專利名稱：一種智能平衡休閑車的制作方法
技術領域：
本實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)平臺電力驅動的坐式智能平衡休閑車。
背景技術：
目前兩輪智能平衡車已在市面上大量銷售，市場反應良好，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險；還有較長時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，同時也兼顧了安全性。然而目前現有的兩輪智能平衡車都是采用無刷直流電機(BLDC)驅動方案，這種驅動方案明顯存在以下幾個問題。1、動態響應慢，會產生控制間隙造成所謂空檔問題；2、低速時候效率過低，電機溫度升高；3、轉矩波動大，低速時候控制不夠平穩；4、系統平臺集成度還不高。
實用新型內容本實用新型針對以上缺點，提供了一種智能平衡休閑車，以達到車體更加平穩，動態響應更快，穩定性更高的目的。為實現上述目的，本實用新型采取下述技術方案來實現: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，設置于車體內的驅動系統以及車體前后安裝的安全輔助裝置，所述驅動系統包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器(DSP)控制模塊、功率驅動模塊和電機。進一步的，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制(PWM)輸出。優選的，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。作為優選的，所述功率驅動模塊采用NMOS集成電路封裝。作為優選的，所述電機為永磁同步電機。作為優選的，所述永磁同步電機采用混合式光電編碼器。總之，本實用新型的有益效果為:磁場定向控制(FOC)方案設計的一種電力驅動、且具有自我平衡能力的個人坐式休閑代步車。從而使得電機在低速的時候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩，動態響應更快，較好的解決了以上存在的問題，提高了產品的穩定性；進一步，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，可以實現靈活控制控制休閑車前進、后退和左右輪的原地轉向；進一步，DSP控制模塊采用多達18路的PWM輸出，可以同時驅動2路PMSM電機；進一步，DSP控制模塊采用PQFP-176封裝，提供豐富的IO 口，提高系統集成度；[0021 ] 進一步，所述功率驅動模塊采用驅動IC+NM0S方案，使得電機效率更高；進一步，所述電機為永磁同步電機，具有功率密度大，效率高，可靠性高等優點，使得平衡車動態響應迅速，低速時效率升高，控制平穩；進一步，所述永磁同步電機采用混合式光電編碼器精度高，提升產品的穩定性。
圖1是本實用新型智能平衡休閑車的驅動系統結構示意圖。圖2是本實用新型智能平衡休閑車的陀螺儀加速器傳感器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。—種基于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，設置于車體內的驅動系統以及車體前后安裝的安全輔助裝置。圖1是所述驅動系統的結構示意圖，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、功率驅動模塊3和電機4。其中陀螺儀加速度傳感器I為置于車體內的精密電子裝置，圖2是所述陀螺儀加速器傳感器的結構示意圖。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在系統中作為速度發生器，通過檢測人車重心偏離設定平衡點的角度，并把此角度值傳給DSP做處理，經過計算處理控制休閑車前進、后退。方向傳感器13和X軸陀螺儀11采集到左右轉彎的方向信號，通過DSP處理靈活控制左右輪的原地轉向。本實施例中，DSP控制模塊2的工作頻率為150M，可以快速有效的實現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，優選的，采用多達18路的PWM輸出，可以同時驅動2路PMSM電機。DSP控制模塊2采用自帶12bit ADC，轉換速度達80ns，可以實現系統高精度、高速度信號采集的要求。優選的，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
統集成度。本實施例中，DSP控制模塊2可以采用工業級的芯片，也可以采用汽車級的芯片，優選的，采用工業級的芯片，其工作溫度范圍為-4(Γ125度，可以提高系統的穩定性。功率驅動模塊3采用IC+NM0S封裝。本實施例中，電機4可以選擇各種適用的電機，優選的，采用永磁同步電機(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，可以提高系統的穩定性。FOC平臺智能平衡休閑車的運作原理主要是飛機平衡的原理，也就是車輛本身的自動平衡能力(電子自衡系統)。以內置的精密電子陀螺儀來判斷車身所處的姿勢狀態，通過精密且高速的中央微處理器計算出適當的指令產生PWM，控制功率管開關驅動電機來做到平衡的效果。電力驅動采用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作為指令發生器，通過主控電路控制功率驅動電路來驅動左右電機運行，并用指示燈顯示平衡車當前的狀態。綜上所述，本實用新型中，智能平衡休閑車是一種利用磁場定向控制(FOC)方案設計，采用電力驅動具有自我平衡能力的個人坐式休閑代步車，電機在低速的時候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩，動態響應更快，系統平臺集成度高，產品穩定性高。雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，但本實用新型并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本實用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求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，設置于車體內的驅動系統以及車體前后安裝的安全輔助裝置，其特征在于，所述驅動系統包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器控制模塊、功率驅動模塊和電機。
2.根據權利要求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.根據權利要求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制輸出。
4.根據權利要求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路的脈沖寬度調制輸出。
5.根據權利要求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.根據權利要求3所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述功率驅動模塊采用NMOS集成電路封裝。
7.根據權利要求1所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述電機為永磁同步電機。
8.根據權利要求7所述的智能平衡休閑車，其特征在于，所述永磁同步電機采用混合式光電編碼器。
專利摘要本實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，設置于車體內的驅動系統以及車體前后安裝的安全輔助裝置，其特征在于，所述驅動系統包括陀螺儀加速度傳感器、中央微處理器控制模塊、功率驅動模塊和電機。本智能平衡休閑車采用磁場定向控制(FOC)方案設計使得電機在低速的時候效率更高，力矩的波動小，車體更加平穩，系統平臺集成性更強，動態響應更快，提高了產品的穩定性。
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 優先權日2013年1月8日
發明者應放天, 顏俊, 葉衛富, 徐宗霖 申請人:杭州億腦智能科技有限公司