自平衡電動車制造技術

一種自平衡電動車，包括車體、速度輸入裝置、左右分布的車輪、車輪的驅動電機、傳感器模塊和控制系統，左右車輪的轉軸中心線位于同一直線上，在車體上設有用于支撐人體的平臺，車體能夠繞車輪的轉軸擺動，其特征在于：在車體內部設有一平衡調節裝置，所述的傳感器模塊包括車輪轉速傳感器和平衡測量裝置，駕駛者通過速度輸入裝置來控制電動車的運行速度，控制系統根據車輪轉速傳感器所測得的速度和平衡測量裝置所測得的平臺姿態來調整平衡調節裝置的位置，以使電動車達到平衡。本實用新型專利技術提供了一種操作簡單、符合人們日常駕駛習慣、并能在運行過程中自動保持車體平衡的兩輪電動車。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種電動車，特別是自平衡的兩輪電動車。
技術介紹
傳統的電動自行車的輪子前后分布，完全依靠駕駛者的身體來控制車體的平衡，容易側 翻。目前市場上出現的兩輪平衡車(SEGWAY)，其輪子左右分布，車輛的控制裝置根據駕駛 者的姿態來自動調節車輛的速度，以使車輛達到平衡。上述平衡車根據人體的姿態來進行速 度的調節，想要加速的時候身體要前傾，想要減速的時候身體要后仰，對于習慣了騎自行車 或駕駛電動車的操作者來說，遇到緊急情況時很容易忘記需要通過調整身體姿態來控制車輛 的減速和停車，從而導致發生事故。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種操作簡單、符合人們日常駕駛習慣、并能在運行過程中自 動保持車體平衡的兩輪電動車。本技術所涉及的自平衡兩輪電動車包括車體、速度輸入裝置、左右分布的車輪、 車輪的驅動電機、傳感器模塊和控制系統，左右車輪的轉軸中心線位于同一直線上，在車體 上設有用于支撐人體的平臺，車體能夠繞車輪的轉軸擺動，在車體內部設有平衡調節裝置， 平衡調節裝置包括平衡調節電機，所述的傳感器模塊包括車輪轉速傳感器和平衡測量裝置， 駕駛者通過速度輸入裝置來控制電動車的運行速度，控制系統接收速度輸入裝置、車輪轉速 傳感器和平衡測量裝置所輸入的信號，根據上述信號計算出車輪驅動電機和平衡調節電機所 需的控制信號，該控制信號驅動車輪和平衡調節裝置運動，從而使電動車能夠根據所輸入的 速度自動調節車體的姿態，最終實現電動車的自平衡。所述的平衡調節裝置還包括傳動機構、滑動塊和限位導軌，平衡調節電機接收控制系統 發出的平衡調節命令，通過傳動機構來驅動滑動塊沿著限位導軌前后滑動。其中所述的傳動 機構是齒輪和齒條傳動副。所述的速度輸入裝置包括腳踏板和剎車裝置。所述的速度輸入裝置包括調速開關和剎車裝置。所述的平衡測量裝置為陀螺儀，用來測量車體相對于地平面的姿態。本技術所涉及的自平衡電動車根據電動車運行速度來進行車體姿態調節，從而實現 電動車的自平衡。該電動車操作簡單，符合日常的駕駛習慣，又不需要依靠駕駛者的身體來 控制車體的平衡和車體的運行速度，增加了電動車的安全性。附圖說明圖1是電動車的外形圖 圖2是電動車的另一個外形圖 圖3是平衡調節裝置的一個實施例的示意圖 圖4是電動車的控制系統和控制電路框圖具體實施方式如圖1所示，電動車包括車體4和左右分布的車輪3，左右車輪3由不同的電機驅動，車 體4包括用于支撐人體的平臺13，左右車輪3的轉軸不同，兩個車輪轉軸的中心線位于同一 條直線上，車體4能夠繞車輪的轉軸擺動，在車體4內部安裝有控制系統。為了保證駕駛者 的安全，在平臺13上設有桿狀把手2，該把手能根據駕駛者的身高進行高度調節，在桿狀把 手2上設有電源開關10、調速開關1和剎車機構。轉向開關11安裝在桿狀把手2的中部或 底部，轉向開關為一霍爾傳感器。如圖2所示，為了使駕駛者更舒適，在平臺1上設有座椅6，座椅6與平臺固定連接，并 能根據駕駛者的身高來進行高度調節。另外，也可以在平臺上安裝腳踏板5來代替調速開關 1，根據腳踏板踩下的程度來控制車速。電動車速度改變后，控制系統必須通過調節車體相對于地平面的姿態才能使電動車重新 達到平衡。如圖3所示為平衡調節裝置的一個實施例，沿車輪轉軸的中心線對稱放置一對滑 動塊7，平衡調節電機(在附圖中未示出)帶動齒輪9轉動，齒輪9的轉動通過齒條12轉化 為線性運動，齒條12帶動滑動塊7沿著限位導軌8前后滑動。當電動車向前加速時，需要控 制滑動塊向前滑動適當距離，從而使車體4的重心發生改變，使車體的姿態發生變化；當電 動車減速時，需要控制滑動塊向后滑動適當距離，最終使車體的姿態與所需的速度相適應， 從而實現電動車的自平衡。在實際應用中，電動車的速度和滑動塊的運行距離之間的關系要 根據實驗結果進行標定。另外，平衡調節裝置不限于圖3所給出的實施例，也可以是本領域 技術人員所熟知的其它能夠使車體的姿態發生改變的機構。如圖4所示為控制系統和驅動電路框圖，其中控制系統可以是單片機等微處理器，控制 系統接收速度輸入裝置、車輪轉速傳感器和平衡測量裝置所輸入的信號，根據上述信號分別 計算出平衡調節電機和車輪電機所需的控制信號，該控制信號驅動平衡調節裝置和車輪運動， 從而使電動車能夠根據所輸入的速度自動調節車體的姿態，最終實現電動車的自平衡。所述 的速度輸入裝置為調速開關l和剎車機構，也可以是腳踏板5和剎車機構。所述的平衡測量 裝置用來測量車體相對于地平面的姿態，可以是陀螺儀，也可以是兩個距離傳感器或者傾斜 角度傳感器。電動車的工作過程如下使用時，打開電源開關IO，控制系統開始工作。提前設定好滑動塊的位置，當車體不運動時使電動車原地保持平衡。駕駛者上車后，通過正向轉動調速開 關1或踩下腳踏板5來進行加速，控制系統根據所輸入的速度來控制左右車輪驅動電機的轉 速，以使電動車加速，并同時控制平衡調節電機帶動滑動塊向前滑動，控制系統根據車輪轉 速傳感器所測量的速度和平衡測量裝置所測量的平臺姿態判斷電動車是否達到平衡，如果沒 有達到平衡，則繼續控制滑動塊向前移動，直到達到平衡為止；當駕駛者需要減速時，反向 轉動調速開關2或逐漸松開腳踏板，控制系統收到駕駛者的減速信號后，通過控制車輪驅動 電機使電動車減速，并同時控制平衡調節電機帶動滑動塊向后滑動，結合車輪轉速傳感器所 測量的速度和平衡測量裝置所測量的平臺姿態來判斷電動車是否達到平衡，如果沒有達到平 衡，則繼續控制滑動塊向后移動，直到達到平衡為止。需要轉彎時，駕駛者通過轉向開關ll 給出一個轉向信號，控制系統根據轉向信號的特征并綜合其它傳感器信號計算出左、右輪所 需的不同力矩大小，利用左、右輪的轉速差，可以控制車體轉動到所需方向。當需要剎車時， 駕駛者通過剎車機構(如剎車開關)控制電動車剎車，控制系統收到剎車信號后控制平衡調 節電機帶動滑動塊迅速向后運動，控制系統根據車輪轉速傳感器所測量的速度和平衡測量裝 置所測量的平臺姿態判斷電動車是否達到平衡，如果沒有達到平衡，則繼續控制滑動塊向前 移動，直到達到平衡為止。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自平衡兩輪電動車，該電動車包括車體、速度輸入裝置、左右分布的車輪、車輪的驅動電機、轉向開關、傳感器模塊和控制系統，左右車輪的轉軸中心線位于同一直線上，在車體上設有用于支撐人體的平臺，車體能夠繞車輪的轉軸擺動，其特征在于：在車體內部設有平衡調節裝置，平衡調節裝置包括平衡調節電機；所述的傳感器模塊包括車輪轉速傳感器和平衡測量裝置；駕駛者通過速度輸入裝置來控制電動車的運行速度；控制系統接收速度輸入裝置、車輪轉速傳感器和平衡測量裝置所輸入的信號，根據上述信號計算出車輪驅動電機和平衡調節電機所需的控制信號，使電動車能夠根據所輸入的速度自動調整車體相對于地平面的姿態，從而達到自平衡。

【技術特征摘要】
1.一種自平衡兩輪電動車，該電動車包括車體、速度輸入裝置、左右分布的車輪、車輪的驅動電機、轉向開關、傳感器模塊和控制系統，左右車輪的轉軸中心線位于同一直線上，在車體上設有用于支撐人體的平臺，車體能夠繞車輪的轉軸擺動，其特征在于在車體內部設有平衡調節裝置，平衡調節裝置包括平衡調節電機；所述的傳感器模塊包括車輪轉速傳感器和平衡測量裝置；駕駛者通過速度輸入裝置來控制電動車的運行速度；控制系統接收速度輸入裝置、車輪轉速傳感器和平衡測量裝置所輸入的信號，根據上述信號計算出車輪驅動電機和平衡調節電機所需的控制信號，使電動車能夠根據所輸入的速度自動調整車體相對于地平面的姿態，從而達到自平衡。2. 如權利要求l所述的電動車，其特征在于在所述平臺上安裝有桿狀把手，桿狀把手 能進行高度調節，在桿狀把手上設有電源開關、調速開關、轉向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋宇寧，劉京濤，王瑞，于婷，
申請(專利權)人：宋宇寧，劉京濤，王瑞，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]