專利名稱：一種智能平衡休閑車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能平衡休閑車，尤其涉及一種基于磁場定向控制(FOC)平臺電力驅(qū)動的坐式智能平衡休閑車。
背景技術(shù)：
目前兩輪智能平衡車已在市面上大量銷售，市場反應(yīng)良好，但市面上的以站立騎行為主，站立騎行由于人的重心高，存在比較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；還有較長時(shí)間的站立容易造成人的疲勞，所以坐著騎行的智能休閑平衡車有效解決了上述問題。在保證兩輪智能平衡車新穎的駕駛方式和靈活性前提下，同時(shí)也兼顧了安全性。然而目前現(xiàn)有的兩輪智能平衡車都是采用無刷直流電機(jī)(BLDC)驅(qū)動方案，這種驅(qū)動方案明顯存在以下幾個(gè)問題。1、動態(tài)響應(yīng)慢，會產(chǎn)生控制間隙造成所謂空檔問題；2、低速時(shí)候效率過低，電機(jī)溫度升高；3、轉(zhuǎn)矩波動大，低速時(shí)候控制不夠平穩(wěn)；4、系統(tǒng)平臺集成度還不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對以上缺點(diǎn)，提供了一種智能平衡休閑車，以達(dá)到車體更加平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)更快，穩(wěn)定性更高的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種智能平衡休閑車，包括車體、用于騎乘者乘坐的承載裝置、安裝于承載裝置上的行走裝置、安裝于承載裝置下方的底盤，設(shè)置于車體內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)以及車體前后安裝的安全輔助裝置，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器(DSP)控制模塊、功率驅(qū)動模塊和電機(jī)。進(jìn)一步的，陀螺儀加速度傳感器包括陀螺儀、加速度傳感器和方向傳感器。進(jìn)一步，所述中央微處理器控制模塊采用12路、16路、18路中的任意一種的脈沖寬度調(diào)制(PWM)輸出。優(yōu)選的，所述中央微處理器控制模塊采用18路的PWM輸出。作為優(yōu)選的，所述中央微處理器控制模塊采用塑料方塊平面(PQFP) 176封裝。作為優(yōu)選的，所述功率驅(qū)動模塊采用NMOS集成電路封裝。作為優(yōu)選的，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)。作為優(yōu)選的，所述永磁同步電機(jī)采用混合式光電編碼器?？傊緦?shí)用新型的有益效果為:磁場定向控制(FOC)方案設(shè)計(jì)的一種電力驅(qū)動、且具有自我平衡能力的個(gè)人坐式休閑代步車。從而使得電機(jī)在低速的時(shí)候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)更快，較好的解決了以上存在的問題，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性；進(jìn)一步，陀螺儀加速度傳感器包括陀螺儀、加速度傳感器和方向傳感器，可以實(shí)現(xiàn)靈活控制控制休閑車前進(jìn)、后退和左右輪的原地轉(zhuǎn)向；進(jìn)一步，DSP控制模塊采用多達(dá)18路的PWM輸出，可以同時(shí)驅(qū)動2路PMSM電機(jī)；進(jìn)一步，DSP控制模塊采用PQFP-176封裝，提供豐富的IO 口，提高系統(tǒng)集成度；[0021 ] 進(jìn)一步，所述功率驅(qū)動模塊采用驅(qū)動IC+NM0S方案，使得電機(jī)效率更高；進(jìn)一步，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)，具有功率密度大，效率高，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，使得平衡車動態(tài)響應(yīng)迅速，低速時(shí)效率升高，控制平穩(wěn)；進(jìn)一步，所述永磁同步電機(jī)采用混合式光電編碼器精度高，提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

圖1是本實(shí)用新型智能平衡休閑車的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型智能平衡休閑車的陀螺儀加速器傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述?！N基于FOC平臺的智能平衡休閑車，包括車體、用于騎乘者乘坐的承載裝置、安裝于承載裝置上的行走裝置、安裝于承載裝置下方的底盤，設(shè)置于車體內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)以及車體前后安裝的安全輔助裝置。圖1是所述驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，包括陀螺儀加速度傳感器1、中央微處理器(DSP)控制模塊2、功率驅(qū)動模塊3和電機(jī)4。其中陀螺儀加速度傳感器I為置于車體內(nèi)的精密電子裝置，圖2是所述陀螺儀加速器傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖2可 以看出其具體包括陀螺儀11、加速度傳感器12和方向傳感器13。Y軸陀螺儀11和加速度傳感器12在系統(tǒng)中作為速度發(fā)生器，通過檢測人車重心偏離設(shè)定平衡點(diǎn)的角度，并把此角度值傳給DSP做處理，經(jīng)過計(jì)算處理控制休閑車前進(jìn)、后退。方向傳感器13和X軸陀螺儀11采集到左右轉(zhuǎn)彎的方向信號，通過DSP處理靈活控制左右輪的原地轉(zhuǎn)向。本實(shí)施例中，DSP控制模塊2的工作頻率為150M，可以快速有效的實(shí)現(xiàn)PMSM FOC的控制算法。DSP控制模塊2可以多用12路、16路或18路的PWM輸出，優(yōu)選的，采用多達(dá)18路的PWM輸出，可以同時(shí)驅(qū)動2路PMSM電機(jī)。DSP控制模塊2采用自帶12bit ADC，轉(zhuǎn)換速度達(dá)80ns，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高精度、高速度信號采集的要求。優(yōu)選的，所述DSP控制模塊2采用PQFP-176封裝，提供豐富的IO 口，從而提高系
統(tǒng)集成度。本實(shí)施例中，DSP控制模塊2可以采用工業(yè)級的芯片，也可以采用汽車級的芯片，優(yōu)選的，采用工業(yè)級的芯片，其工作溫度范圍為-4(Γ125度，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。功率驅(qū)動模塊3采用IC+NM0S封裝。本實(shí)施例中，電機(jī)4可以選擇各種適用的電機(jī)，優(yōu)選的，采用永磁同步電機(jī)(PMSM)，其中PMSM采用混合光電編碼器方案，即采用光電編碼器+UVW霍爾的方案，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。FOC平臺智能平衡休閑車的運(yùn)作原理主要是飛機(jī)平衡的原理，也就是車輛本身的自動平衡能力(電子自衡系統(tǒng))。以內(nèi)置的精密電子陀螺儀來判斷車身所處的姿勢狀態(tài)，通過精密且高速的中央微處理器計(jì)算出適當(dāng)?shù)闹噶町a(chǎn)生PWM，控制功率管開關(guān)驅(qū)動電機(jī)來做到平衡的效果。電力驅(qū)動采用TI DSP TMS320F28335芯片搭建主控平臺，以陀螺儀11、加速度傳感器12和方向傳感器13作為指令發(fā)生器，通過主控電路控制功率驅(qū)動電路來驅(qū)動左右電機(jī)運(yùn)行，并用指示燈顯示平衡車當(dāng)前的狀態(tài)。綜上所述，本實(shí)用新型中，智能平衡休閑車是一種利用磁場定向控制(FOC)方案設(shè)計(jì)，采用電力驅(qū)動具有自我平衡能力的個(gè)人坐式休閑代步車，電機(jī)在低速的時(shí)候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)更快，系統(tǒng)平臺集成度高，產(chǎn)品穩(wěn)定性高。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例披露如上，但本實(shí)用新型并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種智能平衡休閑車，包括車體、用于騎乘者乘坐的承載裝置、安裝于承載裝置上的行走裝置、安裝于承載裝置下方的底盤，設(shè)置于車體內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)以及車體前后安裝的安全輔助裝置，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器控制模塊、功率驅(qū)動模塊和電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述陀螺儀加速度傳感器包括陀螺儀、加速度傳感器和方向傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述中央微處理器控制模塊采用12路、16路、18路中任意一種的脈沖寬度調(diào)制輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述中央微處理器控制模塊采用18路的脈沖寬度調(diào)制輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述中央微處理器控制模塊采用PQFP176封裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述功率驅(qū)動模塊采用NMOS集成電路封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述永磁同步電機(jī)采用混合式光電編碼器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種智能平衡休閑車，包括車體、用于騎乘者乘坐的承載裝置、安裝于承載裝置上的行走裝置、安裝于承載裝置下方的底盤，設(shè)置于車體內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)以及車體前后安裝的安全輔助裝置，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器控制模塊、功率驅(qū)動模塊和電機(jī)。本智能平衡休閑車采用磁場定向控制(FOC)方案設(shè)計(jì)使得電機(jī)在低速的時(shí)候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩(wěn)，系統(tǒng)平臺集成性更強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)更快，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
文檔編號B60L15/00GK203032411SQ201320007669
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者應(yīng)放天, 顏俊, 葉衛(wèi)富, 徐宗霖 申請人:杭州億腦智能科技有限公司