CN106428372B - 无车把便携电动车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无车把便携电动车，包括车架、驱动轮组件、转向前叉、前轮、转向电机、控制器、电池及两角度检测装置。驱动轮组件安装于车架的后端，转向前叉转动地安装于车架的前端，前轮安装于转向前叉的下端，转向电机设置于车架并驱使转向前叉转动，车架两侧分别枢接有左踏板、右踏板，左踏板、右踏板可相对车架正向或反向转动，两角度检测装置分别设置于左踏板与右踏板，控制器与电池设置在车架上，电池为控制器供电，控制器与转向电机、驱动轮组件及两角度检测装置连接。本电动车无车把，便携性好，且转向时驾驶者只需踩踏踏板转动即可，无需偏移自己的重心，保证了驾驶者的安全。相应的，本发明还公开了一种无车把便携电动车的控制方法。

Description

无车把便携电动车及其控制方法

技术领域

本发明涉及便携电动车技术领域，尤其涉及一种无车把便携电动车及其控制方法。

背景技术

随着节能环保观念的不断深入人心以及电动车技术的愈发成熟，越来越多的人选择电动车作为出行时的代步工具。根据体积大小以及携带轻便性的不同，电动车可以分别两类，其中一类是形状与传统自行车相近、设置有车把的折叠车，另一类是无车把的便携电动车，如赛格威等自衡车。

折叠车的转向可通过手部转动车把来实现，操作上较为简单，安全性较高，但由于其体积较大，即使是折叠后也不容易携带。而自衡车的体积往往更小，便携性更佳，但是自衡车的转向需要依靠操作者的重心偏移来实现，这存在着一定的安全隐患，特别是对于初学者来说，在快速移动的自衡车上移动自己的身体，容易因重心不稳而出现跌落的情况，导致受伤。

为了解决上述问题，有必要提供一种无须偏移重心就能够实现转向的便携电动车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无须偏移重心就能够实现转向的便携电动车。

本发明的另一目的在于提供一种便携电动车的控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无车把便携电动车，包括车架、驱动轮组件、转向前叉、前轮、转向电机、控制器、电池及两角度检测装置。驱动轮组件安装于车架的后端，转向前叉转动地安装于车架的前端，前轮安装于转向前叉的下端，转向电机设置于车架并驱使转向前叉转动，车架的两侧分别枢接有左踏板、右踏板，左踏板、右踏板均可相对车架正向转动或反向转动，两角度检测装置分别设置于左踏板与右踏板，控制器与电池设置在车架上，电池为控制器供电，控制器与转向电机、驱动轮组件及两角度检测装置连接。

与现有技术相比，由于本发明无车把便携电动车车架的两侧分别枢接有左踏板、右踏板，且两个踏板上均设置有角度检测装置，而角度检测装置又与控制器连接，因此当左踏板与右踏板受到人脚踩踏而发生正向转动或反向转动时，其转动的方向与幅度都能够被角度检测装置检测到并将信号输入到控制器中。同时，电动车的前轮安装在转向前叉，转向前叉由转向电机驱动，转向电机与控制器连接并接收控制器的控制指令。故，当人脚踩踏左踏板与右踏板时，控制器将根据踏板的转动情况驱使转向电机转动，从而驱动前轮向左或向右摆动，实现电动车的左右转弯。本发明无车把便携电动车无需设置车把，解放了驾驶者的双手，保证了便携性。另外，在行驶过程中依靠脚部踩踏踏板就能够实现转弯，无需驾驶者偏移自己的重心，因此安全性更高。

较佳地，控制器包括转向控制模块与速度控制模块，转向控制模块与转向电机及两角度检测装置连接，速度控制模块与驱动轮组件及两角度检测装置连接。控制器中除设置转向控制模块之外还设置速度控制模块，则驾驶者通过踩踏两个踏板不仅可以实现电动车的转向，还可以实现电动车的加速、减速。

具体地，车架的后端活动地设有一刹车线，刹车线的一端由左踏板和/或右踏板拉动，刹车线的另一端与驱动轮组件连接。当驾驶者通过踩踏左踏板和/或右踏板拉动刹车线时，刹车线驱使驱动轮组件中的刹车片进行物理刹车动作，与驱动轮组件中驱动电机的减速配合，使刹车效果更显著。

更具体地，车架的后端固定有一导向座，刹车线滑动地穿过导向座的一端且刹车线的末端连接有一滑轮，一拉绳绕过滑轮，拉绳的两端滑动地穿过导向座的另一端后分别与左踏板、右踏板的后端固定。设置导向座的目的是使拉绳与刹车线被拉动时动作更顺畅，不易出现乱缠或卡死。

更详细地，左踏板的内侧具有朝右踏板延伸的第一固定柱，右踏板的内侧具有朝左踏板延伸的第二固定柱，第一固定柱、第二固定柱的末端位于导向座的下方，拉绳的两端分别固定于第一固定柱、第二固定柱的末端。设置第一固定柱与第二固定柱的目的是为了将拉绳的固定端定位到导向座下方，使踏板传递给拉绳的力直接作用于刹车线，避免出现拉力被分散的情况。

较佳地，角度检测装置包括直杆与位移传感器，两位移传感器分别设置在车架的两侧并与控制器连接，两直杆的一端分别枢接在左踏板与右踏板上，两直杆的另一端分别与对应的位移传感器连接。当踏板转动时，枢接在踏板上的直杆会跟随踏板上升或下降，与直杆连接的位移传感器检测到直杆的位移量并转化为电信号，再输入到控制器中，使控制器间接得到踏板的转动方向与转动幅度。

具体地，位移传感器包括固定于车架的外框及滑动地设置于外框中的内框，内框与直杆固定，内框的两端分别设置有磁铁，外框中固定有位于两磁铁之间的霍尔元件。当踏板被踩踏时会带动直杆移动，直杆拉动内框在外框中滑动，从而改变了霍尔元件与两个磁铁之间的距离，使霍尔元件能够感知直杆的移动方向及移动幅度。

较佳地，驱动轮组件包括后轮、驱动电机及刹车片，驱动电机与控制器连接并驱使后轮转动。驱动电机接收控制器的相关指令，使后轮加减速。

为了实现另一目的，本发明还提供了一种无车把便携电动车的控制方法，无车把便携电动车包括车架、前轮及设置在车架上的转向电机与控制器，前轮设置在车架的前端并被转向电机驱使左右摆动，控制器与转向电机连接，车架两侧分别设置左踏板与右踏板，左踏板与右踏板均可相对车架正向转动或反向转动，控制方法包括：控制器接收到左踏板正向转动而右踏板反向转动或不动的信号时，转向电机驱使前轮向左摆动，控制器接收到右踏板正向转动而左踏板反向转动或不动的信号时，转向电机驱使前轮向右摆动。

与现有技术相比，本发明对电动车的控制方式无需用手，同时也无需驾驶者倾斜身体以偏移重心，只需用脚踩踏两个踏板使其转动即可，更加方便，安全性更高。

较佳地，无车把便携电动车还包括设置于车架后端的驱动轮组件，控制器与驱动轮组件连接，控制方法还包括：控制器接收到左踏板与右踏板同时正向转动的信号时，驱动轮组件加速，控制器接收到左踏板与右踏板同时反向转动的信号时，驱动轮组件减速。

附图说明

图1是本发明无车把便携电动车的立体图。

图2是本发明无车把便携电动车的爆炸图。

图3是无车把便携电动车中角度检测装置与导向座在车架上的设置位置示意图。

图4是左踏板、右踏板与拉绳、导向座以及刹车线之间的连接关系示意图。

图5是角度检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。

如图1、图2所示，本发明提供了一种无车把便携电动车1，包括车架11、驱动轮组件12、转向前叉13、前轮14、转向电机15、控制器17、电池18及两角度检测装置。

驱动轮组件12安装于车架11的后端，转向前叉13与转向电机15设置于车架11的前端，前轮14安装于转向前叉13的下端，转向电机15驱使转向前叉13转动。车架11的两侧分别枢接有左踏板191、右踏板192，左踏板191、右踏板192均可相对车架11正向转动或反向转动，两角度检测装置分别设置于左踏板191与右踏板192以检测左踏板191与右踏板192的转动方向及幅度，控制器17与电池18设置在车架11上，电池18为控制器17供电，控制器17 与转向电机15、驱动轮组件12及两角度检测装置连接。

具体的，车架11包括左侧板111、右侧板112及底板113，左侧111板与右侧板112相互间隔，底板113固定在左侧板111与右侧板112之间，左侧板111、右侧板112与底板113之间围成容纳转向电机15、控制器17及电池18的容置空间110。通过将转向电机15、控制器17及电池18容纳在容置空间110之内，可以有效减小电动车1的整体体积，提高其便携性。左踏板191设置在左侧板 111下端的外侧，右踏板192设置在右侧板112下端的外侧。

左侧板111与右侧板112的后端向外侧，即远离彼此的方向弯折，驱动轮组件12安装在左侧板111与右侧板112的后端之间。驱动轮组件12本身包括后轮、驱动电机以及刹车片，其中驱动电机与控制器17连接并接收来自控制器17的启动、停止、加速及减速信号。

车架11前端的上侧与下侧均设置有贯穿的通孔，转向前叉13的上端为圆轴130，下端为分叉结构，前轮14设置在该分叉结构之间，该圆轴130穿过车架11前端的通孔并通过上轴承131与下轴承132转动地设置于车架11。转向电机15安装在容置空间110中邻近转向前叉13的位置，其驱使转向前叉13转动的方式是在转向电机15的输出轴上固定第一减速齿轮151，同时在转向前叉13 的圆轴130上固定位于上轴承131与下轴承132之间的第二减速齿轮133，使第一减速齿轮151与第二减速齿轮133啮合。当转向电机15启动时，就能够利用两个减速齿轮的啮合驱使转向前叉13转动，并且根据转向电机15输出轴的转向不同，转向前叉13也会向不同方向转动。

参照图3至图5，两个角度检测装置分别设置在左侧板111与右侧板112后端的内侧并分别与左踏板191与右踏板192连接。角度检测装置包括直杆161 与位移传感器162，两个位移传感器162分别安装于左侧板111与右侧板112并与控制器17连接，两直杆161的一端分别枢接在左踏板191与右踏板192上，两直杆161的另一端分别与对应的位移传感器162连接。当踏板转动时，枢接在踏板上的直杆161会跟随踏板上升或下降，与直杆161连接的位移传感器162 检测到直杆161的位移量并转化为电信号，再输入到控制器17中，使控制器17间接得到踏板的转动方向与转动幅度。具体地，位移传感器162包括固定于车架11的外框163及滑动地设置于外框163中的内框164，直杆161的下端枢接在踏板上凸出的小柱体上，直杆161的上端穿过外框163并与内框164固定，内框164的上下两端分别设置有用于容纳磁铁的扁槽164a，外框163的中间开设有位于两扁槽164a之间的通槽163a，通槽163a用于安装霍尔元件。当踏板被踩踏时会带动直杆161移动，直杆161拉动内框164在外框163中滑动，从而改变了霍尔元件与两个磁铁之间的距离，使霍尔元件能够感知直杆161的移动方向及移动幅度。

控制器17中具体的包括有转向控制模块与速度控制模块，其中转向控制模块与转向电机15及位移传感器162连接，而速度控制模块与驱动轮组件12及位移传感器162连接。踏板转动的物理信号通过位移传感器162转变为电信号并输送到控制器17中，转向控制模块接收信号并向转向电机15发出控制指令，实现电动车1的转向；而速度控制模块接收信号并向驱动轮组件12发出控制指令，实现电动车1的速度变化。

继续参照图4，车架11的后端固定有一导向座115并设有一刹车线101，刹车线101的一端伸入到驱动轮组件12中并与其内的刹车片连接，刹车线101 的另一端滑动地穿过导向座115的上端后连接一滑轮102。一拉绳103绕过滑轮 102后两端向下滑动穿过导向座115的下端。左踏板191的内侧具有朝右踏板 192延伸的第一固定柱191a，右踏板192的内侧具有朝左踏板191延伸的第二固定柱192a，第一固定柱191a、第二固定柱192a的末端位于导向座115的下方，拉绳103的两端分别固定于第一固定柱191a、第二固定柱192a的末端。当踏板动作拉动拉绳103时，拉绳103下滑并拉动刹车线101，刹车线101驱使刹车片刹车，进而使驱动轮组件12减速。由于拉绳103是绕在滑轮102上的，其两端可以同向或反向滑动，因此允许左踏板191与右踏板192可以有不同的转动方向与幅度。

无车把便携电动车1置于平地上时，左踏板191与右踏板192大致平行于水平面。将左踏板191与右踏板192的前端相对后端下沉的转动定义为正向转动，将左踏板191与右踏板192的前端相对后端翘起的转动定义为反向转动。

本发明无车把便携电动车1的控制方法包括：

控制器17接收到左踏板191正向转动而右踏板192反向转动或不动的信号时，转向电机15驱使前轮14向左摆动；控制器17接收到到右踏板192正向转动而左踏板191反向转动或不动的信号时，转向电机15驱使前轮14向右摆动。

根据前述内容已经得知，控制器17所接收的信号是位移传感器162所发出的，而位移传感器162的信号由踏板的动作触发。

具体的，当左踏板191正向转动而右踏板192反向转动时，前轮14向左摆动的幅度较大，电动车1左转角度较大；当左踏板191正向转动而右踏板192 不动时，前轮14向左摆动的幅度较小，电动车1左转角度较小。同样的，当右踏板192正向转动而左踏板191反向转动时，前轮14向右摆动的幅度较大，电动车1右转角度较大；当右踏板192正向转动而左踏板191不动时，前轮14向右摆动的幅度较小，电动车1右转角度较小。

同时，由以上内容已知控制器17中除转向控制模块之外还具有速度控制模块，因此无车把便携电动车1的控制方法还包括：控制器17接收到左踏板191 与右踏板192同时正向转动的信号时，驱动轮组件12加速，控制器17接收到左踏板191与右踏板192同时反向转动的信号时，驱动轮组件12减速。更详细的，控制器17检测到左踏板191与右踏板192中只有一个正向转动而另一个不动时，驱动轮组件12也加速，但加速度比两踏板同时正向转动时小；控制器17 检测到左踏板191与右踏板192中只有一个反向转动而另一个不动时，驱动轮组件12也减速，但加速度比两踏板同时反向转动时小。

当左踏板191与右踏板192同时反向转动时，驱动轮组件12中的驱动电机接收来自控制器17的减速信号，此时两踏板后端的下沉动作还通过拉绳103拉动了刹车线101，使刹车线101拉动驱动轮组件12中的刹车片对后轮进行摩擦制动，进而使刹车的效果更显著。

与现有技术相比，本发明无车把便携电动车1无需设置车把，解放了驾驶者的双手，简化了车身结构，提高了便携性。在行驶过程中依靠脚部踩踏踏板就能够实现电动车1的转弯及加减速，无需驾驶者倾斜身体以偏移自己的重心，因此安全性更高。并且，通过左踏板191与右踏板192的配合，电动车1可以实现不同角度的转向及不同程度的加减速，在操作上显得非常方便。

在其他的实施方式中，可以将左踏板191、右踏板192设置为可以折叠的结构，以进一步减小电动车1的体积。在前轮14与驱动轮组件12上还可以加设防泥罩，以避免行驶过程中车身及驾驶者被溅污。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种无车把便携电动车，其特征在于：包括车架、驱动轮组件、转向前叉、前轮、转向电机、控制器、电池及两角度检测装置，

所述驱动轮组件安装于所述车架的后端，所述转向前叉转动地安装于所述车架的前端，所述前轮安装于所述转向前叉的下端，所述转向电机设置于所述车架并驱使所述转向前叉转动，所述车架的两侧分别枢接有左踏板、右踏板，所述左踏板、右踏板均可相对所述车架正向转动或反向转动，两所述角度检测装置分别设置于所述左踏板与右踏板，所述控制器与电池设置在所述车架上，所述电池为所述控制器供电，所述控制器与所述转向电机、驱动轮组件及两所述角度检测装置连接；

所述角度检测装置包括直杆与位移传感器，两所述位移传感器分别设置在所述车架的两侧并与所述控制器连接，两所述直杆的一端分别枢接在所述左踏板与右踏板上，两所述直杆的另一端分别与对应的所述位移传感器连接。

2.如权利要求1所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述控制器包括转向控制模块与速度控制模块，所述转向控制模块与所述转向电机及两所述角度检测装置连接，所述速度控制模块与所述驱动轮组件及两所述角度检测装置连接。

3.如权利要求2所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述车架的后端活动地设有一刹车线，所述刹车线的一端由所述左踏板和/或右踏板拉动，所述刹车线的另一端与所述驱动轮组件连接。

4.如权利要求3所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述车架的后端固定有一导向座，所述刹车线滑动地穿过所述导向座的一端且所述刹车线的末端连接有一滑轮，一拉绳绕过所述滑轮，所述拉绳的两端滑动地穿过所述导向座的另一端后分别与所述左踏板、右踏板的后端固定。

5.如权利要求4所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述左踏板的内侧具有朝所述右踏板延伸的第一固定柱，所述右踏板的内侧具有朝所述左踏板延伸的第二固定柱，所述第一固定柱、第二固定柱的末端位于所述导向座的下方，所述拉绳的两端分别固定于所述第一固定柱、第二固定柱的末端。

6.如权利要求1所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述位移传感器包括固定于所述车架的外框及滑动地设置于所述外框中的内框，所述内框与所述直杆固定，所述内框的两端分别设置有磁铁，所述外框中固定有位于两所述磁铁之间的霍尔元件。

7.如权利要求1所述的无车把便携电动车，其特征在于：所述驱动轮组件包括后轮、驱动电机及刹车片，所述驱动电机与所述控制器连接并驱使所述后轮转动。

8.一种无车把便携电动车的控制方法，其特征在于，所述无车把便携电动车包括车架、前轮、角度检测装置及设置在车架上的转向电机与控制器，所述前轮设置在所述车架的前端并被所述转向电机驱使左右摆动，所述控制器与所述转向电机连接，所述车架两侧分别设置左踏板与右踏板，所述左踏板与右踏板均可相对所述车架正向转动或反向转动，所述角度检测装置包括直杆与位移传感器，两所述位移传感器分别设置在所述车架的两侧并与所述控制器连接，两所述直杆的一端分别枢接在所述左踏板与右踏板上，两所述直杆的另一端分别与对应的所述位移传感器连接；所述控制方法包括：

所述控制器接收到所述左踏板正向转动而右踏板反向转动或不动的信号时，所述转向电机驱使所述前轮向左摆动，

所述控制器接收到所述右踏板正向转动而左踏板反向转动或不动的信号时，所述转向电机驱使所述前轮向右摆动。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述无车把便携电动车还包括设置于所述车架后端的驱动轮组件，所述控制器与所述驱动轮组件连接，所述控制方法还包括：

所述控制器接收到所述左踏板与右踏板同时正向转动的信号时，所述驱动轮组件加速，

所述控制器接收到所述左踏板与右踏板同时反向转动的信号时，所述驱动轮组件减速。

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