自平衡电动车辆远近光模式的切换方法

摘要

本发明公开了一种自平衡电动车辆远近光模式的切换方法，包括：实时监测自平衡电动车辆的车体的车速；将监测的车速与设定的阀值进行比较，如果监测的车速小于设定的阀值，则使车体前方的前照灯处于近光模式，并继续实时监测车体的车速；如果监测的车速大于设定的阀值，并且该监测的车速大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，则增大所述车体的后仰角，使所述前照灯由近光模式进入远光模式，并继续监测车体的车速。本发明的自平衡电动车辆远近光模式的切换方法根据自平衡电动车辆的行驶速度来实时调整自平衡电动车车体的后仰角，通过一套车灯来实现远近光模式的切换，满足操作者夜间行驶时对行驶状态的需求。

权利要求

1.一种自平衡电动车辆远近光模式的切换方法，其特征在于，包括：实时监测自平衡电动车辆的车体的车速；

将监测的车速与设定的车速阀值进行比较，如果监测的车速小于设定的车速阀值，则控制车体前方的前照灯处于近光模式，并继续监测车体的车速；如果监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，则增大所述车体的后仰角，控制所述前照灯由近光模式进入远光模式，并继续监测车体的车速。

2.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于，在继续监测车速的过程中，所述车体的后仰角随着监测的车速而动态变化。

3.根据权利要求2所述的切换方法，其特征在于，

如果当前时刻监测的车速大于上一时刻监测的车速，则增大所述车体的当前后仰角；

如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，则保持所述车体的当前后仰角；

如果当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，则减少所述车体的当前后仰角。

4.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于，所述后仰角的增加幅度由所监测的车速与设定的车速阀值之间的差值来确定，所述差值越大，则增加幅度越大。

5.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于，还包括：如果监测的车速小于设定的车速阀值，则控制所述前照灯发出第一发光强度的光；如果监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，则提高所述前照灯的发光强度。

6.根据权利要求5所述的切换方法，其特征在于，在继续监测车速的过程中，所述前照灯的发光强度随着监测的车速而动态变化。

7.根据权利要求6所述的切换方法，其特征在于，如果当前时刻监测的车速大于上一时刻监测的车速，则提高所述前照灯的当前发光强度；

如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，则保持所述前照灯的当前发光强度；

如果当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，则降低所述前照灯的当前发光强度。

8.根据权利要求5所述的切换方法，其特征在于，所述发光强度的提高幅度由监测的车速与设定的阀值之间的差值来确定，所述差值越大，则提高幅度越大。

9.根据权利要求5所述的切换方法，其特征在于，所述第一发光强度为低于所述前照灯的额定功率下的发光强度。

10.根据权利要求1至9任一项所述的切换方法，其特征在于，所述近光模式和远光模式的切换过程为可逆过程。

说明书

自平衡电动车辆远近光模式的切换方法

技术领域

[0001] 本发明涉及自平衡电动车辆远近灯控制领域，特别涉及一种自平衡电动车辆远近光模式的切换方法。

背景技术

[0002] 自平衡电动车辆是一种采用倒立摆原理来实现自平衡的电动车。自平衡电动车通过车体内置的陀螺仪和加速度传感器来检测人体与车体重心的变化，从而控制车体的方向和速度，并且可以实现零半径转向，具有很高的灵活性。这种自平衡电动车辆便捷环保，是一种很好的短途代步交通工具。

[0003] 一般，为了使得驾驶自平衡电动车辆的操作者能够看清前方行驶的道路情况，在自平衡电动车辆的车体的前方都设置有前照灯。在夜间或者黑暗环境行驶时，通过打开前照灯，来实现照明功能。然而，目前的自平衡电动车辆的前照灯的光照距离一定，并不能改变，即所照亮的道路区域一定。当操作者加速行驶时，希望能够看到更远的行驶路况，而这种光照距离固定的前照灯，并不能满足要求。这种情况下，如果不能看到更远的行驶路况，极容易发生意外事故，这将给出行带来危险。

[0004] 传统的车辆，例如汽车一般设有车灯远近光调节功能，该调节功能通过两套车灯来实现，即一套远光灯和一套近光灯，通过电磁继电器控制两套光路切换。例如，中国申请号为201110179070.4、公开日为2013年1月2日的发明名称为“一种车辆远近光灯控制装置及其控制方法”公开了一种远近光灯的控制方法，其通过第一传感器采集环境光照度，第二传感器采集车辆前端光照度，然后控制模块获取第一传感器采集的环境光照度和第二传感器采集的车辆前端光照度，并根据环境光照度判断当前的具体夜晚环境，且根据当前的具体夜晚环境以及车前端光照度来决定需要打开远光灯还是近光灯。然而，这种需要两套车灯才能实现远近光灯的切换方法，需要系统较大且成本较高，并不适合体积小且便捷的自平衡电动车辆。

[0005] 因此，非常期待出现一种通过控制安装在自平衡电动车辆上的一套车灯，既能实现近光灯又能实现远光灯功能的切换方法。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明提供一种根据自平衡电动车辆的行驶速度实时调整自平衡电动车车体的后仰角，通过一套车灯来实现远近光模式的切换方法，满足操作者对行驶路况的需求。

[0007] 本发明采用的技术方案如下：

[0008] 一种自平衡电动车辆远近光模式的切换方法，包括：实时监测自平衡电动车辆的车体的车速；将监测的车速与设定的车速阀值进行比较，如果监测的车速小于设定的车速阀值，则控制车体前方的前照灯处于近光模式，并继续监测车体的车速；如果监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，则增大所述车体的后仰角，使所述前照灯由近光模式进入远光模式，并继续监测车体的车速。

[0009] 优选地，在继续监测车速的过程中，所述车体的后仰角随着监测的车速而动态变化。

[0010] 优选地，如果当前时刻监测的车速大于上一时刻监测的车速，则增大所述车体的当前后仰角；如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，则保持所述车体的当前后仰角；如果当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，则减少所述车体的当前后仰角。

[0011] 优选地，当监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，所述后仰角的增加幅度由所监测的车速与设定的车速阀值之间的差值来确定，所述差值越大，则增加幅度越大。

[0012] 优选地，还包括：如果监测的车速小于设定的车速阀值，则控制所述前照灯发出第一发光强度的光；如果监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，则提高所述前照灯的发光强度。

[0013] 优选地，在继续监测车速的过程中，所述前照灯的发光强度随着监测的车速而动态变化。

[0014] 优选地，如果当前时刻监测的车速大于上一时刻监测的车速，则提高所述前照灯的当前发光强度；如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，则保持所述前照灯的当前发光强度；如果当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，则降低所述前照灯的当前发光强度。

[0015] 优选地，当监测的车速大于设定的车速阀值，且监测的车速连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，所述发光强度的提高幅度由监测的车速与设定的阀值之间的差值来确定，所述差值越大，则提高幅度越大。

[0016] 优选地，所述第一发光强度为低于所述前照灯的额定功率下的发光强度。

[0017] 优选地，所述近光模式和远光模式的切换过程为可逆过程。

[0018] 本发明实施例提供的技术方案的有益效果为：根据自平衡电动车辆的行驶速度来实时调整安装在自平衡电动车辆前方的车灯的后仰角，当监测的车速大于设定的阀值时，则抬起车体，增大车体的后仰角，使前照灯处于光照距离较远的远光模式，使得操作者能够看清较远的行驶路况，当监测的车速小于设定的阀值时，则保持车体正常行驶，使前照灯处于光照距离较近的近光模式。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法的流程示意图；

[0021] 图2为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的车灯处于近光模式的结构示意图；

[0022] 图3为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的车灯处于远光模式的结构示意图；

[0023] 图4为本发明的另一实施例的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法的流程示意图。

具体实施方式

[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

[0025] 在本发明中，自平衡电动车辆可为现有技术中的任何自平衡电动车，只要是运作原理建立在“动态稳定”的基本原理上的自平衡车辆都可以，即本发明的远近光模式的切换方法可适用于任何现有技术中的自平衡电动车辆上，可包括独轮和两轮的自平衡电动车辆，也可用于其他利用平衡车原理发明的产品如自平衡轮椅上。

[0026] 在本发明的一实施例中，以两轮动平衡车为例来对本发明的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法进行描述。本实施例使用于带有控制杆的体感操控两轮平衡车，包括车体，控制杆，在车体的前端设置有照明用的前照灯，与车体连接的横向同轴或不同轴的两个轮子(例如呈“八”字形设置)，在两个轮子上分别设置有控制轮子转速的电机，电机上设置有监测电机转速的霍尔角度传感器，两个轮子之间设置有脚踏板，脚踏板下方设置有平衡控制的控制组件以及提供电能的电池组件等。为简便起见，本实施例中的车体是指除了轮子和转向控制杆外的整个结构，由于本实施例中的两轮平衡车的结构除了前照灯控制方法与现有技术不同外，其他的结构都相同，因此，省略对其具体的机构的描述，以下仅对前照灯的控制方法进行描述。

[0027] 图1为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法的流程示意图；图2为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的车灯处于近光模式的结构示意图；图3为本发明的一实施例的自平衡电动车辆的车灯处于远光模式的结构示意图，该示意图中仅简单的示出了车轮，设置在车轮上的车体和安装在车体上的前照灯；图4为本发明的另一实施例的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法的流程示意图，该示意图中仅简单的示出了车轮，设置在车轮上的车体和安装在车体上的前照灯。以下，结合图1至图3对本发明的一实施例的远近光模式的切换方法进行介绍。

[0028] 如图1所示，本实施例的远近光模式的切换方法包括：

[0029] 步骤S11：实时监测车体的车速；

[0030] 步骤S12：如果在设定的时间阈值内连续监测到车速大于设定的车速阈值，则进入步骤S13对车速进行判断，否则，则返回步骤S11继续监测车速；

[0031] 步骤S13：判断当前时刻监测的车速是否是首次大于设定的车速阈值，如果是，则进入步骤S14，增大车体的后仰角，同时返回步骤S11继续监测车速；否则，则进入步骤S15，对当前时刻监测的车速与上一时刻监测的车速进行比较；

[0032] 步骤S15：如果当前时刻监测的车速不大于上一时刻监测的车速，则进入步骤S16继续对当前时刻监测的车速和上一时刻监测的车速进行比较；

[0033] 步骤S16：如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，则进入步骤S17保持车体的当前后仰角，并返回步骤S11，继续监测车速；否则，进入步骤S18，减少车体的当前后仰角，并返回步骤S11，继续监测车速。以下，对各步骤进行详细描述。

[0034] 在步骤S11中，控制器实时监测行驶过程中的车体的速度V车。具体地，在操作者骑行自平衡电动车辆(以下简称车辆)的过程中，操作者的重心会发生变化，进而内置车体1内的姿态测量传感器会检测到该变化，并驱动内置电机产生往前的力量和速度来平衡人与车往前倾倒的扭矩，此时电机的转角会发生变化，安装在电机上的传感器会实时监测该电机转角的变化，并将监测的电机转角信息发送给对车体进行平衡控制的控制器，控制器会根据该信息来解算出车辆的当前的车速V车。传感器可采用差分式霍尔测量原理实现对旋转角度的高精度测量的霍尔角度传感器，控制器可为PID控制器。

[0035] 在步骤S12中，控制器会将监测的车体速度V车与设定的车速阀值V阀进行比较。如果监测的车速V车小于V阀，则使车体1前方的前照灯2处于“近光模式”，同时对车体1的速度继续进行监测。如果监测的车速V车大于V阀，且监测的车速的连续大于设定的车速阈值的持续时间超过设定的时间阈值时，即监测的车速在设定的时间阈值内连续大于设定的车速阈值，则通过增大车体1后仰角使前照灯2进入“远光模式”，并在进入“远光模式”后继续对车体1的速度进行监测。车体1处于“远光模式”时，由于车体1的后仰角增大，“远光模式”下的前照灯2所发出光的光路距离大于“近光模式”下的前照灯2所发出光的光路距离，从而能够照亮更远的区域。

[0036] 在本发明中，设定的车速阀值V阀可用于区分车体是处于“低速行驶”状态还是“高速行驶”状态。当车体的速度V车小于V阀时，可以看做车体处于低速行驶过程中，此时车辆可看做为正常行驶状态，车体基本上与地面保持平行；当车体的速度V车大于V阀时，可以看做车体处于高速行驶过程中，此时车辆可看做为高速行驶状态，此时操作者需要看到更远的行驶路况信息才能确保高速下不会碰到危险物或者行人灯。车速阀值V阀可通过经验来人为设定。一般自平衡电动车的车速并不是太快，为保证车体平衡和行驶安全，大多数都是限速在20km/h左右，因此，可将车速阀值V阀设定为15km/h或16km/h。当然，也可根据不同的自平衡电动车辆来具体进行设置，并不一定局限于15km/h或16km/h。设定的时间阈值可为3至5秒，例如5秒，也可设定为其他时间值，只要能够确保监测的车速是真的由操作者引起的，即持续性变化，而不是由于受到扰动所引起的瞬时变化。

[0037] 具体地，当监测的车速V车小于V阀，且持续时间超过设定的时间阈值时，此时，控制器控制安装在车体1前方的前照灯2呈大致水平地发出一束光束，光束发散角α可为5°～30°，发出“近光”光束，如图2所示。当前照灯2处于“近光模式”时，车体1的后仰角β可近似看做0度。此时，前照灯2处于“近光模式”，由于车速并不是很高，因而“近光模式”下的前照灯2足以满足操作者的行驶需要，“近光模式”下的照明范围可与现有的自平衡电动车辆的前照灯的照明范围相同。同时，在“近光模式”下，控制器会继续对车体1的速度进行监测，一旦监测的车速大于设定的车速阈值，且持续时间超过设定的时间阈值，则进入步骤S13。

[0038] 参考图1，在步骤S13中，控制器会对当前时刻监测的车体速度进行判断。具体地，当监测到当前车体的速度V车大于V阀，且持续时间超过设定的时间阈值时，控制器会判断当前监测的车体速度V车是否是首次大于设定的车速阈值(步骤S14)。如果监测的车速在之前一段时间内一直处于设定的车速阈值之下，当未监测到车速高于设定的车速阈值时，则可以不做是否是首次大于设定的车速阈值的判断。根据控制器保存的车速信息，在步骤S14中，如果判断监测的车速是首次大于设定的车速阈值，则控制器会增大车体1的后仰角β，即，使车体1相对于骑行的地面向上仰，增大与地面之间的夹角，如图3所示。控制器通过控制与车体1连接的电机的转速来调整车体1的后仰角，当需要增大后仰角β时，控制器会增大电机的转速，相应的车体的速度也会增大，以实现车体的“向上翘起”。车体翘起的幅度，即后仰角β的大小与监测的车速与设定的车速阈值之间的差值来确定。当监测的车速与车速阈值之间的差值︱V车-V阀︱越大，则相应的后仰角β越大。后仰角β与差值︱V车-V阀︱之间可为线性关系，也可为非线性关系，可根据实际情况来设定。此外，控制器并不是“快速”的将车体调整到合适的后仰角β，为避免由于车体的突然翘起而产生顿挫不平稳感，控制器会平滑的实现后仰角β的调整。例如，t1时刻时，监测的车速大于设定的车速阈值，则控制器会逐步调整电机的转速，到t2时刻，调整到合适的后仰角β，当调整到适当的后仰角β时，控制器会适当减低电机的转速，即降低车体的速度，到t3时刻，车体会保持后仰角β并处于一个相对平稳的状态，同时，控制器会继续监测车体的行驶速度，即回到步骤S11。可采用任何能够实现平滑过渡的方法，例如，可参考中国专利申请号为201410056762.3、公开日为2014年5月14日的发明名称为“一种两轮平衡车的平滑过渡方法”的公开文本所公开的平滑过渡方法。在一示例中，t1时刻时监测到车速大于设定的阀值，经计算，需要将后仰角β调整到10°。控制器会分5步平滑过渡到需要的后仰角β，每秒以2°的增加量来调整车体1的后仰角，直到后仰角β为10°时结束。

[0039] 当在步骤S14中，判断当前时刻监测的车体的速度并不是第一次大于设定的车速阈值时，这表明车体的速度在之前的一段时间内一直处于大于设定的车速阈值的过程或者车速呈动态变化中，此时，会对当前时刻监测的车体的速度与上一时刻监测车体速度进行比较(步骤S15)，可将监测的车速首次大于设定的阀值后的一个时刻设定为上一时刻，上一时刻并不是仅指一个具体的时间点，可以为一小段连续时间。在步骤S15中，如果当前时刻监测的车体速度V当大于上一次时刻监测的车体速度V上，且持续时间超过设定的时间阈值，则控制器会控制车体1继续上仰，以进一步的增大车体的后仰角β(回到步骤S14)。当然，车体1的速度并不是一直无限的增大，当增大到一定程度时，例如增大到车辆规定的限速时，车辆会进入限速模式，使得车体1保持在限速或以下，即车体1的后仰角β会有一个上限值，在本发明的实施例中，后仰角β的上限值可为30°，也就是说，车体1的后仰角β的取值范围可为0～30°。如果在设定的时间阈值内，连续监测的车体速度V当不大于上一时刻监测的车体速度V上，则控制器会继续对当前时刻监测的车速与上一时刻监测的车速进行比较(步骤S16)。在步骤S16中，如果当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，且持续时间超过设定的时间阈值，则控制车体1保持当前时刻的后仰角β，而不会对其进行改变(步骤S17)，同时控制器继续对车体1的车速进行监测，即返回到步骤S11，开始下一个监测过程。而如果当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，且持续时间超过设定的时间阈值时，则会相应的减少车体1的后仰角β(步骤S18)，后仰角β的减少幅度由当前时刻监测的车速与上一时刻监测的车速之间的差值确定，差值越大，则后仰角β的减少幅度越大，同时控制器继续对车体1的车速进行监测，即返回到步骤S11，开始下一个监测过程。在监测过程中，当前时刻监测的车速有可能小于设定的阈值，这种情况下，控制器会控制车体平滑过渡到与地面大致平行的状态。

[0040] 由于在实际情况中，并不太会出现监测的车速刚好等于设定的车速阈值时的情况，因此，在本实施例中，并没有对监测的车速等于设定的车速阈值时的情况进行描述。然而，当监测的车速在设定的时间阈值内等于设定的车速阈值时，可将车辆看作为“高速行驶”状态，即，一旦监测的车速等于设定的车速阈值，则控制器会控制前照灯2进入“远光模式”。

[0041] 图4为本发明的另一实施例的自平衡电动车辆的远近光模式的切换方法的流程示意图。如图4所示，在该实施例中，与上述实施例不同，在监测的车体的车速大于设定的车速阈值时，除了增大车体1的后仰角外，还提高前照灯2的发光强度，以使用户看清路况，保证高速骑行时安全行驶；当监测的车速低于设定阈值时，会降低前照灯2的光照强度，实现节能，延长车辆的行驶时间。

[0042] 本实施例中，关于车体1的后仰角β和前照灯2的发光强度的调整，与上述实施例相类似，即该实施例中的步骤S21～S28与上述实施例的步骤S11～S18基本相同，除了在步骤S24、S27和S28中还调整前照灯2的发光强度外。为避免赘述，以下仅对发光强度的调整进行介绍。

[0043] 在步骤S22中，如果判断监测的车速V车小于设定的车速阈值V阀时，即车体1处于“低速行驶”状态，此时，控制器会降低前照灯2的发光强度。此处的“降低”是指使得前照灯2的发光强度低于前照灯额定功率时的发光强度，例如前照灯额定功率时的发光强度为I额，当监测的车速V车小于设定的车速阈值V阀时，可使得前照灯2的发光强度为3/4I额。也就是说，在“低速行驶”状态，前照灯2处于低发光强度的“近光模式”。

[0044] 如果判断监测的车速V车大于设定的车速阈值V阀且为首次大于V阀时，且持续时间超过设定的时间阈值，控制器会提高前照灯2的发光强度(步骤S23)。发光强度的提高幅度也是由监测的车速与设定的车速阈值之间的差值来确定。当监测的车速与设定的车速阈值之间的差值︱V车-V阀︱越大，则相应的发光强度越大，发光强度与差值︱V车-V阀︱之间可为线性关系，也可为非线性关系，可根据实际情况来设定。发光强度的调整也可通过平滑过渡的方法来进行调整。即，在监测的车速V车大于设定的车速阈值V阀且为首次大于V阀时，同时增大车体的后仰角和提高前照灯的发光强度。

[0045] 如果在设定的时间阈值内连续监测的车速V车大于设定的车速阈值V阀且不是首次大于V阀时，则进入步骤S25，对当前时刻监测的车速和上一时刻监测的车速进行比较。在当前时刻监测的车速大于上一时刻监测的车速，且持续时间超过设定的时间阈值时，进入步骤S26，继续增大前照灯的发光强度。前照灯的发光强度并不是一直无限的增大，其上限为前照灯的额定发光强度I额。同样，在当前时刻监测的车速等于上一时刻监测的车速，且持续时间超过设定的时间阈值时，则保持当前的前照灯的发光强度(步骤S27)，在当前时刻监测的车速小于上一时刻监测的车速，且持续时间超过设定的时间阈值时，则降低当前的前照灯的发光强度(步骤S28)。发光强度的减少幅度由当前时刻监测的车速与上一时刻监测的车速之间的差值确定，差值越大，则发光强度的减少幅度越大。

[0046] 在本实施例中，由于对于处于“近光模式”和“远光模式”下的车灯的发光强度进行了相应的调整，从而进一步的保证了行驶的安全。

[0047] 需要注意的是，在本发明中，“近光模式”和“远光模式”的切换过程为可逆的过程。

[0048] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。