平衡车速度控制方法及装置与流程

本公开涉及车辆的速度控制领域，尤其涉及一种平衡车速度控制方法及装置。

背景技术：

目前，平衡车已经以一种短途交通工具越来越多地被一些年轻人所接收并使用。其运作原理主要是建立在动态平衡(Dynamic Stabilization)的基本原理上，利用车体内部的传感器，来检测车体的倾斜数据，根据倾斜数据调节动力系统的输出功率，以维持车辆的平衡。

然而，平衡车自身也存在一些问题，例如在高速行驶接近于预设速度时，动力系统无法输出足够的功率来维持车辆平衡，容易导致用户摔倒，且用户不能以预设最大速度持续前进，影响用户体验。

相关技术中，采取基于速度测量的限速机制，即车辆前进速度过快接近设定的最大速度值时，脚踏板抬起进而阻止车辆进一步加速；或者采用结合用户体重、车辆行驶的路面坡度、车辆的剩余电量等计算出何时以及多大的后仰角对平衡车进行限速控制，对用户进行保护。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种平衡车速度控制方法及装置。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种平衡车速度控制方法，包括：

实时检测平衡车的前进速度；当所述前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶。

可选地，所述实时检测平衡车的前进速度，包括：

实时获取所述平衡车的动力数据；所述动力数据包括：所述动力系统的输出功率和扭力；根据所述动力数据，获取所述前进速度。

可选地，所述方法还包括：

当所述平衡车以预设速度行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，则保持动力系统的输出功率不变。

可选地，所述方法还包括：

根据检测到的倾斜数据，确定坡度；当所述坡度在第一预设范围时，将所述预设速度设置为第一预设速度；当所述坡度在第二预设范围时，将所述预设速度设置为小于第一预设速度的第二预设速度。

可选地，所述方法还包括：

当所述前进速度未达到所述预设速度时，根据检测到向前倾斜的倾斜数据，增大所述动力系统的输出功率；根据获取的动力数据，确定所述前进速度并未增加时，输出刹车信号，并断开所述动力系统的供电通路。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种平衡车速度控制装置，包括：检测模块，被配置为实时检测平衡车的前进速度；控制模块，被配置为当所述前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶。

可选地，所述检测模块包括：第一获取子模块，被配置为实时获取平衡车的动力数据；所述动力数据包括：所述动力系统的输出功率和扭力；第二获取子模块，被配置为根据所述动力数据，获取所述前进速度。

可选地，所述控制模块包括：第一控制子模块，被配置为当所述平衡车以所述预设速度行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，则保持动力系统的输出功率不变。

可选地，所述控制模块还包括：第一检测子模块，被配置为根据检测到的倾斜角度，确定坡度；第一设置子模块，被配置为当所述坡度在第一预设范围时，将所述预设速度设置为第一预设速度；第二设置子模块，被配置为当所述坡度在第二预设范围时，将所述预设速度设置为小于第一预设速度的第二预设速度。

可选地，所述控制模块还包括：第二控制子模块，被配置为当所述前进速度未达到所述预设速度时，根据检测到的向前倾斜的倾斜数据，增大所述动力系统的输出功率；第三控制子模块，被配置为根据获取的动力数据，确定所述前进速度并未增加时，输出刹车信号，并断开所述动力系统的供电通路。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种平衡车速度控制装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：实时检测所述平衡车的前进速度；当所述前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由平衡车的处理器执行时，使得平衡车能够执行一种平衡车速度控制方法，所述方法包括：实时检测平衡车的前进速度；当所述前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过当平衡车的前进速度达到预设速度时，保持动系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶，可以解决相关技术中平衡车无法达到以预设最大速度持续前进的问题，使用户可以以预设速度定速行驶，并在以预设速度行驶时保持平衡，实现平衡车的定速巡航，提升用户体验；当平衡车以预设速度向前行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，则保持动力系统的输出功率不变，可以解决相关技术中用户在平衡车在接近预设最大速度用户向前倾斜时因平衡车的动力不足而导致的用户失去平衡而摔倒的问题，用户只需相应地调整姿态，便可以回到平衡状态，并保持预设速度定速行驶；当平衡车以预设速度向前行驶时，若检测到向后倾斜的倾斜数据，则减小动力系统的输出功率，以减小平衡车的前进速度，用户可以退出定速行驶模式，控制平衡车减速行驶或者刹车，自主地对平衡车的行驶速度进行控制。另外，根据检测坡度的范围，设置相应的预设速度，可以使平衡车自适应不同的路面坡度以预设速度定速行驶，避免上坡动力不足时用户因失去平衡而摔倒。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种平衡车的结构示意框图；

图2A是根据一示例性实施例示出的用户向前倾斜时所产生的作用力示意图；

图2B是根据一示例性实施例示出的用户向前倾斜时平衡车踏板上的作用力示意图；

图2C是根据一示例性实施例示出的平衡车与地面的作用力示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图；

图4A和图4B是根据另一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图；

图5是根据另一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图；

图6A是当坡度在第一预设范围时平衡车的行驶示意图；

图6B是当坡度在第二预设范围时平衡车的行驶示意图；

图7是根据另一示例性实施例示出的平衡车速度控制方法的流程图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的详细流程图；

图9A至图9F是根据一示例性实施例示出的平衡车速度控制装置的框图；

图10是根据一示例性实施例示出的一种用于平衡车速度控制装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种平衡车的结构示意框图。如图1所示，包括：处理组件102，存储器104，电源组件106，传感器组件108，动力系统110，除此之外，平衡车还包括踏板、车轮、操纵杆等部件，图中未示出。

处理器102被配置为控制平衡车的整体操作。例如，根据倾斜数据和动力数据发送控制指令对平衡车进行控制，诸如加速，减速，前进，后退等。其中，倾斜数据可以包括倾斜角度和倾斜方向；动力数据可以包括输出功率和扭力。存储器104被配置为存储各类型的数据以支持在平衡车的操作。这些数据的示例包括用于在平衡车上操作的任何应用程序或方法的指令，倾斜数据，动力数据等。存储器104可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件106被配置为给平衡车的各个组件提供电力。电源器106可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他为平衡生成、管理和分配电力相关联的组件。

传感器组件108包括一个或多个传感器，用于对平衡车提供各个方面的评估。例如，传感器组件108可以包括陀螺仪，加速度传感器等，陀螺仪传感器通过在用户倾斜时保持原始的基准状态不变，从而感测倾斜数据；加速度传感器利用重力加速度检测平衡车的倾斜角度。

动力系统110被配置为根据处理器102发出的控制指令，输出相应的功率和扭力，以实现平衡车的速度控制。动力系统110可以包括电机和驱动电机的元件。

图2A是根据一示例性实施例示出的用户向前倾斜时所产生的作用力示意图。如图2A所示，以两轮平衡车为例进行说明，该示意图包括用户100，平衡车200，地面300以及踏板210。当用户100站在平衡车200上时，身体向前倾斜一定角度α，所产生的作用力只有垂直向下的重力F1，此重力可以分解为垂直于倾斜方向的对平衡车200的压力F2和平行于平衡车200的斜向下的滑动力F3。

图2B是根据一示例性实施例示出的用户向前倾斜时平衡车踏板上的作用力示意图。如图2B所示，以两轮平衡车为例进行说明，用户100向前倾斜时，会带动平衡车踏板210向前倾斜，用户100受到重力分量F2的作用力，踏板210对用户100的弹力F4，重力分量斜向下的滑动力F3，及踏板210对用户100的摩擦力F5。其中，摩擦力F5和斜向下的滑动力F3平衡，重力分量F2与弹力F4平衡。

图2C是根据一示例性实施例示出的平衡车与地面的作用力示意图，如图2C所示，以两轮平衡车为例进行说明，平衡车200将重力分量F2传递到地面300，可以分解为水平地面的作用力F7和垂直地面向下的作用力F8，同时也受到地面300和平衡车200的摩擦力和平衡车200的输出动力的合力F6和地面300对平衡车12的弹力F9。其中，作用力F8与F9平衡。车辆是否平衡只取决于作用力F6和F7的大小。若作用力F6与F7相平衡，则车辆能够保持平衡；若动力不足，作用力F6无法与F7相抵消，则车辆失去平衡。

用户向前倾斜一定角度时，传感器组件(例如，陀螺仪)检测到该倾斜角度，处理器根据该倾斜角度计算出维持车辆平衡所需的动力，即输出功率和扭力，调节动力系统的输出，使扭力与用户的重力和受到的摩擦阻力相抵消，控制车辆向前加速行驶，以维持车辆平衡。

同样地，用户向后倾斜一定角度时，传感器组件检测到该向后倾斜的倾斜角度，处理器根据该倾斜角度计算出维持车辆平衡所需的输出功率和扭力，调节动力系统的输出功率和扭力，控制车辆减速行驶，以维持车辆平衡。

图3是根据一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图，其中，该方法用于平衡车，例如，图2A所示的平衡车200。如图3所示，该方法可以包括以下步骤：

在步骤S31中，实时检测平衡车的前进速度。

在本公开的实施例中，通过实时获取平衡车的动力数据以实时获取平衡车的前进速度。其中，动力数据包括动力系统的输出功率和扭力。根据获取的动力数据，可获取平衡车的前进速度。

在一个实施例中，平衡车在行驶过程中，配置在平衡车中的传感器组件可以实时获取平衡车的动力数据并将该数据发送给处理器，处理器根据该动力数据，计算出平衡车的前进速度。

在步骤S32中，当平衡车的前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使平衡车以预设速度行驶。

当前进速度达到预设速度时，处理器不对传感器组件(例如，陀螺仪)检测到的向前倾斜的倾斜数据响应，也就是说，处理器不向动力系统发出控制指令，动力系统未收到控制指令，保持输出功率不变，从而使平衡车保持该预设速度不变。这样，可以解决相关技术中平衡车无法达到以预设最大速度持续前进的问题，使用户可以以预设速度定速行驶，并在以预设速度行驶时保持平衡，实现平衡车的定速巡航，提升用户体验。

在本公开中，除了上述实施例中的两轮平衡车，还可以例如是独轮平衡车等各种类型的平衡车，具体实施过程与上述实施例相同，在此不再赘述。

图4A和图4B是根据另一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图。如图4A所示，该方法可以包括以下步骤：

在步骤S41中，实时检测平衡车的前进速度。

在步骤S42中，当前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使平衡车以预设速度行驶。

在步骤S43中，当平衡车以预设速度行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，则保持动力系统的输出功率不变。

当平衡车的前进速度达到预设速度时，动力系统的输出功率和扭力达到额定值，若传感器组件(例如，陀螺仪)检测到向前倾斜的倾斜数据，说明用户向前倾斜欲继续加速，此时动力系统无法继续输出更多的功率和扭力，扭力无法与用户的重力和受到的摩擦阻力相抵消，车辆失去平衡，容易导致用户摔倒。本公开实施例中，处理器不对检测到的向前倾斜的倾斜数据响应，也就是说，处理器不向动力系统发出控制指令，动力系统未收到控制指令而保持输出功率和扭力不变，车辆没有得到加速，根据人体自适应的姿态调节作用(例如，用户将身体向后然后直立)来分配重力，使扭力与用户的重力和受到的摩擦阻力相平衡，车辆回到平衡状态，并保持预设速度定速行驶，可以使平衡车在达到预设速度而用户欲继续加速时仍保持预设速度定速行驶，可以解决相关技术中平衡车在接近预设最大速度用户向前倾斜时因平衡车的动力不足而导致的用户失去平衡而摔倒的问题。用户只需相应地调整姿态，便可以回到平衡状态，并保持预设速度定速行驶。

另外，如图4B所示，在另一实施例中，上述方法还可以包括：

在步骤S44中，当平衡车以预设速度行驶时，若检测到向后倾斜的倾斜数据，则减小动力系统的输出功率，以减小平衡车的前进速度。

当平衡车以预设速度行驶时，若传感器组件(例如，陀螺仪)检测到向后倾斜的倾斜数据，则处理器对该向后倾斜的倾斜数据响应，并根据该倾斜数据发出控制指令控制动力系统的输出功率，以减小平衡车的前进速度，以维持车辆平衡。

若传感器组件检测到倾斜角度为0，此时平衡车的前进速度减小至某一值，处理器控制动力系统输出维持车辆平衡所需的功率，使平衡车保持当前速度向前行驶。

若传感器组件持续检测到向后倾斜的倾斜数据，则处理器根据检测到的倾斜数据，持续对动力系统的输出功率进行调节，使平衡车的前进速度持续减小，直至为0。

通过上述方法，可以使用户在以预设速度定速行驶时向后倾斜，退出定速行驶模式，控制平衡车减速行驶或者刹车，自主地对平衡车的行驶速度进行控制。

图5是根据另一示例性实施例示出的一种平衡车的速度控制方法流程图。如图5所示，该方法可以包括：

在步骤S51中，根据检测到的倾斜数据，确定坡度。当确定的坡度在第一预设范围时，执行步骤S52；当确定的坡度在第二预设范围时，执行步骤S53。其中，第一预设范围小于第二预设范围。

坡度不同时，维持车辆平衡所需的动力系统的输出功率不同，在输出功率的额定范围内，平衡车所能达到的极限速度不同，也就是预设速度不同，因此，应针对不同的坡度应采用不同的处理方式。当坡度较小时，维持车辆平衡所需的动力系统的输出功率较小，因此可以设置预设速度为较大值；当坡度较大时，维持车辆平衡所需的动力系统的输出功率较大，因此需要设置预设速度为较小值，这样，才能避免因动力系统的输出功率不足而导致的产生大电流烧坏电机的问题以及用户因失去平衡而摔倒的问题，可以实现平衡车自适应路面坡度以预设速度定速行驶。

在步骤S52中，当坡度在第一预设范围时，将该预设速度设置为第一预设速度。

例如，坡度的第一预设范围α1可为0°至5°，第一预设速度可为20km/h；如图6A所示，当平衡车在该范围的路面上行驶时，将预设速度设置为第一预设速度20km/h。

在步骤S53中，当坡度在第二预设范围时，将该预设速度设置为小于第一预设速度的第二预设速度。

例如，坡度的第二预设范围α2可为5°至15°，第二预设速度可为10km/h；如图6B所示，当平衡车在该范围的路面上行驶时，将预设速度设置为第一预设速度10km/h。

根据陀螺仪检测到倾斜角度，确定坡度，检测确定的坡度所在范围，根据不同的坡度范围设置预设速度，可以使平衡车自适应不同的路面坡度以预设速度定速行驶，避免上坡动力不足时用户因失去平衡而摔倒。

图7是根据另一示例性实施例示出的一种平衡车速度控制方法的流程图。如图7所示，该方法可以包括：

在步骤S71中，当该前进速度未达到该预设速度时，根据检测到向前倾斜的倾斜数据，增大该动力系统的输出功率。

当前进速度未达到预设速度时，传感器组件(例如，陀螺仪)检测到向前倾斜的倾斜数据，说明用户向前倾斜欲继续加速，为维持车辆平衡，需要更多的输出功率和扭力，处理器读取该倾斜数据，并根据该倾斜数据，计算出维持车辆平衡所需的输出功率，并发送控制指令给动力系统，动力系统接收到控制指令，增大输出功率到所需的值，从而增大平衡车的前进速度。

在步骤S72中，根据获取的动力数据，确定该前进速度并未增加时，输出刹车信号，并断开该动力系统的供电通路。

当根据获取的动力数据，获取平衡车的前进速度，且确定前进速度并未增加时，说明动力系统的输出功率达到额定值，若用户倾斜欲继续加速，动力系统无法输出足够的功率维持车辆平衡，此时若任由处理器响应倾斜数据给动力系统，会产生大电流从而烧坏电机，进而造成危险。因此，在确定前进速度并未增加时，输出刹车信号，调节动力系统的输出功率，减小平衡车的前进速度，然后根据动力数据实时获取前进速度，并将前进速度反馈给动力系统，构成一个反馈系统。在前进速度减小为0时，用户会平衡，并且在速度为0时断开动力系统的供电通路，可以对动力系统起到保护作用。

如图8所示，本公开实施例的平衡车速度控制方法，在步骤S81中，实时检测平衡车的前进速度；在步骤S82中，判断前进速度是否达到预设速度。当该前进速度达到预设速度时，则在步骤S83中，保持动力系统的输出功率不变，以使平衡车以该预设速度行驶；并在步骤S84中，当平衡车以该预设速度行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，保持动力系统的输出功率不变；在步骤S85中，当平衡车以该预设速度行驶时，若检测到向后倾斜的倾斜数据，减小动力系统的输出功率。当该前进速度未达到该预设速度时，则在步骤S86中，增大动力系统的输出功率；并在步骤S87中，根据获取的动力数据，判断前进速度是否增加；若确定前进速度未增加时，在步骤S88中，输出刹车信号，并断开动力系统的供电通路；若确定前进速度增加时，则执行步骤S81。由此，本公开实施例可使平衡车以预设速度行驶，可以解决相关技术中平衡车无法达到以预设最大速度持续前进的问题，使用户可以以预设速度定速行驶，并在以预设速度行驶时保持平衡，实现平衡车的定速巡航，提升用户体验。

图9A至图9F是根据一示例性实施例示出的平衡车速度控制装置900的框图。参照图9A，该装置900可以包括：

检测模块901，被配置为实时检测平衡车的前进速度；

控制模块902，被配置为当所述前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，以使所述平衡车以所述预设速度行驶。

可选地，在一种实施例中，如图9B所示，速度检测模块901可以包括：

第一获取子模块903，被配置为实时获取所述平衡车的动力数据；第二获取子模块904，被配置为根据所述动力数据，获取所述平衡车的前进速度。

可选地，在一种实施例中，如图9C所示，控制模块902可以包括：

第一控制子模块905，被配置为当所述平衡车以所述预设速度行驶时，若检测到向前倾斜的倾斜数据，则保持所述动力系统的输出功率不变。

可选地，在一种实施例中，如图9D所示，控制模块902还包括：

第二控制子模块906，被配置为当所述平衡车以所述预设速度行驶时，若检测到向后倾斜的数据，则减小所述动力系统的输出功率，以减小所述平衡车的前进速度。

可选地，在一种实施例中，如图9E所示，控制模块902可以包括：

第一检测子模块907，被配置为根据检测到的倾斜角度，确定坡度；

第一设置子模块908，被配置为当所述坡度在第一预设范围时，将所述预设速度设置为第一预设速度；

第二设置子模块909，被设置为当所述坡度在第二预设范围时，将所述预设速度设置为第二预设速度。

可选地，在一种实施例中，如图9F所示，控制模块902可以包括：

第三控制子模块910，被配置为当所述前进速度未达到所述预设速度时，根据检测到的向前倾斜的倾斜数据，增大所述动力系统的输出功率；

第四控制子模块911，被配置为根据获取的动力数据，确定所述前进速度并未增加时，输出刹车信号并断开所述动力系统的供电通路。

综上所述，通过当平衡车的前进速度达到预设速度时，保持动力系统的输出功率不变，可以使平衡车以预设速度定速行驶，可以实现平衡车以预设速度定速行驶，防止前进速度过快时动力系统的输出功率不足而导致用户因数去平衡而摔倒，用户体验得以提升。

本公开实施例的平衡车速度控制装置可应用于上述图1所示的平衡车上。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图10是根据一示例性实施例示出的一种用于平衡车速度控制装置的框图。如图10所示，该速度控制装置除图1中的处理器102，存储器104，电源组件106，传感器组件108，动力系统110以外，还可以包括照明组件112和通信组件114等。照明组件112被配置为在暗光环境行驶时为平衡车提供照明和指示。例如，照明组件可以是感应式LED彩虹灯组，根据外界光线调整亮度，包括行车灯车灯，尾灯，专项灯，及制动灯。

通信组件114被配置便于装置100和其他设备之间有线或者无线方式的通信。装置100可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，蓝牙，或它们的组合。例如，平衡车与手机之间通过通信组件114建立蓝牙连接，用户可以通过手机对平衡车进行锁定，固件升级或限速等个性化设置。

在示例性实施例中，平衡车速度控制装置100可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述用于平衡车控制方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器104，上述指令可由装置100的处理器102执行以完成上述用于终端侧的平衡车控制方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。