本發明涉及兩輪電動平衡車技術領域。

背景技術：

電動平衡車，又叫“體感車”、其工作原理主要是建立在“動態穩定”的基本上，利用車體內部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態的變化，并利用伺服控制系統，精確地驅動電機進行相應的調整，以保持車體的平衡。

隨著智能化時代的到來以及可充電電池技術的發展，智能化電動平衡車的應用日益廣泛，如環保代步、運動娛樂以及智能服務機器人。

本發明人目前所了解到的現有的電動平衡車存在進一步改進的空間：

1）、單輪電動平衡車，單輪驅動，不易控制轉向，不易駕駛；

2）、帶操縱桿的雙輪電動平衡車，單個踏板，借助操縱桿控制轉向，稱之“手控”，其特點：車體較大、結構復雜；

3）、雙踏板電動平衡車，雙踏板車體，利用腳部控制轉向，稱之“腳控”，其特點：車體較大、結構復雜，且用戶雙腿長時間保持直立狀態，易產生疲勞。

以上幾種電動平衡車均為單一方向站立行駛，要么是正向，要么是側向，無法做到既可正向又可側向站立行駛。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種結構緊湊、操控簡便、一車兩用的“體控”兩輪電動平衡車。

為了實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種兩用兩輪電動平衡車，其可實現正交的兩種方向站立并操控行駛；包括單個踏板、兩組腳踏開關、兩個電機輪、樞轉機構和電驅單元。

所述單個踏板提供兩個正交方向的腳踏位置，包括固定連接的踏板上蓋和踏板下蓋；所述兩組腳踏開關，每組至少兩個，以所述踏板中心正交、對稱固定于所述踏板上蓋，對稱位置的兩個為一組，分別感應使用者是否站立于電動平衡車上以開啟或關閉；所述兩個電機輪，以同軸對稱設置于所述踏板中間位置下方，分別包括輪轂電機和固定套設其外的車輪；所述樞轉機構為中空殼體，可轉動地連接于所述踏板和兩個電機輪之間；所述電驅單元，固定于所述踏板內，電連接所述兩組腳踏開關和兩個電機輪，檢測所述踏板姿態信號，分別控制驅動所述兩個電機輪。

進一步的，該電動平衡車的樞轉機構包括第一樞轉件和第二樞轉件，所述第一樞轉件具第一轉軸，可轉動地同軸固定于所述兩個電機輪之間；所述第二樞轉件由所述第一樞轉件內伸出，固定于所述踏板，且具第二轉軸，以限位角度轉動連接所述第一樞轉件；所述第一轉軸與所述第二轉軸二維正交設置。

進一步的，該電動平衡車的輪轂電機包括電機軸，所述電機軸固定連接所述第一樞轉件。

本發明的電動平衡車樞轉機構具下面兩種實現方式：

第一種：該電動平衡車的第一轉軸為x軸，所述第二轉軸包括y軸；所述第一樞轉件具限位開口，所述限位開口和所述第二樞轉件的伸出部分構成繞y軸轉動角度限位；

第二種，該電動平衡車的第一轉軸為x軸，所述第二轉軸包括z軸；所述第二樞轉件沿徑向設置有限位擋塊，所述第一樞轉件設置有與所述限位擋塊對應的限位槽，所述限位擋塊和限位槽構成繞z軸轉動角度限位。

進一步的，該電動平衡車的電驅單元包括：電源組件、姿態儀和控制組件。

電源組件包括充電電池、電源開關、充電接口；充電電池均衡地固定于所述踏板內，電源開關固定于所述踏板側邊，用于開啟或關閉電源，充電接口固定于所述踏板側邊，用于電池充電。

姿態儀包括陀螺儀、加速度傳感器，固定于所述樞轉機構第二樞轉件內，第一轉軸和第二轉軸的交點位置。

控制組件包括報警電路、控制電路、驅動電路，固定于所述踏板內，所述電驅單元各部件之間電連接；報警電路，用于電量過低報警、電流過大報警、車速過高報警；控制電路包括微處理器，對姿態信號進行運算、處理，產生控制信號；驅動電路，接收所述控制信號，分別驅動所述兩個電機輪的轉速和轉向。

進一步的，針對上述樞轉機構的第二種實現方式，該電動平衡車的姿態儀還包括轉角傳感器，感測所述第二樞轉件繞z軸轉動的姿態信號；所述轉角傳感器旋轉連接于所述第一樞轉件與姿態儀之間。

進一步的，該電動平衡車的踏板的形狀包括圓形。

本發明的有效效果：1）、采用圓形或對稱形單個踏板以及電池的均衡分布，車體重心均衡、結構更緊湊；2）、采用踏板繞x軸、y軸或z軸的二維轉動，用戶可方便地通過身體的前后傾斜、左右傾斜或扭動來操控進退或轉向，稱之“體控”，操控更簡便、輕松；3）、用戶可選擇與行駛方向的正向或側向站立行駛，一車兩用，用戶體驗更豐富。

附圖說明

圖1為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的結構剖面示意圖；

圖3為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的樞轉機構結構爆炸圖；

圖4為本發明另一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的樞轉機構結構爆炸圖；

圖5為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的系統功能方塊示意圖；

圖6為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的踏板繞x軸轉動示意圖；

圖7為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的踏板繞y軸轉動示意圖；

圖8為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車的踏板繞z軸轉動示意圖；

圖9為本發明一實施例提供的兩用兩輪電動平衡車兩種站姿示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

參照圖1、圖2，本發明一實施例提供的一種兩用兩輪電動平衡車，其可實現正交的兩種方向站立并操控行駛；包括單個踏板10、兩組腳踏開關20、兩個電機輪30、樞轉機構40和電驅單元50。

單個踏板10提供兩個正交方向的腳踏位置，包括固定連接的踏板上蓋11和踏板下蓋12；兩組腳踏開關20分別為20x、20y，每組兩個，以踏板10中心正交、對稱固定于踏板上蓋11，對稱位置的兩個為一組，分別感應使用者是否站立于電動平衡車上以開啟或關閉；兩個電機輪30同軸對稱設置于踏板10中間位置下方，分別包括輪轂電機31和固定套設其外的車輪32；樞轉機構40為中空殼體，可轉動地連接于踏板10和兩個電機輪30之間；電驅單元50，電連接兩組腳踏開關20和兩個電機輪30，檢測踏板10姿態信號，分別控制驅動兩個電機輪30。

上述實施例中，踏板10采用圓形，踏板上蓋11和踏板下蓋12均采用鋁合金材質制造，保證其整體的強度更好、重量更輕，兩組腳踏開關20采用紅外光電開關。

參照圖3、圖4，為本發明的樞轉機構結構爆炸圖。

該電動平衡車的樞轉機構40包括第一樞轉件41和第二樞轉件42，第一樞轉件41，具第一轉軸，可轉動地同軸固定于兩個電機輪30之間；第二樞轉件42，由第一樞轉件41內伸出，固定于踏板10；且具第二轉軸，以限位角度轉動連接第一樞轉件41；第一轉軸與第二轉軸二維正交設置。

該電動平衡車的輪轂電機31包括電機軸311，電機軸311固定連接第一樞轉件41；輪轂電機21采用外轉子無刷直流電機，該電機可被精確地控制轉速以及轉向，響應速度快。

本發明的樞轉機構40具下面兩種實現方式：

圖3所示，一實施例：該電動平衡車的第一轉軸為x軸，所述第二轉軸包括y軸；第一樞轉件41a具限位開口411a，限位開口411a和第二樞轉件42a的伸出部分構成繞y軸轉動角度限位。

圖4所示，另一實施例，該電動平衡車的第一轉軸為x軸，第二轉軸包括z軸；第二樞轉件42b沿徑向設置有限位擋塊421b，第一樞轉件41b設置有與限位擋塊421b對應的限位槽411b，限位擋塊421b和限位槽411b構成繞z軸轉動角度限位。

參照圖5，該電動平衡車的電驅單元50包括電源組件51、姿態儀52和控制組件53，所述電驅單元50各部件之間電連接。

電源組件51，包括充電電池511、電源開關512、充電接口513；充電電池511均衡地固定于踏板10內，電源開關512固定于踏板10側邊，用于開啟或關閉電源，充電接口513固定于踏板10側邊，用于電池充電；充電電池511采用高容量鋰電池，電源開關512采用金屬殼的按鍵開關。

姿態儀52包括陀螺儀521、加速度傳感器522，固定于樞轉機構40第二樞轉件42內，第一轉軸和第二轉軸的交點位置。

控制組件53包括報警電路531、控制電路532、驅動電路533，固定于踏板10內；報警電路531用于電量過低報警、電流過大報警、車速過高報警；控制電路532包括微處理器，對姿態信號進行運算、處理，產生控制信號；驅動電路533，接收控制信號，分別驅動兩個電機輪30的轉速和轉向。

本發明的控制組件53，屬于現有技術，如中國專利申請號201310516158.x的專利以及其它專利已有相關描述。在此不再展開贅述。

報警電路531采用蜂鳴器和led，微處理器采用arm處理器，驅動電路533采用三相橋電路。

進一步的，針對上述樞轉機構的另一實施例（圖4所示），該電動平衡車的姿態儀52還包括轉角傳感器523，感測所述第二樞轉件42繞z軸轉動的姿態信號；所述轉角傳感器523旋轉連接于所述第一樞轉件41b與姿態儀52之間。

由上，另一實施例中，姿態儀52添加了轉角傳感器523，兩個實施例中，陀螺儀521和加速度傳感器522可采用相同的型號規格。

上述實施例采用至少兩軸的mems陀螺儀521和加速度傳感器522，轉角傳感器523采用霍爾非接觸傳感器，可精確檢測踏板10的傾角、角速度信號、轉角信號；鑒于陀螺儀521、加速度傳感器522、轉角傳感器523的功能是公知技術，在此不再作進一步的說明。

本發明的姿態儀52位于踏板10的旋轉中心位置，當踏板10旋轉角度均為零時，即姿態儀52處于初始位置，因此，可方便地獲取精確的姿態信號初始值。

參照圖6、圖7、圖8，下面對本發明的兩用電動平衡車的工作狀態作進一步說明：

1）通電：開啟電源開關512；

2）站板：雙腳站上踏板10，腳踏開關20的其中一組被踩下，電動平衡車處于開啟待機狀態；

3）初始：踏板10處于水平狀態，無傾斜、無旋轉，姿態儀52輸出為設定初始值，此時，電機輪30不轉，電動平衡車處于初始狀態；

4）進退：圖6所示，身體前傾或后傾，踏板10繞x軸旋轉，姿態儀52輸出繞x軸傾角的姿態信號，控制組件53分別控制驅動兩個電機輪30正轉或反轉，電動平衡車前進或后退，轉速與傾角大小對應，傾角越大，轉速越快；

5）轉向：圖7所示，一實施例，身體左右傾斜，踏板10帶動第二樞轉件42a繞y軸旋轉，姿態儀52輸出繞x軸、y軸加權傾角姿態信號，控制組件53分別控制驅動兩個電機輪30產生轉速差，電動平衡車轉彎，轉向弧度與踏板10的轉角大小對應，傾角越大，轉向弧度越小。

圖8所示，另一實施例，扭動身體，踏板10帶動第二樞轉件42b繞z軸旋轉，姿態儀52輸出繞x軸傾角、z軸轉角的加權信號，控制組件53分別控制驅動兩個電機輪30產生轉速差，電動平衡車轉彎。

參照圖9，為本發明兩種站姿示意圖，用戶可選擇與行駛方向正向（x軸方向）或側向（y軸方向）站立行駛，一臺電動平衡車具有兩臺平衡車的用戶體驗，這是本發明的明顯特征之一。

上述實施例僅為說明本發明，不構成對本發明的任何限制，受本發明的啟發而作等效或近似的技術方案均在本發明保護范圍之內。