用重心控制的空心無輻獨輪自平衡電動車的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電動車，具體涉及一種用重心控制的空心無輻獨輪自平衡電動車，屬于自平衡電動車技術領域。
【背景技術】
[0002]雙輪自平衡電動車現已出現在各種代步場合，但傳統的雙輪自平衡電動車需要騎行者用重心控制前后平衡，用把手控制轉向。造成車體結構復雜，體積較大，便攜性大大降低。
[0003]為了解決該技術問題，本領域的技術人員也在不斷的嘗試，市場上新的自平衡電動車大都比較復雜，都采用輪轂電機提供動力，造成車體體積較大，重量較重，便攜性大大降低，成本較高，拆卸維修麻煩，因此，迫切的需要一種新的技術方案解決該技術問題。
【發明內容】
[0004]為了解決上述存在的問題，本實用新型公開了一種用重心控制的空心無輻獨輪自平衡電動車，該設備是一種結構簡單、安全可靠、使用方便、成本低廉的自平衡電動車，通過微處理器通過檢測操縱者的左側和右側前后重心的變化進而通過分別控制左側和右側電機，最終實現車輛的前進、后退、左轉和右轉。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下，一種用重心控制的空心無輻獨輪自平衡電動車，其特征在于，所述電動車包括電動車本體以及設置在電動車外部的外殼，所述電動車本體包括車架以及設置在車架兩側的腳踏板，所述車架內設置有傳動組件、支撐組件以及控制電路，所述控制電路通過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，通過身體傾斜實現車輛轉彎。整個技術方案設計巧妙，節后緊湊、成本較低，該平衡車外形為獨特的空心“環軌”形狀，空心的外形形成了自然的握持空間，不用額外為平衡車設計把手和握把，可以給騎行者帶來更為舒適的騎行體驗。
[0006]作為本實用新型的一種改進，所述傳動組件包括電機、同步帶輪、設置在同步帶輪上的同步帶、與同步帶輪相結合的斜齒輪、無輻輪轂、設置在無輻輪轂上的斜齒內齒圈，電機將動力通過同步帶輪和同步帶傳遞給斜齒輪，斜齒輪再與無輻輪轂上的斜齒內齒圈嚙合將動力傳遞給無輻輪轂。該技術方案通過兩次減速傳動，將轉速降低到所需的范圍；同時增大了扭矩，保證了行進所需的足夠的動力。該技術方案使用體積較小的電機來取代笨重的輪轂電機，極大減輕了車體的重量；體積較小的傳動部件可以全部放置在踏板下方，踏板上方的厚度僅為8cm，更加小巧便捷；該技術方案采用無輻輪轂，將電機與傳動組件置于輪轂內部，極大減小了車身體積；同時形成了獨特的空心“環軌”外形；該技術方案采用兩級減速機構，提供穩定的行進速度與強勁的扭矩；該技術方案采用齒輪與內齒圈嚙合的齒輪傳動方式，次傳動方式使得傳動件分布在內齒圈內部，自己形成一個相對封閉的空間，防止行進過程道路上的粉塵、石子、積水等雜物進入傳動系統內。
[0007]作為本實用新型的一種改進，所述支撐組件包括承重輪、用于支撐承重輪的承重輪軸，所述承重輪軸兩端均均設置有L型支撐架，所述承重輪的數量為四個，其中兩個承重輪設置在機架車體的下方，另外兩個承重輪設置在外殼上，位于車身上方。
[0008]作為本實用新型的一種改進，所述無輻輪轂的支撐面設置為120°的V型，設置在機架車體下方的承重輪支撐面設置為120° V型槽，所述無輻輪轂的支撐面與承重輪支撐面相互配合，形成V型導軌。其中兩個承重輪安裝在機架中位于車體下方，另外兩個安裝在外殼上，位于車身上方。上方的承重輪不承受重量，一方面固定輪轂的位置，另一方面限制輪轂的方向起導向作用。輪轂的支撐面為120度的V型，承重輪支撐面為120度的V型槽，兩者配合形成V型導軌，既可以承受徑向力，又可以承受軸向力。使用過程中，騎行者的重量全部由踏板通過支架傳遞給承重輪和輪轂，車身的重力集中在機架部分，塑料外殼不承擔重量，這種結構可以保證外殼的強度和剛度，使外殼不會變形。
[0009]作為本實用新型的一種改進，所述控制電路包括微處理器、電源模塊、溫度傳感器、電流傳感器、霍爾傳感器、姿態檢測單元、電機驅動電路、藍牙模塊、觸摸檢測模塊、人機交互模塊，所述電源模塊、溫度傳感器、電流傳感器、霍爾傳感器、姿態檢測單元，電機驅動電路、藍牙模塊、觸摸檢測模塊、人機交互模塊均與微處理器相連，所述姿態檢測單元由陀螺儀和加速度計組成，用于檢測車體相對于地面的姿態。該技術方案中，電源模塊用于控制電池向電路板以及電機供電以及控制電池的充電過程；姿態檢測單元由陀螺儀、加速度計組成，陀螺儀和加速度計用于檢測車體相對于地面的姿態。人機交互模塊主要控制觸摸開關，并將車輛的相關信息顯示在指示燈或者通過聲音提示操縱者；所述的電池組位于車體內部，用于向控制電路、輪轂電機、指示燈供電；充電器用于連接車輛的充電口和插座；所述的客戶端為可以與電動車進行無線通訊的設備，從而對車輛的行駛參數進行實時查看，也可以對車輛的限速值進行設置。霍爾傳感器用于檢測電機的位置，實現無刷電機的磁場矢量定向控制。微處理器模塊為總控制單元，控制各個信號的采集，運行控制算法，驅動電機。電機驅動電路將微控制器的邏輯控制信號轉化成模擬控制信號驅動電機。所述藍牙模塊用于藍牙信號的接收和發送，實現車輛與客戶端的無線通訊。所述遙控無線模塊用于接收遙控器的信號并解碼，將解碼之后的指令發送給微控制器模塊。
[0010]作為本實用新型的一種改進，所述電動車外殼上設置有前照明燈、尾燈、電量顯示燈、轉向燈中的至少一個，所述前照明燈、尾燈、電量顯示燈、轉向燈中均采用扣合的方式固定在外殼上，所述外殼上還設置有充電口和滑動觸控開關。電量顯示燈用于顯示電量情況，便于及時充電，照明燈用于照明，轉向燈用于轉向。設計的照明燈，騎行時可以照亮前方區域，同時可以引起路人的注意，進行避讓。在轉向時，轉向燈會連續閃爍，示意轉向的方向，起到轉向燈的作用。這些燈的安裝采用扣合的方式，省略螺釘等緊固件，安裝方便。
[0011]作為本實用新型的一種改進，所述外殼上設置有下防護罩，所述下防護罩設置在腳踏板的下方。該防護罩用于保護平衡車車架內部結構，延長平衡車的使用時間。
[0012]作為本實用新型的一種改進，所述承重輪上包覆有軟膠。承重輪包覆具有吸震作用的軟膠，緩解了傳動中的振動、沖擊，降低了噪音；同時也增大了承重輪與輪轂的摩擦力，防止側滑。
[0013]一種用重心控制的空心無輻獨輪自平衡電動車的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下:當駕駛者需要開機時，按下電源開關，平衡車進入待機模式；用手指滑動觸控開關，相應的指示燈量，平衡電動車進入平衡模式，陀螺儀開始檢測車身狀態，如果前后傾角不在±30度，左右傾角不在±45度時，蜂鳴器將發出警報聲音，且車輛不會啟動；如果前后傾角在±30度，左右傾角在±45度時，則陀螺儀和加速度計將開始每5ms采集車體相對于地面的位置，并將位置信息傳遞給姿態檢測單元，姿態檢測單元通過平衡算法計算出車輛平衡所需的車輪力矩值，將此信息傳遞給驅動電機，電機帶動車輪旋轉，到下一個周期時，陀螺儀和加速度計繼續采集姿態信息，姿態檢測單元控制電機轉動，反復重復上述過程，車輛即可實現平衡駕駛者開始對車輛進行駕駛，駕駛者站立在腳踏板上，身體前傾時，會使車體產生向前的傾角，微處理器會根據傾角時刻調整車輪的轉矩，使車輛向前行駛；如果車輛達到了設定的最高速度即18km/h，車體將向后傾斜，使駕駛者的重心向后，姿態檢測單元會根據此時的車輛傾角時刻降低車輪的轉速，從而將車速控制在限定的值之內。駕駛者也可以根據上述原理實現車輛行駛過程中的減速。
[0014]車輛開機后，駕駛者通過藍牙通訊模塊，實現電動車與客戶端的無線通訊，從而對車輛的行駛參數進行實時查看，也可以對車輛的限速值進行設置；在非騎行狀態下，用戶按下遙控開關或滑動觸控開關，電動車將關機。
[0015]相對于現有技術，本實用新型的優點如下，I)整個技術方案結構設計合理，操作方便；2)該技術方案通過兩次減速傳動，將轉速降低到所需的范圍；同時增大了扭矩，保證了行進所需的足夠的動力，該技術方案使用體積較小的電機來取代笨重的輪轂電機，極