均采用扣合方式固定在外壳上；所述外壳上还设置有充电口和电源开关。
6.根据权利要求5所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述电动车车体整体设置为沙漏形状，本体的宽度小于轮胎的直径。
7.根据权利要求6所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，脚踏板与外壳为一体式设计，所述脚踏板上设置有凸凹纹。
8.根据权利要求6或7所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述电池组、控制电路均设置在车架的下方，电动车的重心低于电机轴心。
9.根据权利要求8所述的用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车，其特征在于，所述连接轴设置为中空结构，通过轴端卡簧与车架固定在一起。
10.权利要求1-9任一项所述用重心控制方向的无把手双轮自平衡电动车的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下:当驾驶者需要开机时，按下遥控器的开关或者按下车体的电源开关，平衡电动车即开机；当开机后，首先进行初始化，检测各个传感器是否正常，不正常则进行报警，正常则车辆进入待机状态，实时检测车辆左右的应变片的状态，当有人站立在左侧脚踏时，应变片信号为有效信号左侧姿态检测单元检测读取陀螺仪和加速度信号，通过卡尔曼滤波得到车辆的前后倾角和左右倾角，如果前后倾角不在+30度到-30度范围内，蜂鸣器将发出警报声音，并且状态指示灯将发出警报灯光；如果倾角在设定的允许范围内，则陀螺仪和加速度计将开始每隔5ms采集车体角速度和加速度，微处理器将处理之后得到角度通过平衡算法计算出车辆平衡所需的车轮力矩值，将此信息传递给电机驱动算法驱动电机，电机带动车轮旋转，到下一个周期时，陀螺仪和加速度计继续采集姿态信息，反复重复上述过程，车辆左侧部分即可实现平衡；当右侧脚踏有人站立时，工作原理和左侧脚踏完全相同，此时，驾驶者开始对车辆进行驾驶，驾驶者站立在脚踏板上，身体前倾时，会使车体产生向前的倾角，微处理器会根据倾角时刻调整车轮的转矩，使车辆向前行驶，当左右倾角一致时，车辆直线向前；当左倾角大与右倾角时，左侧电机速度大于右侧电机，车辆向右转弯；当右倾角大与左倾角时，右侧电机速度大于左侧电机，车辆向左转弯，转弯时，转向指示灯会闪烁，向左转时，左侧指示灯闪烁；向右转时，右侧指示灯闪烁，以提醒后方的车辆及时避让；当车辆达到了设定的最高速度，车体将向后倾斜，使驾驶者的重心向后，微处理器会根据此时的车辆倾角变化降低车轮的转速，从而将车速控制在限定的值之内；车辆开机后，人机交互模块将车辆的行驶状态显示在指示灯以及指示灯上，电量指示灯实时显示电池电量，当电量过低时，电量指示灯闪烁，同时蜂鸣器报警，提醒用户及时充电；车辆开机后，驾驶者可以通过蓝牙通讯模块，实现电动车与客户端的无线通讯，从而对车辆的行驶参数进行实时查看，也可以对车辆的限速值进行设置；用户按下开关，电动车将关机，关机后，车辆进入休眠模式，此时只有无线遥控模块处于工作状态。
【文档编号】B62K11/00GK104512502SQ201410831296
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】刘峰, 薛祖播, 陈燕伍, 李安家 申请人:南京快轮智能科技有限公司