本實(shí)用新型涉及電動(dòng)代步車控制系統(tǒng)，尤其是一種通用電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)老齡化加劇，以及人民收入水平的提高，電動(dòng)輪椅以及電動(dòng)代步車不斷開始走入人民生活之中。但是目前市面上的電動(dòng)輪椅系統(tǒng)穩(wěn)定性差，在出現(xiàn)故障時(shí)并不能準(zhǔn)確將故障部件和故障信息反饋給用戶，并且不具備與外接通信的功能，不能夠?qū)崟r(shí)將電動(dòng)輪椅的工作狀態(tài)信息反饋出去，并且，市場(chǎng)上常見的電動(dòng)輪椅及電動(dòng)代步車以有刷電機(jī)為主，相應(yīng)的配以有刷的控制系統(tǒng)，有刷控制系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，穩(wěn)定性已經(jīng)經(jīng)過長時(shí)間的驗(yàn)證，并且成本也較低。但是有刷控制系統(tǒng)因?yàn)橛兴㈦姍C(jī)的特性問題，存在功耗較大的問題，限制了續(xù)航里程，且重量較重。為了追求便攜性，提升續(xù)航里程，更好的適應(yīng)用戶的需求，目前的電動(dòng)輪椅及電動(dòng)代步車正逐步向無刷電機(jī)及無刷控制系統(tǒng)進(jìn)行過渡。但是，目前市場(chǎng)上輪椅控制器系統(tǒng)通用性較差，通常都是針對(duì)車輛定制，功能局限，無法拓展；同時(shí)電動(dòng)輪椅為滿足用戶的需求，需要額外加裝其他功能部件時(shí)，原有控制器無法滿足功能拓展的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種通用的電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，兼容性廣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以根據(jù)用戶的需求拓展其他功能模塊。

技術(shù)方案：一種通用電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，包括：

供用戶操作的控制器，用于根據(jù)操作信息向從屬部件發(fā)送控制指令；接收從屬部件的匯報(bào)信息，當(dāng)匯報(bào)信息異常時(shí)進(jìn)行提示；監(jiān)測(cè)與從屬部件的通信狀態(tài)，當(dāng)通信異常時(shí)，關(guān)斷異常從屬部件的電源并提示異常信息；以及用于與服務(wù)器通信連接；

所述從屬部件包括驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)控制器發(fā)來的指令控制動(dòng)力源工作，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力源的工作狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)異常時(shí)，控制動(dòng)力源停止工作；

動(dòng)力源，用于為電動(dòng)輪椅提供動(dòng)力。

進(jìn)一步的，所述控制器與從屬部件通過CAN總線相連。

進(jìn)一步的，所述控制器包括：

采集模塊，用于采集用戶的操作信息并反饋至控制器MCU模塊，其包括霍爾搖桿或按鍵；

顯示模塊，用于顯示提示信息；

語音模塊，用于播報(bào)語音提示信息；

控制器MCU模塊，根據(jù)采集模塊的信息向電源控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制指令；

電源控制模塊，用于為控制器各模塊提供電源，并根據(jù)控制器MCU模塊的指令控制驅(qū)動(dòng)器的電源通斷；

通信模塊，用于與從屬部件及服務(wù)器進(jìn)行通信。

進(jìn)一步的，所述控制器MCU模塊還用于實(shí)時(shí)獲取霍爾搖桿的位置信息，并根據(jù)與霍爾搖桿的位置出廠值比較得出霍爾搖桿的工作狀態(tài)，同時(shí)停止對(duì)霍爾搖桿的操控信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，直至霍爾搖桿恢復(fù)正常狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述控制器MCU模塊還用于實(shí)時(shí)獲取按鍵持續(xù)按下時(shí)間信息，當(dāng)檢測(cè)到超過預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值時(shí)，提示按鍵異常并停止采集按鍵反饋的操作信息。

進(jìn)一步的，所述控制器MCU模塊還用于向各從屬部件發(fā)送心跳包，每個(gè)從屬部件接收并回復(fù)心跳包，若控制器MCU模塊連續(xù)多個(gè)心跳包未接受到回復(fù)則提示該從屬部件故障并關(guān)斷該故障從屬部件的電源。

進(jìn)一步的，所述通信模塊為USB接口、藍(lán)牙、GSM移動(dòng)通信、3G移動(dòng)通信、4G移動(dòng)通信、2.4GHz射頻通信、5.8GHz射頻通信、433MHz射頻通信中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述通信模塊為GSM、3G移動(dòng)通信、4G移動(dòng)通信中的一種或多種，通信模塊還連接有衛(wèi)星定位模塊，所述衛(wèi)星定位模塊選用GPS、伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、格洛納斯衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)器包括：

驅(qū)動(dòng)器MCU模塊，用于根據(jù)控制器的控制指令向繼電器模塊和驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送指令；接收和處理驅(qū)動(dòng)器溫度檢測(cè)模塊和電流采樣模塊的檢測(cè)信息，當(dāng)檢測(cè)信息異常時(shí)，向繼電器模塊發(fā)送電源通斷指令，同時(shí)還將該異常信息發(fā)送給控制器；

繼電器模塊，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)器MCU模塊的指令控制驅(qū)動(dòng)模塊和制動(dòng)器模塊的電源通斷；

驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)器MCU模塊的指令驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源工作，其包括驅(qū)動(dòng)管；

制動(dòng)器模塊，用于斷電時(shí)制動(dòng)；

溫度檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)管的溫度參數(shù)，并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器MCU模塊；

電流采樣模塊，用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊、所述動(dòng)力源的工作狀態(tài)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器MCU模塊。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)力源包括有刷電機(jī)或無刷電機(jī)。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述動(dòng)力源包括無刷電機(jī)時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)器還包括霍爾檢測(cè)模塊，用于轉(zhuǎn)換無刷電機(jī)霍爾傳感器的電平信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器MCU模塊通過霍爾檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)獲取無刷電機(jī)的連接狀態(tài)，并在連接異常時(shí)控制繼電器模塊關(guān)斷驅(qū)動(dòng)模塊的電源并通知控制器進(jìn)行提示。

進(jìn)一步的，所述制動(dòng)器模塊由驅(qū)動(dòng)管U10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊引出的PIN35引腳輸出一個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)PIN35引腳處于懸空時(shí)，電阻R32連接至GND接地，使得三極管Q4的基極處于低電平狀態(tài)，三極管Q4斷開，驅(qū)動(dòng)管U10的控制腳經(jīng)過電阻R18處于高電平狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)管U10斷開；當(dāng)PIN35引腳處于高電平狀態(tài)時(shí)，三極管Q4的基極同樣處于高電位狀態(tài)，三極管Q4導(dǎo)通，電阻R18和電阻R28形成一個(gè)分壓電路，使得驅(qū)動(dòng)管U10控制腳處于低電位狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)管U10導(dǎo)通；PIN35輸出一個(gè)PWM調(diào)制信號(hào)；BREAK_L點(diǎn)與電阻R24、R30、R22、D7、C14、D5、D8組成一個(gè)檢測(cè)電路；當(dāng)制動(dòng)器模塊關(guān)閉時(shí)，BREAK_L點(diǎn)由電阻R22、R24、R30分壓得到一個(gè)高電平信號(hào)；當(dāng)制動(dòng)器模塊吸合同時(shí)PIN35引腳不進(jìn)行調(diào)制時(shí)，BREAK_OUTL點(diǎn)處于低電平，BREAK_L點(diǎn)檢測(cè)即為低；當(dāng)PIN32引腳調(diào)制時(shí)，BREAK_L點(diǎn)即采樣得到相應(yīng)的調(diào)制電壓。

進(jìn)一步的，在制動(dòng)器處于斷開狀態(tài)，需要吸合時(shí)，PIN35輸出高于維持吸合占空比的信號(hào)，占空比大于50％，并以1ms～100ms范圍內(nèi)的時(shí)間間隔逐步遞增，遞增值在1％～15％之間，直至BREAK_L檢測(cè)繼電器處于吸合狀態(tài)，然后將占空比降為制動(dòng)器的維持吸合值，維持吸合值在1％～50％范圍內(nèi)；當(dāng)制動(dòng)器處于吸合狀態(tài)，需要斷開時(shí)，將占空比從維持吸合值降為0％，制動(dòng)器斷開。

進(jìn)一步的，所述電流采樣模塊通過PIN38引腳實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力源工作電流，當(dāng)工作電流持續(xù)C秒大于D安培時(shí)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊判斷動(dòng)力源為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，控制繼電器模塊關(guān)斷驅(qū)動(dòng)模塊的電源并通知控制器MCU模塊進(jìn)行提示；當(dāng)PIN38引腳檢測(cè)到工作電流大于E安培時(shí)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊判斷為動(dòng)力源為過流狀態(tài)，斷開繼電器模塊電源，激活制動(dòng)器，并通知控制器進(jìn)行提示；其中C大于10，D大于1，E大于D。

進(jìn)一步的，所述控制器還連接有電池，控制器采集電池的電壓值BAT_A經(jīng)公式(1)濾波穩(wěn)定后得到電壓輸出值BAT_OUT，控制器根據(jù)電壓輸出值BAT_OUT得到并顯示電池的電量：

濾波均值A(chǔ)GV_T為大于1的任意值，濾波權(quán)值A(chǔ)VG_D為小于AGV_T大于0的任意值，AGV_T越大，AVG_D越接近1，對(duì)于BAT_A的變化抑制越強(qiáng)，輸出值越穩(wěn)定。

有益效果：本實(shí)用新型提供了一種通用電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，具有完善的故障實(shí)時(shí)檢測(cè)處理機(jī)制，控制器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)與從屬設(shè)備的通信連接狀態(tài)、檢測(cè)自身、驅(qū)動(dòng)器以及動(dòng)力源各部件內(nèi)部的工作狀態(tài)，在通信故障或工作狀態(tài)異常時(shí)及時(shí)切斷相應(yīng)電源，電路設(shè)計(jì)上有相應(yīng)的保護(hù)措施，能夠保護(hù)系統(tǒng)，并且防止由于設(shè)備故障而造成的異常操作，繼而避免了危害用戶的事故發(fā)生。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單直觀，具有可拓展性，功能完善，可通過通信模塊連接到網(wǎng)絡(luò)，與服務(wù)器進(jìn)行通信，不僅能夠添加定位系統(tǒng)還能夠?qū)⒊俗叩奈恢眯畔⒓半妱?dòng)輪椅的各個(gè)部件工作狀態(tài)實(shí)時(shí)同步到服務(wù)器發(fā)送給外部設(shè)備或客戶端；并且本實(shí)用新型的兼容性廣，驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)或有刷電機(jī)，能夠滿足多種用戶的使用需求和廠家的設(shè)計(jì)需求。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型中電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中電控系統(tǒng)組成示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中控制器組成示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本實(shí)用新型中控制器電源模塊第一部分示意圖；

圖6是本實(shí)用新型中控制器電源模塊第二部分示意圖；

圖7是本實(shí)用新型中控制器電源模塊第三部分示意圖；

圖8是本實(shí)用新型中控制器電源模塊第四部分示意圖；

圖9是本實(shí)用新型中控制器CAN模塊示意圖；

圖10是本實(shí)用新型中控制器顯示模塊示意圖；

圖11是本實(shí)用新型中控制器霍爾搖桿模塊示意圖；

圖12是本實(shí)用新型中控制器通信模塊USB接口示意圖；

圖13是本實(shí)用新型中控制器通信模塊轉(zhuǎn)接口示意圖；

圖14是本實(shí)用新型中控制器通信模塊GSM模塊示意圖；

圖15是本實(shí)用新型中控制器按鍵模塊示意圖；

圖16是本實(shí)用新型中控制器語音模塊示意圖；

圖17是本實(shí)用新型中控制器電量檢測(cè)模塊示意圖；

圖18是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)框圖；

圖19是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器霍爾模塊示意圖；

圖20是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器溫度檢測(cè)模塊示意圖；

圖21是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器制動(dòng)器模塊示意圖；

圖22是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊半H橋示意圖；

圖23是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)示意圖；

圖24是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)有刷電機(jī)示意圖；

圖25是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器繼電器模塊示意圖；

圖26是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器電流采樣模塊示意圖；

圖27是本實(shí)用新型中四種故障檢測(cè)及響應(yīng)流程示意圖；

圖28是本實(shí)用新型中霍爾故障檢測(cè)示意圖；

圖29是本實(shí)用新型中按鍵故障檢測(cè)示意圖；

圖30是本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊檢測(cè)示意圖；

圖31是本實(shí)用新型中動(dòng)力源連接檢測(cè)示意圖；

圖32是本實(shí)用新型中動(dòng)力源堵轉(zhuǎn)保護(hù)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過一個(gè)最佳實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種通用電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，包括供用戶操作的控制器1、驅(qū)動(dòng)器3、動(dòng)力源、電池和其他擴(kuò)展的從屬設(shè)備?？刂破?作為電控系統(tǒng)的核心部件，其為從屬設(shè)備提供一個(gè)使能信號(hào)，控制從屬設(shè)備電源通斷，同時(shí)通過CAN總線向從屬設(shè)備發(fā)送控制指令。電池為整個(gè)電控系統(tǒng)提供電源。驅(qū)動(dòng)器3受控于控制器1，電池受控于控制器1發(fā)出的使能信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器MCU同時(shí)分析CAN總線上來自控制器1的指令并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。動(dòng)力源受控于驅(qū)動(dòng)器3。

控制器1與從屬部件均通過CAN總線相連，而不是通過串口連接，能夠避免需要外接多個(gè)設(shè)備時(shí)串口不夠用的情況。如圖2所示控制器1通過控制器1引出線2連接至驅(qū)動(dòng)器3，線纜中含有電源線纜、使能信號(hào)線纜、CAN通信線纜。動(dòng)力源含有兩個(gè)電機(jī)分別通過動(dòng)力源連接線4連接至驅(qū)動(dòng)器3上。電池通過一個(gè)電池連接線5連接至驅(qū)動(dòng)器3。

控制器1用于根據(jù)操作信息向從屬部件發(fā)送控制指令；接收從屬部件的匯報(bào)信息，當(dāng)匯報(bào)信息異常時(shí)進(jìn)行提示；監(jiān)測(cè)與從屬部件的通信狀態(tài)，當(dāng)通信異常時(shí)，關(guān)斷從屬部件的電源并提示異常信息；以及與服務(wù)器通信連接；

所述從屬部件包括驅(qū)動(dòng)器3，用于根據(jù)控制器1發(fā)來的指令控制動(dòng)力源工作，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力源的工作狀態(tài)，包括其轉(zhuǎn)速、電流等，當(dāng)狀態(tài)異常時(shí)，控制動(dòng)力源停止工作；同時(shí)還針對(duì)自身電路進(jìn)行自檢；

其他從屬部件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行添加，如大燈控制器1，按摩部件、輔助控制部件、輔助通信部件等，包括驅(qū)動(dòng)器3在內(nèi)的從屬部件都可以連接多個(gè)。

動(dòng)力源，用于為電動(dòng)輪椅提供動(dòng)力，動(dòng)力源包括有刷電機(jī)或無刷電機(jī)。

控制器1作為控制系統(tǒng)的核心，其可以釋放一個(gè)使能信號(hào)統(tǒng)一控制其他設(shè)備的電源通斷，同時(shí)可以通過CAN總線傳輸控制指令給從屬設(shè)備?？刂破?直接通過電池部件取電，控制自身帶有一個(gè)開關(guān)按鈕，可以控制自身的電源通斷。驅(qū)動(dòng)器3從屬于控制器1，也直接從電池部件取電，其電源受控于控制器1，內(nèi)部含有一個(gè)繼電器可以控制驅(qū)動(dòng)部分電源通斷。動(dòng)力源由驅(qū)動(dòng)器3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電控系統(tǒng)仍可以通過CAN總線與使能信號(hào)、電源的配合，可以拓展其他外圍設(shè)備。

控制器1包括采集模塊、顯示模塊、語音模塊、控制器MCU模塊、電源控制模塊、通信模塊，如圖3所示是控制器1其中一款的零件爆炸視圖?？刂破?主要分為三個(gè)部分，一個(gè)是上殼體總成，一個(gè)是下殼體總成，一個(gè)是引出線束，即控制器1引出線2。上殼體總成含有以下零件，控制器1上殼體6、、霍爾搖桿防護(hù)膠帽7、霍爾搖桿支架8、霍爾搖桿9、硅膠按鍵10、USB接口11、USB接口防塵塞12、電路板總成13。下殼體總成含有以下零件，控制器1下殼體14、揚(yáng)聲器15、GSM模塊16、充電接口17、SIM卡防塵塞18、視窗面板19、液晶屏20。

如圖4所示是本實(shí)施例中控制器1的結(jié)構(gòu)框圖?？刂破?內(nèi)部核心為控制器MCU模塊，控制器MCU模塊可以選型為STM32F10x系列、GD32F10x系列。電源模塊為控制器1提供電源，為從屬部件提供電源使能信號(hào)，控制器MCU模塊可以控制控制器1內(nèi)部的電源通斷以及從屬設(shè)備的電源通斷。電量檢測(cè)模塊可以檢測(cè)當(dāng)前電池電壓或是電流狀態(tài)等，供控制器MCU模塊估算當(dāng)前的電池電量。顯示模塊、語音模塊、按鍵模塊、霍爾搖桿模塊構(gòu)成了控制器1的人機(jī)交互部分，顯示模塊與語音模塊用于向使用者反饋當(dāng)前電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，按鍵模塊與霍爾搖桿模塊用于采集使用者當(dāng)前的動(dòng)作。CAN模塊、通信模塊構(gòu)成了控制器1的通信部分。CAN模塊用于和電控系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行通信。通信模塊主要用于和外圍設(shè)備進(jìn)行通信，此款控制器1中，通信模塊含有USB接口和GSM模塊16，USB接口用于和調(diào)試設(shè)備進(jìn)行通信，GSM模塊16用于連接至互聯(lián)網(wǎng)。

控制器MCU模塊，根據(jù)采集模塊的信息向電源控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)器3發(fā)送控制指令；控制器MCU模塊選用的STM32F10X系列或者GD32F10X系列。

電源控制模塊，用于為控制器1各模塊提供電源，并根據(jù)控制器MCU模塊的指令控制驅(qū)動(dòng)器3的電源通斷；如圖5所示的是控制器1電源控制模塊的電池電源5V穩(wěn)壓電路，以及開關(guān)機(jī)自舉電路，開關(guān)機(jī)按鈕檢測(cè)電路。電源控制模塊主要負(fù)責(zé)為控制器1提供系列電源24V、5V、3.3V電源，并控制其他設(shè)備的電源通斷。其中VBB為電池電源；其中D3為一個(gè)TVS二極管，用于抑制電源連接時(shí)的浪涌；D1為一個(gè)單向二極管，用于防止電流向電池倒灌；器件U1為5V穩(wěn)壓器件，其1號(hào)腳為輸入腳，5號(hào)腳為使能腳，3號(hào)腳為GND，4號(hào)腳為反饋腳，2號(hào)腳為輸出腳，2號(hào)腳連接至L1電感，D2二極管，L1后級(jí)連接一個(gè)C1電容，一個(gè)C2電容。4號(hào)腳反饋腳之間連接至輸出的5V電壓。電池電壓輸入后經(jīng)過一個(gè)單向二極管連接至U1的1號(hào)腳，電池電壓輸入另一端連接有一個(gè)TVS二極管D3，用于抑制浪涌。R1、R2、R3、R6、R7、R9、R10、R11、R12、R13、S1、C4、C5、C9、Q1、Q2、Q3構(gòu)成一個(gè)開關(guān)機(jī)自舉電路，當(dāng)按下S1時(shí)經(jīng)過R6、R10、R1，Q1的基極處于一個(gè)高電位狀態(tài)，Q1導(dǎo)通，R2、R3形成一個(gè)分壓電路，是U1的5號(hào)腳使能，因此會(huì)給U1的5號(hào)腳提供一個(gè)短暫的使能信號(hào)，使得U1提供一個(gè)電壓輸出激活控制器MCU，控制器MCU通過使用PIN1鎖定使能信號(hào)，使得U1有持續(xù)的電源輸出，控制器MCU還可以通過PIN2檢測(cè)當(dāng)前S1的狀態(tài)；同時(shí)S1按下時(shí)Q3基極處于高電位狀態(tài)，使得Q3導(dǎo)通，PIN2處與低電位狀態(tài)，MCU可以檢測(cè)到S1的狀態(tài)。當(dāng)Q1導(dǎo)通后，U1將輸出一個(gè)電壓，控制器MCU模塊上電后，通過PIN1輸出一個(gè)高電位至Q2的基極，使得Q2導(dǎo)通，令U1持續(xù)處于使能狀態(tài)。U1、D2、L1、C1、C2組成了一個(gè)穩(wěn)壓電路，U1通過5號(hào)腳的使能信號(hào)來控制器1當(dāng)前的輸出狀態(tài)，通過4號(hào)腳反饋與D2、L1、C1、C2配合，從2號(hào)腳輸出一個(gè)5V電壓。U2、C7、C6、C8構(gòu)成一個(gè)3.3V穩(wěn)壓電路。U3、R5、R8、D4構(gòu)成一個(gè)電源控制電路U3一段連接電池電源，控制器MCU模塊通過PIN3控制U3的3號(hào)腳實(shí)現(xiàn)U3的1號(hào)腳OUT1的信號(hào)通斷，OUT1連接至其他從屬設(shè)備。U4主要用于外部通信設(shè)備的電源穩(wěn)壓與控制,控制器MCU模塊通過PIN4進(jìn)行電源通斷的控制，U4的5號(hào)腳用于輸出3.3V電壓。如圖6所示為控制器1電源控制模塊5V電壓穩(wěn)壓3.3V電路，U2的1號(hào)腳為GND，2號(hào)腳與4號(hào)腳為電源輸出腳，3號(hào)腳為電源輸入腳，C6、C7、C8為U2外圍配套的電容。

如圖7所示為控制器1電源控制模塊從屬部件電源信號(hào)控制。U3的1號(hào)腳為信號(hào)輸出腳，外圍配置一個(gè)D4二極管，給從屬設(shè)備輸出一個(gè)型號(hào)。2號(hào)腳為GND，3號(hào)腳為控制輸入引腳，連接至控制器MCU模塊引出的PIN3，4號(hào)腳電源輸入引腳，此引腳的電平將輸出至1號(hào)腳。

如圖8所示為控制器1電源控制模塊外圍通信設(shè)備電源穩(wěn)壓與控制電路。U4的4號(hào)腳懸空懸空，不做使用。1號(hào)腳為電源輸入，此處輸入一個(gè)5V電平。2號(hào)腳連接至GND。3號(hào)腳為使能信號(hào)，控制器MCU模塊通過引出的PIN4控制U4的穩(wěn)壓使能。5號(hào)腳為穩(wěn)壓輸出，此處輸出一個(gè)3.3V電平。

通信模塊，用于與從屬部件及服務(wù)器進(jìn)行通信。通信模塊包括USB接口、藍(lán)牙、WIFI、GSM移動(dòng)通信、3G移動(dòng)通信、4G移動(dòng)通信、2.4GHz射頻通信、5.8GHz射頻通信、433MHz射頻通信中的一種或多種。本實(shí)施例中選擇GSM通信方式，通信模塊連接有衛(wèi)星定位模塊，所述衛(wèi)星定位模塊選用GPS、伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、格洛納斯衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的一種或多種。

如圖9所示為控制器1CAN通信模塊。U5的1號(hào)腳與4號(hào)腳為CAN信號(hào)輸入引腳，分別連接至控制器MCU模塊引出的PIN5與PIN6。2號(hào)腳為GND引腳，3號(hào)腳為電源腳，此處連接5V，2號(hào)腳與3號(hào)腳之間連接一個(gè)C3去耦電容。8號(hào)腳RS此處不使用連接至GND。5號(hào)腳此處不使用懸空。6號(hào)腳為CANL輸出，7號(hào)腳為CANH輸出，7號(hào)腳與6號(hào)腳之間有一個(gè)R4匹配電阻，同時(shí)連接了U13雙向TVS二極管，用于防護(hù)靜電、浪涌對(duì)U5、CAN總線的影響。

顯示模塊，用于顯示提示信息，如圖10所示為控制器1顯示模塊。U6為顯示模塊液晶接口，液晶接口主要分為幾個(gè)部分，分別為控制接口，數(shù)據(jù)接口，電源接口，背光燈控制接口?？刂平涌谥饕蠧S、RS、WR、RD、RESET，分別為U9的7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)、31號(hào)引腳，連接至控制器MCU模塊引出的PIN7、PIN8、PIN9、PIN10、PIN12引腳。DB0～DB15為液晶的數(shù)據(jù)接口，連接至控制器MCU模塊的FSMC接口模塊，對(duì)應(yīng)FSMC0～FSMC15引腳。LED、LEDK1、LEDK2、LEDK3、LEDK4對(duì)應(yīng)16號(hào)至20號(hào)引腳為背光燈控制接口，LEDK1～LED4連接R46～R49電阻后連接至GND，LEDA通過控制器MCU模塊的PIN11輸出一個(gè)DAC信號(hào)，用于控制背光燈的強(qiáng)弱。5號(hào)腳、34號(hào)腳連接至GND。6號(hào)腳、32號(hào)腳、33號(hào)腳連接至3.3V電源。其他引腳懸空不進(jìn)行連接。

采集模塊，用于采集用戶的操作信息并反饋至控制器MCU模塊，其包括霍爾搖桿9與按鍵；控制器MCU模塊實(shí)時(shí)獲取霍爾搖桿9的位置信息并與霍爾搖桿9的位置出廠值比較得出霍爾搖桿9的工作狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)異常時(shí)進(jìn)行提示異常，同時(shí)停止對(duì)霍爾搖桿9的操控信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，直至霍爾搖桿9恢復(fù)正常狀態(tài)；當(dāng)控制器MCU模塊采集到按鍵持續(xù)按下時(shí)間超過預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值時(shí)，提示按鍵異常并停止采集按鍵反饋的操作信息。

如圖11所示為控制器1霍爾搖桿模塊。P2為霍爾搖桿9的接口，接口的2號(hào)腳和3號(hào)腳為電源接口，外圍配有C26、C27、D6。控制器MCU模塊引出引腳PIN13、PIN13用于檢測(cè)霍爾搖桿9的X軸與Y軸。如果控制器MCU模塊為5V基準(zhǔn)電壓工作的，則可以直接采集霍爾搖桿9的信號(hào)。如果控制器MCU模塊為3.3V基準(zhǔn)的，則需要通過電平轉(zhuǎn)換電路(R43、R44、R35、C28、C29與R50、R51、R55、C30、C31)，將5V電平轉(zhuǎn)換為3.3V范圍內(nèi)科檢測(cè)電平。

如圖12所示為控制器1通信模塊USB接口。J3為USB2.0標(biāo)準(zhǔn)接口，1號(hào)腳為電源引腳，1號(hào)腳連接了一個(gè)F1保險(xiǎn)絲，此處保險(xiǎn)絲選型為500mA，符合USB 2.0接口的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。4號(hào)腳連接至GND。2號(hào)腳、3號(hào)腳為USB接口的數(shù)據(jù)引腳，通過R17、R44電阻連接至控制器MCU模塊引出的PIN15、PIN16引腳。PIN15、PIN16引腳為復(fù)用引腳，可以作為USB接口的數(shù)據(jù)引腳，也可以作為普通的串口引腳引出，此處作為串口引腳使用。

如圖13所示為控制器1通信模塊轉(zhuǎn)接口。U7可以轉(zhuǎn)接多種數(shù)據(jù)模塊，如藍(lán)牙模塊、GSM移動(dòng)通信模塊、WIFI模塊、3G移動(dòng)通信模塊、4G移動(dòng)通信模塊、GPS模塊等，PIN17、PIN18、PIN19、PIN20、PIN21可以作為普通串口引腳、SPI引腳、I2C引腳使用。在此款控制器1中，轉(zhuǎn)接口轉(zhuǎn)接至GSM模塊16。

如圖14所示為控制器1通信模塊GSM模塊16結(jié)構(gòu)框圖。GSM通過控制器1通信模塊轉(zhuǎn)接口連接，其電源控制模塊受控于控制器1。其核心通過GSM芯片與SIM卡、天線的配合，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的連接，與控制器MCU模塊配合后，可以將電控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器。同時(shí)GSM模塊16可以實(shí)現(xiàn)基站定位功能，方便云端服務(wù)器知曉當(dāng)前電控系統(tǒng)所在位置。GSM芯片可以選用GU906、SIM808、SIM908、GU906、SIM900系列、SIM800系列、NEO-6M系列、MT250x系列。

如圖15所示為控制器1按鍵模塊。采用了典型的按鍵檢測(cè)電路，按鍵S3一端連接至控制器MCU模塊引出的PIN26，另一端連接至GND。PIN26處通過電阻R52連接至3.3V電源，當(dāng)S3斷開時(shí)，PIN26處于高電位狀態(tài)，按下S3時(shí)，PIN26變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。

語音模塊，用于播報(bào)語音提示信息，如圖16所示為控制器1語音模塊。U8為語音存儲(chǔ)芯片，U9為功放芯片。U8的7號(hào)腳與5號(hào)腳分為3.3V電源與GND；6號(hào)腳與1號(hào)腳懸空不使用；8號(hào)腳為DAC信號(hào)的輸出引腳；2號(hào)、3號(hào)為控制引腳，由控制器MCU模塊引出的PIN22、PIN23控制，PIN22為數(shù)據(jù)引腳，向語音存儲(chǔ)芯片輸送數(shù)據(jù)，PIN23為復(fù)位引腳。4號(hào)腳為狀態(tài)引腳，控制器MCU模塊通過PIN24檢測(cè)U8是否處于忙碌狀態(tài)。2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)引腳直接連接R15、R16、R38電阻。U9為功放芯片，其外圍與R14、R39、R40、R42、C23、C24、C25連接形成功放電路，J1為揚(yáng)聲器。U9的1號(hào)腳可以用于控制功放的開關(guān)，通過控制器MCU模塊的PIN25進(jìn)行控制，在PIN25處于懸空狀態(tài)時(shí)，1號(hào)腳經(jīng)過R14連接與5V電平，處于高電位狀態(tài)，即關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)PIN25輸出低電位時(shí)，功放處于開啟狀態(tài)。

如圖17所示為控制器1電量檢測(cè)模塊。主要由R54、R57形成的分壓電路，再經(jīng)過R56、C33配合形成一個(gè)分流保護(hù)電路，有控制器MCU模塊引出的PIN27引腳進(jìn)行采樣檢測(cè)。

驅(qū)動(dòng)器3包括驅(qū)動(dòng)器MCU模塊、繼電器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、制動(dòng)器模塊、溫度檢測(cè)模塊、電流采樣模塊、霍爾檢測(cè)模塊

如圖18所示為驅(qū)動(dòng)器3結(jié)構(gòu)框圖。其電源模塊的電源由外部引入，同時(shí)電源受控于控制器1提供的使能信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器3的CAN模塊與控制器1引出的CAN總線相連，接收來自控制器1的指令。驅(qū)動(dòng)器MCU模塊為控制器1的控制核心，其可選為STM32F10x系類，GD32F10x系類。繼電器模塊電源來自電源模塊，其受控于驅(qū)動(dòng)器MCU模塊。驅(qū)動(dòng)模塊、霍爾檢測(cè)模塊、制動(dòng)器模塊、溫度檢測(cè)模塊、電流采樣模塊構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)部分，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器3含有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部分。驅(qū)動(dòng)部分電源受控于繼電器模塊，信號(hào)受控于驅(qū)動(dòng)器MCU模塊。驅(qū)動(dòng)部分將連接電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，并反饋電機(jī)的工作狀態(tài)。

驅(qū)動(dòng)器MCU模塊，用于根據(jù)控制器1的控制指令向繼電器模塊和驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送指令；接收和處理驅(qū)動(dòng)器3溫度檢測(cè)模塊和電流采樣模塊的檢測(cè)信息，當(dāng)檢測(cè)信息異常時(shí)，向繼電器模塊發(fā)送電源通斷指令，同時(shí)還將該異常信息發(fā)送給控制器1；

霍爾檢測(cè)模塊，用于轉(zhuǎn)換無刷電機(jī)霍爾傳感器的電平信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器MCU模塊通過霍爾檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)獲取無刷電機(jī)的連接狀態(tài)，并在連接異常時(shí)通知控制器1進(jìn)行提示。如圖19所示為驅(qū)動(dòng)器3霍爾檢測(cè)模塊。與霍爾搖桿9電路同樣，在驅(qū)動(dòng)器MCU模塊為5V基準(zhǔn)情況下可以直接采樣，在驅(qū)動(dòng)器MCU模塊為3.3V基準(zhǔn)時(shí)，需通過電平轉(zhuǎn)換電路將霍爾信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3V電平信號(hào)范圍。此處由驅(qū)動(dòng)器MCU模塊引出的PIN28、PIN29、PIN30進(jìn)行檢測(cè)。

溫度檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)管的溫度參數(shù)并發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器MCU模塊，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)管采用MOS管，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可選擇其他驅(qū)動(dòng)管，電流采樣模塊采集驅(qū)動(dòng)部件和無刷電機(jī)的連接信息并發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器MCU模塊，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊在驅(qū)動(dòng)管的溫度過高、驅(qū)動(dòng)部件連接故障或無刷電機(jī)連接故障時(shí)控制繼電器模塊關(guān)斷驅(qū)動(dòng)模塊的電源并通知控制器MCU模塊進(jìn)行提示。如圖20所示為驅(qū)動(dòng)器3溫度檢測(cè)模塊。溫度檢測(cè)模塊，核心為R19熱敏電阻，R19與R29形成一個(gè)分壓電路，由MCU引出PIN31進(jìn)行采樣檢測(cè)。

制動(dòng)器模塊，如圖21所示，用于斷電時(shí)制動(dòng)；制動(dòng)器模塊由驅(qū)動(dòng)管U10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊引出的PIN35引腳輸出一個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)PIN35引腳處于懸空時(shí)，電阻R32連接至GND接地，使得三極管Q4的基極處于低電平狀態(tài)，三極管Q4斷開，驅(qū)動(dòng)管U10的控制腳經(jīng)過電阻R18處于高電平狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)管U10斷開；當(dāng)PIN35引腳處于高電平狀態(tài)時(shí)，三極管Q4的基極同樣處于高電位狀態(tài)，三極管Q4導(dǎo)通，電阻R18和電阻R28形成一個(gè)分壓電路，使得驅(qū)動(dòng)管U10控制腳處于低電位狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)管U10導(dǎo)通；PIN35輸出一個(gè)PWM調(diào)制信號(hào)；BREAK_L點(diǎn)與電阻R24、R30、R22、D7、C14、D5、D8組成一個(gè)檢測(cè)電路；當(dāng)制動(dòng)器模塊關(guān)閉時(shí)，BREAK_L點(diǎn)由電阻R22、R24、R30分壓得到一個(gè)高電平信號(hào)；當(dāng)制動(dòng)器模塊吸合同時(shí)PIN35引腳不進(jìn)行調(diào)制時(shí)，BREAK_OUTL點(diǎn)處于低電平，BREAK_L點(diǎn)檢測(cè)即為低；當(dāng)PIN32引腳調(diào)制時(shí)，BREAK_L點(diǎn)即采樣得到相應(yīng)的調(diào)制電壓；與普通的制動(dòng)器電路不同的是，為了避免普通制動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)方式帶來較大的噪音，此處利用U10進(jìn)行調(diào)制驅(qū)動(dòng)。常規(guī)情況，會(huì)直接采用一個(gè)三極管直接進(jìn)行開關(guān)驅(qū)動(dòng)，這樣會(huì)給制動(dòng)器的吸合帶來較大的噪音。為了降低噪音，并提示用戶體驗(yàn)，制動(dòng)器模塊將通過U10實(shí)現(xiàn)特殊的調(diào)制方式。在制動(dòng)器處于斷開狀態(tài)，需要吸合時(shí)，PIN35將輸出一個(gè)高于維持吸合占空比的信號(hào)，占空比大于50％，并以1ms～100ms范圍內(nèi)的時(shí)間間隔逐步遞增，遞增值在1％～15％之間，直至BREAK_L檢測(cè)繼電器處于吸合狀態(tài)，然后將占空比降為制動(dòng)器的維持吸合值，維持吸合值在1％～50％范圍內(nèi)。當(dāng)制動(dòng)器處于吸合狀態(tài)，需要斷開時(shí)，將占空比從維持吸合值降為0％，即可使制動(dòng)器斷開。經(jīng)過實(shí)際的試驗(yàn)與對(duì)比，采用此種特殊調(diào)制方式，比傳統(tǒng)的調(diào)制方式噪音更小。

驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)器MCU模塊的指令驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源工作，其包括驅(qū)動(dòng)管；如圖22所示為驅(qū)動(dòng)器3驅(qū)動(dòng)模塊半H橋電路。半H橋電路主要有V1、V2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路，V1為控制半H橋上橋的驅(qū)動(dòng)管，V2位控制半H橋下橋的驅(qū)動(dòng)管。當(dāng)PIN32為高電平的時(shí)候，Q7導(dǎo)通，Q5的基極處于低電平狀態(tài)，由于V1的S極電壓時(shí)浮動(dòng)的，15V電壓通過自舉電路電容作用，使得V1的G極與S極之間的電壓差為15V，從而使V1導(dǎo)通。Q6是在V1關(guān)閉的瞬間提供續(xù)流。當(dāng)PIN33為低電平時(shí)，Q11導(dǎo)通，Q9的基極處于低電位狀態(tài)，Q9導(dǎo)通，15V電壓加載在V2的G極與S極之間，此時(shí)V2導(dǎo)通，同時(shí)V1的自舉電容通過V2形成回路，給V1的自己電容供電。Q10的作用是V2關(guān)閉的瞬間提供續(xù)流。

如圖23所示為驅(qū)動(dòng)器3驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的示意圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊連接至無刷電機(jī)時(shí)，需要通過霍爾檢測(cè)模塊檢測(cè)無刷電機(jī)當(dāng)前的相位角，進(jìn)而控制半H橋的通斷。如當(dāng)霍爾檢測(cè)當(dāng)前無刷電機(jī)為1相位角時(shí)，上橋A與下橋B導(dǎo)通，其他關(guān)斷，當(dāng)為2相位角時(shí)，上橋B與下橋C導(dǎo)通，其他關(guān)斷，相位角與上下橋的對(duì)應(yīng)關(guān)系根據(jù)電機(jī)實(shí)際繞線方式、霍爾傳感器安裝位置決定。

如圖24所示為驅(qū)動(dòng)器3驅(qū)動(dòng)有刷電機(jī)的示意圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊連接至有刷電機(jī)時(shí)，不需要霍爾檢測(cè)模塊工作，驅(qū)動(dòng)模塊中半H橋僅需要工作兩路。如當(dāng)上橋A與下橋B導(dǎo)通時(shí)，有刷電機(jī)正傳，當(dāng)上橋B與下橋A導(dǎo)通時(shí)，有刷電機(jī)反轉(zhuǎn)。

繼電器模塊，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)器MCU模塊的指令控制驅(qū)動(dòng)模塊和制動(dòng)器模塊的電源通斷；如圖25所示為驅(qū)動(dòng)器3繼電器模塊。繼電器U11輸出端U11B一端連接電池電壓，另一端連接至驅(qū)動(dòng)模塊電源。PIN34用于控制Q8的通斷，當(dāng)PIN34處于懸空狀態(tài)時(shí)，Q8的控制腳通過R62拉低至GND，Q8處于斷開狀態(tài)，斷開時(shí)U11A控制腳懸空，繼電器輸出端U11B斷開。PIN34處于高電平時(shí)狀態(tài)時(shí)，Q8導(dǎo)通，繼電器控制端U11A處于低電平狀態(tài)，繼電器輸出端U11B吸合。

電流采樣模塊，用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)模塊、所述動(dòng)力源的工作狀態(tài)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器MCU模塊。如圖26所示為驅(qū)動(dòng)器3電流采樣模塊。U12、U13為兩個(gè)運(yùn)算放大器，通過采集驅(qū)動(dòng)模塊三個(gè)半橋輸出相線的差分信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算放大器處理即可以得到相線的電流大小，由單片機(jī)引出的PIN35、PIN36、PIN37進(jìn)行相線電流的采集。通過U13A還可以采集單側(cè)電池輸出平均電流與驅(qū)動(dòng)器3部件的母線電流，有PIN38、PIN39進(jìn)行采樣。

為了考慮到電控系統(tǒng)的安全性與可靠性，控制器1與驅(qū)動(dòng)器3通過緊密配合，針對(duì)整個(gè)電控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的監(jiān)控。工作狀態(tài)的監(jiān)控主要涉及幾個(gè)方面，控制器1中人機(jī)交互部分的工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)器3的工作狀態(tài)、動(dòng)力源的工作狀態(tài)，電池部件的工作狀態(tài)。

控制器1作為整個(gè)電控系統(tǒng)的核心，工作狀態(tài)監(jiān)控過程中，主要的職責(zé)有三點(diǎn)，一是通過語音模塊和顯示模塊向使用者提示故障，二是通過MCU進(jìn)行控制器1內(nèi)部模塊的檢測(cè)，三是控制器MCU模塊以通過CAN總線向各從屬部件發(fā)送心跳包的方式監(jiān)控從屬的工作狀態(tài)，每個(gè)從屬部件接收并回復(fù)心跳包，從屬設(shè)備通過MCU進(jìn)行自身內(nèi)部模塊的工作狀態(tài)監(jiān)控，控制器1通過心跳包的回復(fù)情況判斷從屬設(shè)備是否在線。驅(qū)動(dòng)器3屬于從屬部件之一。若控制器MCU模塊連續(xù)多個(gè)心跳包未接受到回復(fù)則提示該從屬部件故障并關(guān)斷該故障從屬部件的電源。

驅(qū)動(dòng)器3如果遇到驅(qū)動(dòng)部分中出現(xiàn)故障或者動(dòng)力源出現(xiàn)故障，將直接控制繼電器模塊斷開驅(qū)動(dòng)部分電源，并通過CAN總線上報(bào)控制器1。驅(qū)動(dòng)器3如果出現(xiàn)其他故障，導(dǎo)致無法和控制器1完成通信的，將由控制器1通過心跳包是否有回應(yīng)，判斷驅(qū)動(dòng)器3的狀態(tài)，具體的，控制器1，將以心跳包的形式，心跳包頻率在10HZ～10000HZ范圍內(nèi)，詢問各個(gè)連接于CAN總線上從屬部件的工作情況，各個(gè)從屬部件收集自身或是自身驅(qū)動(dòng)設(shè)備的工作狀態(tài)，以響應(yīng)心跳包的形式將信息通過CAN總線反饋至控制器1。如果從屬部件連續(xù)數(shù)個(gè)心跳包沒有響應(yīng)，控制器1可以認(rèn)定從屬部件出現(xiàn)異常，可以通過PIN4配合U4關(guān)斷從屬部件的電源，防止因?yàn)閺膶俨考霈F(xiàn)的異常而給電動(dòng)輪椅帶來不可控的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

控制器1一旦接收到來自從屬部件的異常匯報(bào)，或是控制器1檢測(cè)到自身的人機(jī)交互部分出現(xiàn)異常，或是控制器1連續(xù)多次沒有接收到來從屬部件的，將通過MCU驅(qū)動(dòng)U6為核心的顯示模塊，以及U8、U9為核心的語音模塊，顯示出相應(yīng)的異?；蚬收蠄D標(biāo)，發(fā)出相應(yīng)的異?；蚬收咸崾疽?，告知使用者當(dāng)前的異?；蚬收蠣顟B(tài)。

如圖27所示，列出了上述四種情況下，故障產(chǎn)生后控制器1及驅(qū)動(dòng)器3的應(yīng)對(duì)響應(yīng)流程。控制器1以及驅(qū)動(dòng)器3對(duì)于各個(gè)故障檢測(cè)的方法具體如下：

控制器1針對(duì)人機(jī)交互部分的工作狀態(tài)檢查，主要針對(duì)霍爾搖桿9部分以及按鍵部分。

如圖28為霍爾搖桿9故障檢測(cè)?；魻枔u桿9部分因?yàn)槠浠魻柼匦裕谑褂幂^長時(shí)間后，或是受到極強(qiáng)磁場(chǎng)近距離干擾(如電磁鐵靠近)，可能會(huì)對(duì)霍爾搖桿9的采樣值造成影響，造成電動(dòng)輪椅無法控制的運(yùn)動(dòng)。為了避免出現(xiàn)這一次情況，控制器1在第一次出廠開機(jī)檢驗(yàn)時(shí)，會(huì)對(duì)霍爾搖桿9的中位置進(jìn)行采樣，記錄為X_MID與Y_MID(如果霍爾搖桿9存在Z，則仍需采樣Z_MID),并寫入MCU的內(nèi)部FLASH中。以后每次開機(jī)時(shí)都會(huì)對(duì)霍爾搖桿9當(dāng)前狀態(tài)值與存儲(chǔ)的X_MID、Y_MID(Z_MID)進(jìn)行對(duì)比，如果當(dāng)前狀態(tài)值與存儲(chǔ)值差值在-A～+A范圍內(nèi)(A根據(jù)霍爾搖桿9的型號(hào)可為1～1000內(nèi)的值，A為12位AD下的采樣值，如果AD采樣精度發(fā)送變化，差值范圍將等比例變化)，則說明霍爾搖桿9正常，如果在范圍外，則說明霍爾搖桿9異常，需要進(jìn)行校準(zhǔn)或是更換?；魻枔u桿9出現(xiàn)異常時(shí)，MCU將屏蔽霍爾搖桿9，強(qiáng)制認(rèn)定霍爾搖桿9輸出值處于中位，保證電動(dòng)輪椅不產(chǎn)生任何異常運(yùn)動(dòng)，并持續(xù)監(jiān)測(cè)霍爾搖桿9，直至霍爾搖桿9采樣值恢復(fù)至誤差范圍內(nèi)，才會(huì)解除屏蔽。

如圖29為按鍵的故障檢測(cè)。按鍵部分主要有控制器MCU進(jìn)行直接檢測(cè)，如果按鍵持續(xù)處于按下狀態(tài)時(shí)間大于B秒(B為大于等于1的值，根據(jù)實(shí)際情況確定)，那么將認(rèn)定按鍵出現(xiàn)異常，將屏蔽按鍵的相應(yīng)功能，直至按鍵恢復(fù)釋放狀態(tài)后，解除屏蔽。

電池的工作狀態(tài)主要由控制器1進(jìn)行監(jiān)控。控制器1通過PIN27以及圖17的電量電測(cè)電路，采集得到當(dāng)前電池部件的電壓值BAT_A，由于直接采樣值會(huì)因?yàn)锳D采樣自身誤差以及電池在不同負(fù)載時(shí)電壓會(huì)有所波動(dòng)，BAT_A會(huì)跟隨以上兩點(diǎn)原因產(chǎn)生一定的波動(dòng)，如果直接將BAT_A的值輸出至顯示模塊，會(huì)給使用者來帶一定的困惑。為了提升用戶提檢驗(yàn)，我們采用一個(gè)濾波算法將BAT_A的值經(jīng)過濾波穩(wěn)定后再輸出至顯示模塊，控制器1采集電池的電壓值BAT_A經(jīng)公式(1)濾波穩(wěn)定后得到電壓輸出值BAT_OUT，控制器1根據(jù)電壓輸出值BAT_OUT計(jì)算并顯示電池的電量：

AGV_T為大于1的任意值，AVG_D為小于AGV_T大于0的任意值，AGV_T越大，AVG_D越接近1，對(duì)于BAT_A的變化抑制越強(qiáng)，輸出值越穩(wěn)定。

驅(qū)動(dòng)部件的工作狀態(tài)檢測(cè)主要是針對(duì)通過電流采樣來實(shí)現(xiàn)的。如圖30所示，驅(qū)動(dòng)器3對(duì)于驅(qū)動(dòng)模塊的檢驗(yàn)。在驅(qū)動(dòng)部件啟動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)各個(gè)半橋進(jìn)行檢測(cè)確保半橋器件工作正常。以圖22的半橋?yàn)槔?，令PIN33為高電平，通過PIN32輸出一個(gè)高電平脈沖，并利用PIN35對(duì)此路相電流進(jìn)行采樣，如果發(fā)現(xiàn)采樣電流較大，則說明V2損壞。令PIN32為低電平，PIN33輸出一個(gè)低電平脈沖，繼續(xù)利用PIN35對(duì)此路向電流進(jìn)行采樣，如果發(fā)現(xiàn)采樣電流較大，則說明V1損壞。

如圖31所示，為當(dāng)動(dòng)力源對(duì)于電機(jī)連接的檢測(cè)。為無刷電機(jī)時(shí)，可以通過讀取霍爾檢測(cè)模塊的信號(hào)值，來判斷無刷電機(jī)是否連接，如果PIN28、PIN29、PIN30讀取到的信號(hào)值都為0，則說明無刷電機(jī)未連接。當(dāng)有刷部件開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過PIN35、PIN36、PIN37針對(duì)三路相線進(jìn)行電流采樣，如果出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)相限工作，單電流較小，幾乎為0時(shí)，說明電機(jī)該相損壞或是該相線連接異常，將及時(shí)停止電機(jī)運(yùn)作。當(dāng)動(dòng)力源為有刷電機(jī)時(shí)，將通過驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)后，利用電流采樣模塊檢測(cè)相線電流來識(shí)別電機(jī)是否連接，如果，在驅(qū)動(dòng)部件開始驅(qū)動(dòng)后，電流采樣仍然很小，幾乎為0時(shí)，說明有刷電機(jī)未連接或連接出現(xiàn)異常。

如圖32所示，為驅(qū)動(dòng)器3對(duì)于動(dòng)力源的堵轉(zhuǎn)保護(hù)。同時(shí)，在動(dòng)力源正常工作時(shí)，電流采樣模塊通過PIN38引腳實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力源工作電流，當(dāng)工作電流持續(xù)C秒大于D安培時(shí)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊判斷動(dòng)力源為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，控制繼電器模塊關(guān)斷驅(qū)動(dòng)模塊的電源并通知控制器MCU模塊進(jìn)行提示；當(dāng)PIN38引腳檢測(cè)到工作電流大于E安培時(shí)，驅(qū)動(dòng)器MCU模塊判斷為動(dòng)力源為過流狀態(tài)，斷開繼電器模塊電源，激活制動(dòng)器，并通知控制器1進(jìn)行提示；其中C大于10，D大于1，E大于D。