本實用新型涉及獨輪滑板車領域，具體是一種獨輪自平衡滑板車。

背景技術：

在社會飛速發展的今天，交通擁堵在各個城市普遍存在，尤其是上下班高峰時間，很多人因為堵車而耽誤很多重要的事情。為了緩解交通擁堵的煩惱，目前市場是已經出現了時尚的獨輪自平衡車。滑板車是一可用于代步又不受交通擁堵的新型產品形式。滑板車速度可以達到20公里/時，如今滑板車已成為潮流運動產品及代步工具。現有滑板車大都采用前雙排輪胎或者左右站立的踏板，使得滑板車顯得笨重且平衡力難以掌控，且部件重量不輕車輛結構復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。

技術實現要素：

本實用新型為了克服現有技術的不足，現有滑板車大都采用前雙排輪胎或者左右站立的踏板，使得滑板車顯得笨重且平衡力難以掌控，且部件重量不輕車輛結構復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題，提出了一種獨輪自平衡滑板車，通過采用輪轂電機及自平衡系統，通過操縱者的雙腳站立在輪胎的前后兩側使得滑板車重量減輕且易于操控。

為了解決上述的技術問題，本實用新型提出的基本技術方案為：

一種獨輪自平衡滑板車，包括車輪，沿徑向設置在車輪中部兩側用于將車輪固定于中心的連體式外殼、設置在外殼頂部中央空心的踏板、用于驅動車輪內置在車輪內的輪轂電機、用于驅動輪轂電機的控制電路模塊以及無線設備；所述車輪通過所述踏板的中央空心位置外露于踏板的頂部；

所述控制電路模塊包括用于驅動輪轂電機的電路板，與電路板分別電性連接帶有充電接口的電源模塊、以及用于顯示滑板車行駛狀態的LED照明燈；

所述電路板包括微處理器，與所述輪轂電機電連接的電機驅動電路、與微處理器電連接的LED驅動電路、以及與微處理器分別電連接的用于測量電機轉速的霍爾傳感器、用于檢測所述踏板傾斜角度的加速度傳感器、用于測量踏板傾斜角速度的陀螺儀、以及用于與無線設備連接的無線模塊。

所述控制電路模塊通過檢測操作者的重心變化進而通過輪轂電機控制滑板車的運動方向；所述控制電路模塊通過無線模塊發送或接受無線信息給無線設備。

優選的，所述電源模塊用于控制電池向電路板以及輪轂電機供電以及控制電池的充電過程；所述LED驅動電路電連接LED照明燈，用于控制LED照明燈；所述無線模塊包括藍牙模塊、WIFI模塊以及紅外感應模塊，用于通過該無線模塊無線連接無線設備，進而通過無線設備遙控滑板車、顯示滑板車的運動狀態以及控制LED照明燈；所述控制電路模塊還電連接一揚聲器，所述智能終端通過藍牙模塊連接揚聲器播放音樂。

優選的，所述無線設備包括用于與所述藍牙模塊或者WIFI模塊進行無線連接的智能終端，以及用于與紅外感應模塊進行無線連接的遙控器；所述智能終端用于控制滑板車的運動狀態，所述遙控器用于控制LED照明燈。智能終端遙控滑板車包括控制滑板車啟動、停止、控制方向和速度模式，顯示滑板車的運動狀態包括滑板車的運動速度，運動加速度、運動角度、運動時間、運動里程以及電量。

優選的，所述微處理器通過PWM接口電路連接所述電機驅動電路，所述加速度傳感器、陀螺儀的輸出端通過模數轉換接口與所述微處理器連接，所述霍爾傳感器的輸出端與所述微處理器連接。

優選的，所述控制電路模塊通過檢測操縱者的前后重心的變化進而通過電 機控制車輛的前進和后退；控制電路模塊中的加速度傳感器和陀螺儀每隔設定周期對車輛的傾角進行檢測，并將測得的數據發送給微處理器，微處理器根據平衡算法算出車輪的轉速，通過電機驅動電路控制車輪轉動，從而控制車輛的前進和后退。

優選的，所述平衡算法通過以下方式實現：算法首先根據陀螺儀與加速度傳感器測得的數據求出當前車體的傾斜角，然后根據傾斜角算出其所對應的車輛速度值，最后根據車輛的速度值得出電機的轉速。

優選的，所述電源模塊位于外殼內部車輪的一側，用于向控制電路模塊、輪轂電機以及LED照明燈供電，所述控制電路模塊設置在滑板外殼內車輪的另一側。

優選的，所述電源模塊還設置一開關，用于啟動或停止滑板車。所述電源模塊采用36V納米磷酸鋰電池，滑板車一次充電能夠維持約合9.6公里，行駛時間大約在40分鐘到1個小時左右，速度最快可以達到19km/h。加速度受無線設備限制，以便更好的達到自我平衡，同時也是為了保護用戶。

優選的，外殼為防水外殼，不必擔心路遇水坑等路況；車輪采用寬大的橡膠輪胎，保證了更大的穩定性，使操縱者在陸地上體會到沖浪、滑雪的暢快感。

優選的，所述LED照明燈安裝在外殼的周側，所述電路板根據滑板車的行駛狀態控制LED照明燈的點亮狀態。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種獨輪自平衡滑板車，通過內置于輪胎的輪轂電機，使得該結構滿足雙腳站立在輪胎的前后位置從而操控滑板車，將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，將電動滑板車的機械部分大大簡化，獲得更好的空間利用率，同時提高了傳動效率；車輛外觀更加簡單，整體車身輕盈，便于隨身輕易地拎在手上，且操縱者能機動地突破各種地形；LED照明燈可以一目了然的顯示車輪行駛狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的滑板車結構分解圖；

圖2為本實用新型實施例提供的滑板車整體結構圖；

圖3為本實用新型工作原理及電路板連接示意圖；

圖4為本實用新型無線設備工作過程示意圖；

圖5為實用新型的結構框圖；

圖中標識說明：1-車輪，2-外殼，3-踏板，4-輪轂電機，5-控制電路模塊，6-無線設備，7-電路板，8-電源模塊，9-充電接口，10-LED照明燈，11-微處理器，12-電機驅動電路，13-LED驅動電路，14-霍爾傳感器，15-加速度傳感器，16-陀螺儀，17-無線模塊，18-藍牙模塊，19-WIFI模塊，20-紅外感應模塊，21-智能終端，22-遙控器，23-揚聲器，25-開關，26-保險杠，27-耐磨條。

具體實施方式

以下將結合附圖1至附圖5和實施例對本實用新型做進一步的說明，但不應以此來限制本實用新型的保護范圍。

實施例一

如附圖1至附圖4所示，本實用新型提供了一種獨輪自平衡滑板車，包括車輪1，沿徑向設置在車輪1中部兩側用于將車輪1固定于中心的連體式外殼2、設置在外殼2頂部中央空心的踏板3、用于驅動車輪1內置在車輪1內的輪轂電機4、用于驅動輪轂電機4的控制電路模塊5以及無線設備6；所述車輪1通過所述踏板3的中央空心位置外露于踏板3的頂部；

所述控制電路模塊5包括用于驅動輪轂電機4的電路板7，與電路板7分別電性連接帶有充電接口9的電源模塊8、以及用于顯示滑板車行駛狀態的LED照明燈10；

所述電路板7包括微處理器11，與所述輪轂電機4電連接的電機驅動電路 12、與微處理器11電連接的LED驅動電路13、以及與微處理器11分別電連接的用于測量電機轉速的霍爾傳感器14、用于檢測所述踏板傾斜角度的加速度傳感器15、用于測量踏板3傾斜角速度的陀螺儀16、以及用于與無線設備連接的無線模塊17；

所述控制電路模塊5通過檢測操作者的重心變化進而通過輪轂電機4控制滑板車的運動方向；所述控制電路模塊5通過無線模塊17發送或接受無線信息給無線設備6。

實施例二

如附圖3所示，作為本實用新型的一種改進，所述電源模塊8用于控制電池向電路板7以及輪轂電機4供電以及控制電池的充電過程；所述LED驅動電路13電連接LED照明燈10，用于控制LED照明燈10；所述無線模塊17包括藍牙模塊18、WIFI模塊19以及紅外感應模塊20，用于通過該無線模塊17無線連接無線設備6，進而通過無線設備6遙控滑板車、顯示滑板車的運動狀態以及控制LED照明燈10。

實施例三

如附圖4所示，作為本實用新型的一種改進，所述無線設備6包括用于與所述藍牙模塊18或者WIFI模塊19進行無線連接的智能終端21，以及用于與紅外感應模塊20進行無線連接的遙控器22；所述智能終端21用于控制滑板車的運動狀態，所述遙控器22用于控制LED照明燈10。智能終端21遙控滑板車包括控制滑板車啟動、停止、控制方向和速度模式，顯示滑板車的運動狀態包括滑板車的運動速度，運動加速度、運動角度、運動時間、運動里程以及電量；所述控制電路模塊5還電連接一揚聲器23，所述智能終端21通過藍牙模塊18連接揚聲器23播放音樂。

實施例四

作為本實用新型的一種改進，所述微處理器11通過PWM接口電路連接 所述電機驅動電路12，所述加速度傳感器15、陀螺儀16的輸出端通過模數轉換接口與所述微處理器11連接，所述霍爾傳感器15的輸出端與所述微處理器11連接。

實施例五

作為本實用新型的一種改進，所述控制電路模塊5通過檢測操縱者的前后重心的變化進而通過電機控制車輛的前進和后退；控制電路模塊5中的加速度傳感器15和陀螺儀16每隔設定周期對車輛的傾角進行檢測，并將測得的數據發送給微處理器11，微處理器11根據平衡算法算出車輪的轉速，通過電機驅動電路控制車輪1轉動，從而控制車輛的前進和后退。

實施例六

作為本實用新型的一種改進，所述平衡算法通過以下方式實現：算法首先根據陀螺儀16與加速度傳感器15測得的數據求出當前車體的傾斜角，然后根據傾斜角算出其所對應的車輛速度值，最后根據車輛的速度值得出電機的轉速。

實施例七

作為本實用新型的一種改進，所述電源模塊8位于外殼2內部車輪1的一側，用于向控制電路模塊5、輪轂電機4以及LED照明燈10供電，所述控制電路模塊5設置在滑板外殼2內車輪的另一側。

實施例八

作為本實用新型的一種改進，所述電源模塊8還設置一開關25，用于啟動或停止滑板車。所述電源模塊8采用36V納米磷酸鋰電池，滑板車一次充電能夠維持約合9.6公里，行駛時間大約在40分鐘到1個小時左右，速度最快可以達到19km/h。加速度受無線設備限制，以便更好的達到自我平衡，同時也是為了保護用戶。

實施例九

作為本實用新型的一種改進，外殼2為防水外殼，不必擔心路遇水坑等路況；車輪1采用寬大的橡膠輪胎，保證了更大的穩定性，使操縱者在陸地上體會到沖浪、滑雪的暢快感。

實施例十

作為本實用新型的一種改進，所述LED照明燈10安裝在外殼2的周側，所述電路板7根據滑板車的行駛狀態控制LED照明燈10的點亮狀態及顏色。

實施例十一

作為本實用新型的一種改進，所述外殼2的前端面和后端面設置一對保險杠26，所述保險杠26底部貼有耐磨條27。

滑板車具體運動過程：

操作員通過內置電動平衡系統前腳發力或者向前傾斜身體是加速，后腳發力則是減速或者反向行駛。操作員腳踩上去的一刻，滑板車立即啟動自平衡系統。滑板車在外殼的前方和后方分別配備了前燈和尾燈，在轉向時候會自動變換，保證騎行的安全性。

參見附圖3至附圖5，當操縱者需要開機時，按動開關滑板車即開機，陀螺儀和加速度傳感器測量車輛的前后傾角，如果傾角在設定的范圍(如0到15)內，車輛進入行駛狀態，操縱者即可上車，車體的左右平衡靠操縱者自身控制。進入行駛狀態后陀螺儀和加速度傳感器將開始每隔一定的時間周期采集車體傾角，并將傾角信息傳遞給微處理器，微處理器調用平衡算法，算法首先根據陀螺儀與加速度傳感器測得的數據求出當前車體的傾斜角，然后根據傾斜角算出其所對應的車輛速度值，最后根據車輛的速度值得出輪轂電機的轉速，將此信息傳遞給電機驅動電路，驅動輪轂電機轉動，輪轂電機帶動車輪旋轉，滑板車即可實現平衡。如果傾角不在上述設定的范圍內，則蜂鳴器提示錯誤。

操縱者通過側身改變身體重心所在，使車體根據重心前進或后退，電路系統中的加速度傳感器和陀螺儀會每隔一定周期(如5毫秒)對車輛的傾角進行 檢測，并將測得的數據發送給微處理器，微處理器調用平衡算法，算法首先根據陀螺儀與加速度傳感器測得的數據求出當前車體的傾斜角，然后根據傾斜角算出其所對應的車輛速度值，最后根據車輛的速度值得出輪轂電機的轉速，將此信息傳遞給電機驅動電路，驅動輪轂電機轉動，輪轂電機帶動車輪旋轉，從而控制車輛的前進。

在車輛工作時，霍爾傳感器會每隔一定的周期(如5毫秒)測量車輛的速度，將此數據傳送至微處理器，如果某一時刻微處理器判斷車輛達到了設定的最高速度，則通過電機驅動電路控制輪轂電機在短時間內加速，從而使車體向后傾斜，從而使車輛速度降低，達到了限速目的。操縱者者也可以根據上述原理實現車輛的向后行駛以及在向后行駛過程中的限速。

車輛開機后，微處理器將車輛的相關行駛參數以及電池電量顯示在客戶端上。

參見附圖4，智能終端與車輛的通訊分為三種模式，即查詢、遙控和修改。查詢模式時，智能終端發送查詢指令，經由車輛上控制電路模塊中的無線模塊傳給微處理器，微處理器提取加速度傳感器、陀螺儀、霍爾傳感器測得的車輛傾角以及速度，數據通過無線模塊發送給智能終端，智能終端顯示給用戶。遙控模式時，用戶根據智能終端上的控制界面控制車輛上LED照明燈。修改模式時，用戶可以在智能終端內修改車輛的最大限速，修改指令經由車輛上電路系統中的無線模塊傳給微處理器，微處理器對內置的限速信息進行修改。操縱者下車后按下遙控器上的關機按鈕，滑板車將關機。

操縱者在行駛過程中，可將智能終端和滑板車的藍牙連通，操縱者通過智能終端即可向滑板推送音樂，通過滑板的揚聲器播放出來，增添了滑行的樂趣。本實用新型還可以將實施例二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一所述技術特征中的至少一個與實施例一組合形成新的實施方式。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種獨輪自平衡滑板車，通過內置于輪胎的輪轂電機，使得該結構滿足雙腳站立在輪胎的前后位置從而操 控滑板車，將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，將電動滑板車的機械部分大大簡化，獲得更好的空間利用率，同時提高了傳動效率；車輛外觀更加簡單，整體車身輕盈，便于隨身輕易地拎在手上，且操縱者能機動地突破各種地形；客戶端可以一目了然的顯示車輪行駛狀態。

根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構成任何限制。