CN211494352U - 一种电动平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动平衡车，旨在克服现有技术中使用者摔倒后带来的二次事故的问题，包括车体，车体的两侧设置有车轮，车轮包括轮毂电机，轮毂电机的机轴固定设置在车体上，车体上设置有控制模块、电源模块、陀螺仪和重量传感器，控制模块分别连接电源模块、陀螺仪和重量传感器，陀螺仪用于检测车体姿态信息，控制模块根据车体姿态信息对轮毂电机进行调速，控制模块可获取轮毂电机的实时占空比并与占空比预设值进行比对，当实时占空比高于占空比预设值，控制模块对轮毂电机进行限速，重量传感器用于检测车体上的重量信息，重量信息与占空比预设值成正比。

Description

一种电动平衡车

技术领域

本实用新型属于交通工具，特指一种电动平衡车。

背景技术

电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(Dynamic Stabilization)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，以保持踏板的平衡。该陀螺仪板固定于车体内部，与水平面平行。当驾驶者身体前倾时，车子就会前行，当身体后仰时就会后退。平衡车是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。

现有的平衡车一般分为有操作杆和无操作杆这两类，其中带有操作杆的平衡车，其人机互动梯杆的转向均由操作杆来进行具体操作控制，前进、后退由车身的前倾和后倾控制。

然而现有技术不够完善，当驾驶员在平衡车上失衡发生摔倒时，车身也会随着人体的一同向前或向后倾斜，而车身随着车身倾斜角度越大，车轮的加速度越大，平衡车推动倒下的驾驶员继续行驶甚至加速推动倒下驾驶员继续行驶，带来严重的二次事故的问题。

实用新型内容

为克服现有技术的不足及存在的问题，本实用新型提供一种避免二次事故的电动平衡车。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电动平衡车，包括车体，车体的两侧设置有车轮，车轮包括轮毂电机，轮毂电机的机轴固定设置在车体上，车体上设置有控制模块、电源模块、陀螺仪和重量传感器，控制模块分别连接电源模块、陀螺仪和重量传感器，陀螺仪用于检测车体姿态信息，控制模块根据车体姿态信息对轮毂电机进行调速，控制模块可获取轮毂电机的实时占空比并与占空比预设值进行比对，当实时占空比高于占空比预设值，控制模块对轮毂电机进行限速，重量传感器用于检测车体上的重量信息，重量信息与占空比预设值成正比。

作为优选，当重量信息低于一定值，占空比预设值为零。

作为优选，所述车体上设置有启停开关，启停开关用于接收操作动作而被触发，启停开关连接控制模块，当重量传感器上检测到重量信息且启停开关接收到操作动作被触发时，重量传感器不送出相应于启停开关的开关信号至控制模块以执行相应于启停开关的功能。

作为优选，当重量传感器上检测到重量信息为零且启停开关接收到操作动作被触发时，重量传感器送出相应于启停开关的开关信号至控制模块以执行相应于启停开关的功能。

作为优选，所述重量传感器为应变片。

作为优选，所述重量传感器为两个，两个重量传感器并排设置在车体上，两个重量传感器对应于使用者的双脚，两个重量传感器中检测到的较小的重量信息与占空比预设值成正比。

作为优选，所述车体包括顶盖和底盖，顶盖固定设置在底盖上，顶盖和底盖配合形成车体，顶盖上形成有可弹性形变的脚踏部，轮毂电机的机轴固定设置在底盖上，控制模块、电源模块、陀螺仪和重量传感器分别设置在顶盖和底盖之间。

作为优选，所述底盖上固定设置有位于车体内的内骨架，控制模块、电源模块和陀螺仪分别设置在内骨架的下端，重量传感器设置在内骨架的上端。

作为优选，所述内骨架上开设有沉头槽，重量传感器设置在沉头槽内，脚踏部和重量传感器之间设置有压板，压板一一对应于重量传感器，压板盖设在沉头槽上。

作为优选，所述车体上设置有可转动的操控杆和用于检测操控杆姿态信息的角度传感器，控制模块根据操控杆的姿态信息、车体的姿态信息对轮毂电机进行调速。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

(1)使用本电动平衡车时，当实时占空比高于占空比预设值，控制模块对轮毂电机进行限速，而重量信息与占空比预设值成正比，当使用者从车体上摔下来，重量传感器检测到的重量信息变小，占空比预设值也会变小，控制模块立即对轮毂电机进行限速，避免电动平衡车继续向前行驶而引发摔倒后的二次事故，另外使用者的体重与年龄通常呈正相关，儿童驾驶本电动平衡车的限速小于成年人驾驶本电动平衡车的限速，使得本电动平衡车适合各个年龄段的使用者安全使用，因此本电动平衡车具有避免摔倒后的二次事故、更加安全和适合各个年龄段使用的优点。

(2)所述车体上设置有启停开关，启停开关用于接收操作动作而被触发，使用者可通过启停开关来开启或关闭电动平衡车，启停开关连接控制模块，当重量传感器上检测到重量信息且启停开关接收到操作动作被触发时，重量传感器不送出相应于启停开关的开关信号至控制模块以执行相应于启停开关的功能，因此，避免使用者站在车体上驾驶电动平衡车时由于误触启停开关导致关闭电动平衡车的问题。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型的底盖的结构示意图；

图4是本实用新型的操控杆的结构示意图；

图中：1-车体、2-车轮、3-内骨架、4-操控杆、5-弹簧钢板、6-轴瓦、7-压板、81-控制模块、82-电源模块、83-重量传感器、84-角度传感器、85-启停开关、86-陀螺仪、11-底盖、12-顶盖、21-轮毂电机、22-轮胎、31-沉头槽、41-转轴、42-腿控软垫、111-支柱、112-安置槽、121-脚踏部、211-机轴、411-力臂部。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1至图4所示，如图所示，一种电动平衡车，包括车体1，车体1的两侧设置有车轮2，车轮2为两个，两个车轮2分别设置在车体1的两侧，车轮2包括轮毂电机21和轮胎22，轮毂电机21的机轴211固定设置在车体1上，轮胎22固定设置在轮毂电机21的外侧，当两个轮毂电机21的转速一致时，电动平衡车可保持直线前行或后退，而当两个轮毂电机21的转速形成差值时，电动平衡车可进行左拐或右拐。

所述车体1上设置有控制模块81、电源模块82、陀螺仪86、重量传感器83和角度传感器84，控制模块81分别连接电源模块82、陀螺仪86、重量传感器83和角度传感器84，车体1上还设置有可转动的操控杆4，操控杆4可在车体1上左右转动。

陀螺仪86用于检测车体1的姿态信息，车体1的姿态信息指的是车体1相对于水平面倾斜的角度，角度传感器84用于检测操控杆4的姿态信息，操控杆4的姿态信息指的是操控杆4相对于车体1转动的角度。

控制模块81根据操控杆4的姿态信息、车体1的姿态信息对两个轮毂电机21进行调速，具体地，当操控杆4向左偏转时，右侧的轮毂电机21转速大于左侧的轮毂电机21，控制模块81控制电动平衡车向左转向，而当操控杆4向右偏转，左侧轮毂电机21的转速大于右侧轮毂电机21的转速，控制模块81控制电动平衡车向右转向，当车体1向前倾斜时，两个轮毂电机21的转速方向向前，控制模块81控制电动平衡车向前行驶，而当车体1向后倾斜时，轮毂电机21的转速方向向后，控制模块81控制电动平衡车向后行驶。

控制模块81可获取轮毂电机21的实时占空比，控制模块81上预先设置有占空比预设值，将实时占空比与占空比预设值进行比对，当实时占空比高于占空比预设值时，控制模块81对轮毂电机21进行限速，控制模块81具体地通过控制轮毂电机21的占空比实现限速，当实时占空比等于占空比预设值，电动平衡车处于最大速度下行驶，从而电动平衡车限定在一安全速度以下行驶。

轮毂电机21带有PWM调速器，实时占空比指的是轮毂电机的PWM调速器的实时占空比。

重量传感器83用于检测车体1上的重量信息，当使用者站立在车体1上，重量传感器83实质上检测的是使用者的重量信息，重量信息与占空比预设值成正比，当使用者的体重变大，占空比预设值也会变大，电动平衡车的的最大允许速度也变大。

占空比预设值与重量信息之间的正比关系可通过编程设定在控制模块81上。

使用本电动平衡车时，当实时占空比高于占空比预设值，控制模块81对轮毂电机21进行限速，而重量信息与占空比预设值成正比，当使用者从车体1上摔下来，重量传感器83检测到的重量信息变小，占空比预设值也会变小，控制模块81立即对轮毂电机21进行限速，避免电动平衡车继续向前行驶而引发摔倒后的二次事故，另外使用者的体重与年龄通常呈正相关，儿童驾驶本电动平衡车的限速小于成年人驾驶本电动平衡车的限速，使得本电动平衡车适合各个年龄段的使用者安全使用，因此本电动平衡车具有避免摔倒后的二次事故、更加安全和适合各个年龄段使用的优点。

当重量信息低于一定值，占空比预设值为零，该一定值可设定为五千克，当重量传感器83检测到的重量信息低于五千克，占空比预设值为零，控制模块81对轮毂电机21立即限速，直至轮毂电机21停止转动，进一步提高了本电动平衡车的安全性。

所述车体1上设置有启停开关85，启停开关85用于接收操作动作而被触发，使用者可通过启停开关85来开启或关闭电动平衡车，启停开关85连接控制模块81，当重量传感器83上检测到重量信息且启停开关85接收到操作动作被触发时，重量传感器83不送出相应于启停开关85的开关信号至控制模块81以执行相应于启停开关85的功能。因此，避免使用者站在车体1上驾驶电动平衡车时由于误触启停开关85导致关闭电动平衡车的问题。

当重量传感器83上检测到的重量信息为零且启停开关85接收到操作动作被触发时，重量传感器83送出相应于启停开关85的开关信号至控制模块81以执行相应于启停开关85的功能，车体1上未站人时，启停开关85才可以开启或关闭电动平衡车。

根据重量传感器83检测到的重量信息，可判断车体1上是否站人，当重量信息位于为零时，可判定车体1上未站人，当重量信息大于零时，可判定车体1上站人。

所述重量传感器83为应变片，应变片在外力作用下可发生机械形变，其自身的电阻值随着形变量的变化而变化，从而可将应变片的电阻值可转换为脚踏部121上方的重量信息。

所述重量传感器83为两个，两个重量传感器83并排设置在车体1内，两个重量传感器83对应于使用者的双脚，两个重量传感器83中检测到的较小的重量信息与占空比预设值成正比，控制模块81可对两个重量传感器83检测到的重量信息进行比较，将其中较小的重量信息与占空比预设值成正比。

当使用者的任意一只脚未踩在重量传感器83上时，控制模块81立即对电动平衡车限速，因此，使用者在电动平衡车上失衡时立即对电动平衡车进行限速，进一步提高了本平衡车的使用安全，也避免单脚驾驶本电动平衡车。

所述车体1为中空的，控制模块81、电源模块82、陀螺仪86和重量传感器83分别设置在车体1内，车体1上形成有可弹性形变的脚踏部121，脚踏部121位于重量传感器83的上方，重量传感器83实质上检测的是脚踏部121上的重量信息，采用内置的结构设计提高了工作的可靠性。

所述车体1包括顶盖12和底盖11，顶盖12固定设置在底盖11上，顶盖12和底盖11配合形成车体1，脚踏部121一体成形在顶盖12上，顶盖12和脚踏部121采用弹性塑料一体成形而成，底盖11可采用硬质塑料或铝合金制成，两个轮毂电机21的机轴211分别固定设置在底盖11的两侧，控制模块81、电源模块82、重量传感器83和角度传感器84均设置在顶盖12和底盖11之间，启停开关85固定设置在底盖11的外侧，从而方便电动平衡车的组装。

所述底盖11上固定设置有内骨架3，内骨架3可采用铝合金或硬质塑料制成，控制模块81、电源模块82、陀螺仪86分别设置在内骨架3的下端，重量传感器83设置在内骨架3的上端，内骨架3将重量传感器83和控制模块81、电源模块82分隔开，避免使用者踩在上盖上时误踩在电源模块82和控制模块81上，结构设计更加合理。

所述底盖11上形成有若干支柱111，支柱111凸出在底盖11上，内骨架3通过支柱111架设在底盖11上，从而内骨架3和底盖11之间形成有空隙，控制模块81、电源模块82可安装在内骨架3和底盖11之间的空隙中，内骨架3可通过螺栓固定在支柱111上。

所述操控杆4和车体1之间设置有弹簧钢板5，弹簧钢板5迫使操控杆4相对车体1保持在第一角度上，在本实施例中，弹簧钢板5迫使操控杆4保持在竖直状态下，在撤去外力或无外力作用下，弹簧钢板5可带动操控杆4恢复或保持在初始位置。

所述弹簧钢板5架设在车体1上，弹簧钢板5具体地架设在底盖11上，操控杆4包括力臂部411，当操控杆4转动时，力臂部411可带动弹簧钢板5发生形变，力臂部411为一平面，力臂部411贴合在弹簧钢板5上，力臂部411的作用相当于“凸轮”。

底盖11上形成有两个安置槽112，弹簧钢板5的两端设置在两个安置槽112内，两个安置槽112之间的向内凹陷，从而弹簧钢板5的中部和底盖11之间留有空隙。

所述力臂部411和弹簧钢板5分别关于操控杆4的旋转中心对称设置，弹簧钢板5的的两端分别固定设置在车体1上，弹簧钢板5的中部悬空，力臂部411贴合在弹簧钢板5的中部，操控杆4向左或向右转动时，都会带动弹簧钢板5发生弹性形变，并且左右转动所需的力一致，使得使用者更急舒适平稳地转动操控杆4。

所述操控杆4包括转轴41，转轴41位于操控杆4的旋转中心上，转轴41可发生旋转，力臂部411具体地形成在转轴41的侧面。

所述车体1上固定设置有轴瓦6，轴瓦6具体可螺栓固定在底盖11上，并位于车体1内，转轴41可转动地设置在轴瓦6和弹簧钢板5之间，采用该种结构便于转轴41和弹簧钢板5的组装，也便于加工制造。

轴瓦6可采用自润滑材料制成，轴瓦6对转轴41起到润滑效果，提高了转动的平顺性。

操控杆4还包括两个腿控软垫42，使用者将腿抵在腿控软垫42上来带动操控杆4转动，腿控软垫42起到提高使用舒适度的作用。

所述内骨架3上开设有沉头槽31，内骨架3具体地为一平板，沉头槽31一一对应于重量传感器83，重量传感器83设置在沉头槽31内，脚踏部121和重量传感器83之间设置有压板7，压板7盖设在沉头槽31上，压板7起到限定重量传感器83形变量的作用，当压板7抵接在内骨架3上时，重量传感器83完全收回沉头槽31内，从而重量传感器83测重是在一定范围内的，避免重量传感器83超出其额定承重导致报废，也避免重量传感器83直接承重，提高产生使用寿命。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动平衡车，包括车体(1)，车体(1)的两侧设置有车轮(2)，车轮(2)包括轮毂电机(21)，轮毂电机(21)的机轴(211)固定设置在车体(1)上，其特征在于，车体(1)上设置有控制模块(81)、电源模块(82)、陀螺仪(86)和重量传感器(83)，控制模块(81)分别连接电源模块(82)、陀螺仪(86)和重量传感器(83)，陀螺仪(86)用于检测车体(1)姿态信息，控制模块(81)根据车体(1)姿态信息对轮毂电机(21)进行调速，控制模块(81)可获取轮毂电机(21)的实时占空比并与占空比预设值进行比对，当实时占空比高于占空比预设值，控制模块(81)对轮毂电机(21)进行限速，重量传感器(83)用于检测车体(1)上的重量信息，重量信息与占空比预设值成正比。

2.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，当重量信息低于一定值，占空比预设值为零。

3.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述车体(1)上设置有启停开关(85)，启停开关(85)用于接收操作动作而被触发，启停开关(85)连接控制模块(81)，当重量传感器(83)上检测到重量信息且启停开关(85)接收到操作动作被触发时，重量传感器(83)不送出相应于启停开关(85)的开关信号至控制模块(81)以执行相应于启停开关(85)的功能。

4.根据权利要求3所述的一种电动平衡车，其特征在于，当重量传感器(83)上检测到重量信息为零且启停开关(85)接收到操作动作被触发时，重量传感器(83)送出相应于启停开关(85)的开关信号至控制模块(81)以执行相应于启停开关(85)的功能。

5.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述重量传感器(83)为应变片。

6.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述重量传感器(83)为两个，两个重量传感器(83)并排设置在车体(1)上，两个重量传感器(83)对应于使用者的双脚，两个重量传感器(83)中检测到的较小的重量信息与占空比预设值成正比。

7.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述车体(1)包括顶盖(12)和底盖(11)，顶盖(12)固定设置在底盖(11)上，顶盖(12)和底盖(11)配合形成车体(1)，顶盖(12)上形成有可弹性形变的脚踏部(121)，轮毂电机(21)的机轴(211)固定设置在底盖(11)上，控制模块(81)、电源模块(82)、陀螺仪(86)和重量传感器(83)分别设置在顶盖(12)和底盖(11)之间。

8.根据权利要求7所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述底盖(11)上固定设置有位于车体(1)内的内骨架(3)，控制模块(81)、电源模块(82)和陀螺仪(86)分别设置在内骨架(3)的下端，重量传感器(83)设置在内骨架(3)的上端。

9.根据权利要求8所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述内骨架(3)上开设有沉头槽(31)，重量传感器(83)设置在沉头槽(31)内，脚踏部(121)和重量传感器(83)之间设置有压板(7)，压板(7)一一对应于重量传感器(83)，压板(7)盖设在沉头槽(31)上。

10.根据权利要求1所述的一种电动平衡车，其特征在于，所述车体(1)上设置有可转动的操控杆(4)和用于检测操控杆(4)姿态信息的角度传感器(84)，控制模块(81)根据操控杆(4)的姿态信息、车体(1)的姿态信息对轮毂电机(21)进行调速。

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