CN106926949A - 一种新型两轮电动平衡车 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型两轮电动平衡车，包括车体、与车体连接的车轮，所述车体内安装有检测车体倾斜度的陀螺仪、加速度计及控制器，所述车体顶端设置有相对车体转动的左、右踏板，所述左、右踏板接近端分别设置有环形磁铁和霍尔传感器，霍尔传感器伸入环形磁铁内，所述控制器与陀螺仪、加速度计、霍尔传感器及车轮的电机电连接。该双轮电动平衡车无需转向杆，充分结合人本身走路的习惯，并结合线性霍尔传感器的特性设计的该转向机构，可操作性佳，使用者自然而然的便可实现转向。整体结构紧凑，在不降低车体强度的基础上极大地缩小了平衡车的占用空间。

Description

一种新型两轮电动平衡车

技术领域

本发明属于平衡车领域，尤其涉及一种脚踏控制转向的两轮电动平衡车。

背景技术

平衡车，又叫体感车、思维车等，市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。

双轮平衡车结构通常包括车体，骑行者踩踏在车体上方，车架两侧连接车轮，车架内安装有电子陀螺仪、电子加速度计和控制器，通过检测车架的前后倾斜从而实现车体的前后运动。为实现车体转弯，通常在车架上竖直设置一把手，通过左右旋转把手控制车体转向，然而把手大大增加了平衡车的占用空间，不便于运输或存放。市面上也出现了一种不带把手的扭扭车，其通过将车体分为左右可相对转动的两部分，通过两套陀螺仪分别检测左右踏板的倾斜度，分别控制两车轮的运行实现转向。然而，左右踏板通过转轴连接，不仅结构复杂，其车架强度也大为降低。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种具有新型转向控制装置的双轮电动平衡车，其不降低车架强度，无需车把，大大减小了平衡车的占用空间。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型两轮电动平衡车，包括车体、与车体连接的车轮，所述车体内安装有检测车体倾斜度的陀螺仪、加速度计及控制器，所述车体顶端设置有相对车体转动的左、右踏板，所述左、右踏板接近端分别设置有环形磁铁和霍尔传感器，霍尔传感器伸入环形磁铁内，所述控制器与陀螺仪、加速度计、霍尔传感器及车轮的电机电连接。

作为优选，所述左、右踏板底部分别连接有左、右转动轴，所述转动轴活动安装在车体上。

作为优选，所述环形磁铁和霍尔传感器分别安装在左、右转动轴的接近端。

作为优选，左、右踏板与车体间设置有弹性体。

作为优选，所述环形磁铁沿直径分割为N极和S极。

作为优选，所述车体上设置有踏板槽，左右踏板安装在踏板槽内。

作为优选，所述左、右踏板的四角均设置有弹性体。

作为优选，还包括锂离子电池，锂离子电池为车轮电机、霍尔传感器及控制器供电。

作为优选，所述车轮安装在车体两侧或底部。

作为优选，所述左、右踏板与车体之间还设置有通断开关，当左、右上均有脚踏作用时，电源接通。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、该双轮电动平衡车无需转向杆，充分结合人本身走路的习惯，并结合线性霍尔传感器的特性设计的采用该转向机构，可操作性佳，使用者自然而然的便可实现转向。

2、整体结构紧凑，在不降低车体强度的基础上极大地缩小了平衡车的占用空间。

附图说明

图1为本发明两轮电动平衡车的整体结构示意图；

图2为本发明两轮电动平衡车的爆炸图；

图3为本发明两轮电动平衡车的另一角度爆炸图；

图4为本发明两轮电动平衡车的霍尔传感器感应原理示意图；

图5为本发明两轮电动平衡车的控制关系图。

以上各图中：1、车体；2、车轮；21、电机固定块；3、踏板；31、左踏板；311、左转轴；32、右踏板；321、右转轴；4、定位轴承；5、环形磁铁；6、电路板；7、霍尔传感器；8、弹性体。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例做具体说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：如图1至图3所示，一种新型两轮电动平衡车，包括车体1及与车体1连接的车轮2，车体1上方设置有左踏板31和右踏板32。

所述车体1可设置为一体成型的平板形，以追求轻薄；也可以设置为其它形状以求美观；为便于提行，所述车体1侧面设置有提手。所述车轮2包括轮胎及轮毂电机，车轮2对称设置于车体1两侧，通过电机固定块21以螺钉固定。

车体1内设置有电池槽和控制器槽，电池槽内安装有锂离子电池（图中未示出）。由于锂离子电池续航能力有限且充电需要几个小时的时间，为便于平衡车随时使用，锂离子电池设置为可更换式，即在电池上设置外置充电插孔，且所述车体1侧壁设置有连通电池槽的电池门。打开电池门，抽出电池即可更换新电池，原电池可由外置充电线进行充电，当然也可以放在车体1内直接充电。所述控制器槽内安装有控制器及电子陀螺仪和电子加速度计，控制器与电子陀螺仪及电子加速度计电连接，并控制轮毂电机的运行速度及转动方向，锂离子电池为控制器及轮毂电机供电，电连接及信号传输关系参照图4。首先控制器经电子陀螺仪与电子加速度计获取倾斜角度数据，经计算得到车体1前后方向的倾斜角度，再根据这个倾斜角度来驱动车轮2电机往前或往后转动，从而保持车体1前后动态平衡，此时车体1智能前后运行。

为实现车体1的转向，该两轮电动平衡车设置有脚踏转向机构。所述脚踏转向机构包括设置在车体1上表面，平行与车轮2轮轴方向设置的四个定位轴承4，左侧两定位轴承4内安装有左转轴311，右侧两定位轴承4内安装有右转轴321，左、右转轴321上分别安装有左、右踏板，左、右踏板转动时，左、右转轴321随之在定位轴承4内转动。所述左转轴311靠近右转轴321的一端固定有环形磁铁5，所述环形磁铁5环形面与车轮2圆环面平行设置，环形磁铁5充磁时，沿直径分为两部分，一半为N极一半为S极，安装时，N极与S极分别位于前后两侧，使磁感线由N极水平指向S极。所述右转轴321靠近左转轴311的一端固定有霍尔传感器电路板6，线性霍尔传感器7设置在霍尔传感器电路板6上，霍尔传感器7一面为检测面，霍尔传感器7伸入环形磁铁5内，初始位置即两踏板均水平时，霍尔传感器7检测面水平设置，霍尔传感器7经锂离子电池供电。线性霍尔传感器的线性输出电压由供电电压来决定，大小与磁场强度成比例关系。假设霍尔传感器的供电电压是V，则这个时候霍尔传感器7的输出电压是V/2。当左或/和右踏板32转动时，霍尔传感器7和环形磁铁5随转轴转动，霍尔传感器7的检测面与磁感线的角度发生变化（参照图4）。当左、右踏板有相对转动的时候，霍尔传感器7的检测面就会相应的往S极或N极边靠，磁场强度发生变化。根据霍尔传感器7的特性，它的输出电压就会相应的增大或减小，将输出电压传送给控制器，控制器将电压变化转变为驱动信号控制左右轮毂电机的正转或反转，加速或减速。当两轮毂电机转动速度不同，或一个正转一个反转时即可实现车体1转弯。

基于人走路的习惯，当人要往左边转弯的时候，都会左脚脚尖抬起，右脚脚后跟抬起，往右转同理。当人的两个脚踩在平衡车上想要转弯时，也会有同样的动作，左转时，左踏板31向后翘起，右踏板32向前翘起。例如当人往左转弯的时候，左边的脚踏板往后翘起，右边的脚踏板往前翘起，霍尔传感器7就在环形磁铁5的环里面向S磁极靠近，从而导致它的输出电压从V/2慢慢减小，控制系统根据收到的这个电压以后就让左边的电机减速，右边的加速，就完成了左转的动作。

为使踏板良好的复位及减震，所述左、右踏板31、32与车体1之间设置有多个弹性体8，优选为弹性橡胶或弹簧，设置于踏板四角。

为增加车体1一体性及轻薄化，所述车体1上设置有踏板槽，左、右踏板安装在踏板槽内。

所述左、右踏板与车体1之间还设置有通断开关，当左、右上均有脚踏作用时，电源接通。该通断开关可以为关电开关或压力传感器，可安装在弹性体8内或踏板与车体1之间的其他部位。

该双轮电动平衡车无需转向杆，充分结合人本身走路的习惯，并结合线性霍尔传感器7的特性设计的该转向机构，可操作性佳，使用者自然而然的便可实现转向。整体结构紧凑，在不降低车体强度的基础上极大地缩小了平衡车的占用空间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型两轮电动平衡车，包括车体、与车体连接的车轮，其特征在于：所述车体内安装有检测车体倾斜度的陀螺仪、加速度计及控制器，所述车体顶端设置有相对车体转动的左、右踏板，所述左、右踏板接近端分别设置有环形磁铁和霍尔传感器，霍尔传感器伸入环形磁铁内，所述控制器与陀螺仪、加速度计、霍尔传感器及车轮的电机电连接。

2.根据权利要求1所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述左、右踏板底部分别连接有左、右转动轴，所述转动轴活动安装在车体上。

3.根据权利要求2所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述环形磁铁和霍尔传感器分别安装在左、右转动轴的接近端。

4.根据权利要求1所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述左、右踏板与车体间设置有弹性体。

5.根据权利要求3或4所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述环形磁铁沿直径分割为N极和S极。

6.根据权利要求1所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述车体上设置有踏板槽，左、右踏板安装在踏板槽内。

7.根据权利要求4所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述左、右踏板的四角均设置有弹性体。

8.根据权利要求1所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：还包括锂离子电池，锂离子电池为车轮电机、霍尔传感器及控制器供电。

9.根据权利要4或8所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述车轮安装在车体两侧或底部。

10.根据权利要求9所述的新型两轮电动平衡车，其特征在于：所述左、右踏板与车体之间还设置有通断开关，当左、右上均有脚踏作用时电源接通。