CN206528562U - 一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车，包括车轴架、具有控制芯片的电路板及安装在车轴架两侧的车轮；安装在车轴架上并与车轴连接用于驱动车轴带动车轮滚动的电机，所述电机内部设置有检测电机转速的编码器，所述编码器与控制芯片连接；通过所述电路板与所述电机连接用于提供电源的电池；换向电位器，一端与转向立杆的一端连接，另一端与所述控制芯片连接并向所述控制芯片提供转向信息；姿态传感器，设置于车轴架或转向立杆上并与控制芯片连接，用于检测平衡车的倾斜角度和转动角速度后输出至控制芯片；语音报警模块。本实用新型的电动平衡车能够在大坡度爬行时进行电流过高报警，防止强行大坡度爬行而烧毁系统电路。

Description

一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车

技术领域

本实用新型涉及电动平衡车技术领域，具体是一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车。

背景技术

随着社会的进步科技和文化的发展，特别是近些年，随着能源问题、环境问题、交通问题等各个方面问题的出现，人们开始提倡绿色环保出行，电动平衡车由于电力驱动且体积小，绿色环保，又省力，已经成为人们的出行交通工具选项之一。尽管现有电动平衡车技术中已有了电量低压报警技术，提醒用户及时充电，然而现有电动平衡车在爬行大坡度时，系统线路存在瞬间电流过高而烧毁的情形，对平衡车造成不可逆的伤害，反而给出行带来不便。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车，能够对电流实时监测，在爬行大坡度的情况下，在瞬间电流出现过高前进行报警提示，防止使用者加大电流强行通过而烧毁系统线路。

本实用新型的目的是通过下述的技术方案来实现的：

一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车，包括车轴架、具有控制芯片的电路板及安装在车轴架两侧的车轮；安装在车轴架上并与车轴连接用于驱动车轴带动车轮滚动的电机，所述电机内部设置有检测电机转速的编码器，所述编码器与控制芯片连接；通过所述电路板与所述电机连接用于提供电源的电池，所述电池通过一电流电压检测器后与电路板连接；换向电位器，一端与转向立杆的一端连接，另一端与所述控制芯片连接并向所述控制芯片提供转向信息；所述转向立杆的另一端设置有控制转向的把手；姿态传感器，设置于车轴架或转向立杆上并与控制芯片连接，用于检测平衡车的车体倾斜角度和转动角速度后输出至控制芯片；语音报警模块，与控制芯片连接，当控制芯片发现异常时指令所述语音报警模块发出相应语音报警。

所述平衡车还包括位于车轴架上侧的脚踏板，所述脚踏板上设置有脚踏板开关，所述脚踏板开关用于将所述电机与所述电路板间电连接或断开。当踩下脚踏板开关后，电路板与电机实现电连接，而松开脚踏板开关后，脚踏板开关处于自然的断开状态，电路板与电机间的电路被断开。

所述平衡车还包括总开关，所述总开关位于转向立杆上或位于把手上；总开关用于将电池与电路板之间电连接或断开。当总开关闭合时，电源与电路板接通，为电路供电使其处于待机状态，总开关断开时，电源不向电路板供电。而脚踏板开关仅与电路板相连（相当于内部分级判断开关），只有当总开关和脚踏板开关同时闭合时，平衡车才进行正常运作。否则只闭合总开关，电路板有电，但代码判断分级开关不闭合，则电机锁死不工作。

所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于检测平衡车倾斜角速度信息，所述加速度计用于检测平衡车的加速度信息，所述控制芯片综合计算倾斜角速度与加速度数据得到平衡车角度信息。

所述换向电位器包括相互电连接的转换器和电位器，所述转换器与所述转向立杆的一端连接，所述电位器将所述转换器的机械转动角度转换成电信号后与所述控制芯片连接。

所述语音报警模块包括语音模块和扬声器，所述语音模块将所述控制芯片的语音控制指令转换成语音信息并通过所述扬声器播报。

在平衡车运行过程中，通过电流电压检测器实施的检测供电系统电路板上的供电电流和电压，当电压较低时，说明电池供电量不足，控制芯片控制语音模块发出低电量警报，提醒使用者及时充电；当电流较高时，说明在大坡度攀爬，电流高于预设值时，控制芯片控制语音模块发出电流过高的大坡度攀爬警报，提醒使用者不要强行攀爬，否则会烧毁整个电路板。另外还可以通过编码器检测平衡车行进速度，在达到设定值后将视为超速，控制芯片控制语音模块发出超速警报，提醒使用者减速，尤其是结合转向电位器检测到的转向信息时，当转向角度达到设定值且线速度达到另一设定值时，控制芯片控制语音模块发出超速警报，提醒使用者转向减速，否则会有甩出的危险；开机时如脚踏板开关闭合，进行语音警报并锁定电机，正常使用流程为：总开关打开后，再闭合脚踏板开关（上人），继而进行操作，如开机前人在车上触发脚踏板开关或脚踏板开关接触异常导致脚踏板开关闭合，当开机时系统误检测到大角度，将会瞬间冲出将人甩出平衡车的危险。

本实用新型结构简单，采用智能安全提示报警，提高了用户的使用安全性，减少了用户在使用过程的安全隐患，提升用户使用满意度。

附图说明

图1为本实用新型的智能提示报警的载人双轮电动平衡车外部机械结构示意图；

图2为本实用新型的智能提示报警的载人双轮电动平衡车换向部分示意图；

图3为本实用新型的智能提示报警的载人双轮电动平衡车系统控制结构主体框图；

图中标识名称对应关系为，1 把手， 2 转向立杆， 3脚踏板， 4 挡泥板， 5 有刷直流电机， 6 车轮， 7总开关， 8 锂电池， 9 脚踏板开关， 10 脚架， 11 编码器， 12转换器，13电位器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车，包括车轴架、具有控制芯片STM32的电路板及安装在车轴架两侧的车轮6；安装在车轴架上并与车轴连接用于驱动车轴带动车轮6滚动的有刷直流电机5，所述有刷直流电机5内部设置有检测电机转速的编码器11，所述编码器11与控制芯片STM32连接，控制芯片STM32处理后用以调节有刷直流电机5转速进而调节车轴转速，以控制左右车轮的转动；通过所述电路板与所述有刷直流电机连接的用于提供电源的动力锂电池8，所述动力锂电池8还通过一电流电压检测器后与电路板连接；换向电位器，一端与转向立杆2的一端连接，另一端与所述控制芯片STM32连接并向所述控制芯片STM32提供转向信息；所述转向立杆2的另一端设置有控制转向的把手1；姿态传感器，设置于车轴架或转向立杆2上并与控制芯片STM32连接，用于检测平衡车的车体倾斜角度和转动角速度后输出至控制芯片STM32；语音报警模块，与控制芯片STM32连接，当控制芯片STM32发现异常时指令所述语音报警模块发出相应语音报警，从而提醒使用者。

如图1所示，所述平衡车还包括位于车轴架上侧的脚踏板3，所述脚踏板上设置有脚踏板开关9，所述脚踏板开关9用于将所述有刷直流电机5与所述电路板间电连接或切断；在所述转向立杆2与所述把手1连接部附近设置有电源总开关7，以便于驾驶人员手动操作，电源总开关7电连接于电路板与动力锂电池8之间，用于是动力锂电池向电路板供电或断开供电；在车轴架上还设置有脚架10，脚架10在不使用时正常放置于地面与车轮共同支撑车体防止翻到，在运行过程中刹车过程中车体向前倾翻角度多大时也可以支撑车体，防止翻倒。

其中，实施例中，所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于检测平衡车的车体倾斜角速度信息和加速度信息，所述加速度计用于检测平衡车的加速度信息，并将获得的姿态数据信息发送给控制芯片STM32进行存储处理，控制芯片STM32综合计算倾斜角速度与加速度数据得到平衡车角度信息。

其中，实施例中，所述换向电位器包括相互电连接的转换器12和电位器13，所述转换器12与所述转向立杆2的一端连接，所述电位器13将所述转换器12的机械转动角度转换成电信号后与所述控制芯片STM32连接。

其中，实施例中，所述语音报警模块包括语音模块和扬声器，所述语音模块将所述控制芯片的语音控制指令转换成语音信息并通过所述扬声器播报，扬声器适合安装于转向立杆2的上端部，当然扬声器也可以安装在把手1上，这样设置与使用者的耳部距离更接近，更容易也更快速的听到报警语音信号后作出响应。

上述方案中，含控制芯片STM32的主板一侧通过电线与24V12Ah动力锂电池8连接，另一侧与有刷直流电机5连接，有刷直流电机5内侧与编码器AS5040连接。

如图2中所示，平衡车的转向立杆2的尾端连接转换器12从而与电位器13相连接，转向立杆2直接被驾驶人员操纵把手1控制，继而改变电位器13阻值，通过ADC（Analog-to-DigitalConverter：模数转换器）单元将电位器13的数据输出给控制芯片STM32。

如图3所示，姿态获取传感器模块中，陀螺仪、加速度计具体使用的为MPU6050，MPU6050获得的角速度与加速度信息，并将姿信息态数据通过I2C（Inter－IntegratedCircuit：两线式串行总线）协议发送给控制芯片STM32进行存储处理，并通过卡尔曼滤波预测估算出最终的转向角度，当然也可以是其他方法；编码器采用的型号为AS5040，电流电压检测器采用ACS758采集传感器，语音模块型号为BY8301芯片。控制芯片STM32处理姿态信息数据后，结合编码器AS5040反馈的速度信息以及电位器反馈的转向信息，速度信息与转向信息均通过ADC传输，再通过三闭环PID算法生成PWM（Pulse-WidthModulation脉宽调制）波，来调节有刷直流电机5转速实现平衡车的车体保持平衡、调节速度及转向等操作。

上述方案中，相应的语音报警包括强行大坡度攀爬警报、超速警报、低电量警报、开机异常警报四部分。在刷直流电机5内部安装设置编码器AS5040增加速度检测反馈，将有刷直流电机5的单闭环方案转变为三闭环方案，节约了制作成本的同时达到高端平衡车载人效果，因编码器AS5040与有刷直流电机5相连接，编码器AS5040实时检测速度数据，当驾驶超速时对驾驶者进行语音警报；电流电压检测器与电路板相连接，可以检测当前的电路板系统电压及电流，在大坡度攀爬时会由于通过电流过大进行语音警报，同理电路板系统电压过低时也会进行警报；脚踏板开关与有刷直流电机和主板通过电线相连，开机时如脚踏板开关闭合，进行语音警报并锁定有刷直流电机。

在平衡车运行过程中，通过电流电压检测器实施的检测供电系统电路板上的供电电流和电压，当电压较低时，说明电池供电量不足，控制芯片控制语音模块发出低电量警报，提醒使用者及时充电；当电流较高时，说明在大坡度攀爬，电流高于预设值时，控制芯片控制语音模块发出电流过高的大坡度攀爬警报，提醒使用者不要强行攀爬，否则会烧毁整个电路板。另外还可以通过编码器AS5040检测平衡车行进速度，在达到设定值后将视为超速，控制芯片控制语音模块发出超速警报，提醒使用者减速，尤其是结合转向电位器检测到的转向信息时，当转向角度达到设定值且线速度达到另一设定值时，控制芯片控制语音模块发出超速警报，提醒使用者转向减速，否则会有甩出的危险；开机时如脚踏板开关闭合，进行语音警报并锁定电机，防止平衡车异常启动。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种智能提示报警的载人双轮电动平衡车，包括车轴架、具有控制芯片的电路板及安装在车轴架两侧的车轮；安装在车轴架上并与车轴连接用于驱动车轴带动车轮滚动的电机，所述电机内部设置有检测电机转速的编码器，所述编码器与控制芯片连接；通过所述电路板与所述电机连接用于提供电源的电池，所述电池通过一电流电压检测器后与电路板连接；换向电位器，一端与转向立杆的一端连接，另一端与所述控制芯片连接并向所述控制芯片提供转向信息；所述转向立杆的另一端设置有换向把手；姿态传感器，设置于车轴架或转向立杆上并与控制芯片连接，用于检测平衡车的倾斜角度和转动角速度后输出至控制芯片；语音报警模块，与控制芯片连接，当控制芯片发现异常时指令所述语音报警模块发出相应语音报警。

2.如权利要求1所述的智能提示报警的载人双轮电动平衡车，其特征在于：所述平衡车还包括位于车轴架上侧的脚踏板，所述脚踏板上设置有脚踏板开关，所述脚踏板开关用于将所述电机与所述电路板间电连接或断开。

3.如权利要求2所述的智能提示报警的载人双轮电动平衡车，其特征在于：还包括总开关，总开关位于转向立杆或位于把手上，所述总开关用于将电池与所述电路板电连接或断开。

4.如权利要求1所述的智能提示报警的载人双轮电动平衡车，其特征在于，所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于检测平衡车倾斜角速度信息，所述加速度计用于检测平衡车的加速度信息，所述控制芯片综合计算倾斜角速度与加速度数据得到平衡车角度信息。

5.如权利要求1所述的智能提示报警的载人双轮电动平衡车，其特征在于，所述换向电位器包括相互电连接的转换器和电位器，所述转换器与所述转向立杆的一端连接，所述电位器将所述转换器的机械转动角度转换成电信号后与所述控制芯片连接。

6.如权利要求1所述的智能提示报警的载人双轮电动平衡车，其特征在于，所述语音报警模块包括语音模块和扬声器，所述语音模块将所述控制芯片的语音控制指令转换成语音信息并通过所述扬声器播报。