电动自平衡独轮车控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电动自平衡车技术领域，具体涉及一种电动自平衡独轮车控制系统，包括控制电路，用于驱动电机的电机矢量驱动电路，所述控制电路的一输出端与电机矢量驱动电路的驱动信号输入端连接，电机矢量驱动电路的输出端连接电机，以及与控制电路的一信号输入端连接的车体姿态传感器，和检测电机电流并与控制电路的采样输入端连接的电机电流采样电路，以及为进入系统、电机的电压进行转换的DC/DC转换电路。本实用新型专利技术采用控制电路，实现了电动独轮车的自平衡控制，电机的超静音工作，通过电机的磁场定向控制实现电机效率的最大化，提高了续航里程，增加了电机转矩。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及电动自平衡车
，具体涉及一种电动自平衡独轮车控制系统，包括控制电路，用于驱动电机的电机矢量驱动电路，所述控制电路的一输出端与电机矢量驱动电路的驱动信号输入端连接，电机矢量驱动电路的输出端连接电机，以及与控制电路的一信号输入端连接的车体姿态传感器，和检测电机电流并与控制电路的采样输入端连接的电机电流采样电路，以及为进入系统、电机的电压进行转换的DC/DC转换电路。本技术采用控制电路，实现了电动独轮车的自平衡控制，电机的超静音工作，通过电机的磁场定向控制实现电机效率的最大化，提高了续航里程，增加了电机转矩。【专利说明】电动自平衡独轮车控制系统
本技术涉及电动自平衡车
，具体涉及一种电动自平衡独轮车控制系统。
技术介绍
电动独轮车是一种电力驱动、具有自我平衡能力的交通工具。在社会飞速发展的今天，交通拥堵也成了最终现象，一款时尚的电动独轮车，让您享受穿梭于闹市的轻松与快乐。电动独轮车代替自行车和电动车作为交通工具是时尚潮流的发展。电动独轮车适于每日通勤使用或者周末时作为一项休闲运动，由陀螺仪传感器控制平衡，1000瓦特的电动机驱动，可以获得很好的动力，速度在20KM/H左右，在保证安全的同时兼顾到行车速度。由于其采用独轮设计，其驱动独轮电机工作的驱动及控制系统，便更需要稳定，而现有技术中的驱动控制系统不够稳定；另外，虽然独轮车速度不快，但是由于其电池供电的局限性(电量用完而停止供电)，且使用者不能方便的观察到电池电量的使用情况，因而在其电量缺失时，使用者仍在不知情的情况下，继续行驶，这样给使用者的安全带来的危害。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供一种电动自平衡独轮车控制系统，其采用控制电路，实现了电动独轮车的自平衡控制，电机的超静音工作，通过电机的磁场定向控制实现电机效率的最大化，提高了续航里程，增加了电机转矩。 实现本技术的技术方案如下: 电动自平衡独轮车控制系统，包括控制电路，用于驱动电机的电机矢量驱动电路，所述控制电路的一输出端与电机矢量驱动电路的驱动信号输入端连接，电机矢量驱动电路的输出端连接电机，以及与控制电路的一信号输入端连接的车体姿态传感器，和检测电机电流并与控制电路的采样输入端连接的电机电流采样电路，以及为进入系统、电机的电压进行转换的DC/DC转换电路。 所述控制电路的信号出端连接有声光提示电路，其包括电源指示电路、电池电量指示电路以及在电池电量耗尽前用于发出声音提示的发声电路。 所述电源指示电路、电池电量指示电路均包括通过第一限流电阻与控制电路连接的三极管，其中，三极管的集电极与第一限流电阻连接，基极通过第二限流电阻连接有发光LED,发射极接地； 所述发声电路包括与控制电路连接的二极管、三极管，并接于三极管发射极、基极之间的第三限流电阻，连接三极管基极的第四限流电阻，以及与第四限流电阻连接的发声器。 所述电机电流采用电路包括与电机矢量驱动电路依次串接的第五电阻、第六电阻，以及运算放大器，运算放大器的正相输入端连接第六电阻且并接有第七电阻，运算放大器的反相输入端并接有第八电阻、第九电阻，第九电阻与运算放大器的输出端连接并连于控制电路，第八电阻与电机矢量驱动电路连接，在运算放大器的反相输入端与正相输入端之间连接有二极管，其二极管的正极连接运算放大器的正相输入端，负极连接运算放大器的反相输入端。 还包括对独轮车电池进行管理的电池管理电路，电池管理电路输出端连接的电机矢量驱动电路、控制电路，所述电池管理电路包括与电池连接的均衡充电电路，与均衡充电电路连接的电压电流检测器，以及与电压电流检测器连接的光耦隔离电路，所述光耦隔离电路的输出端与控制电路相连，以及连接电池、电压电流检测器的充电驱动电路。 所述均衡充电电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻以及三极管，第十电阻一端与电池连接，另一端与三极管的集电极连接，三极管的发射极通过第十一电阻与电压电流检测器连接，三极管的基极通过第十二电阻与电压电流检测器连接。 所述电压电流检测器为芯片SH367004。 所述控制电路为型号STM32F103C6T6或者STM32F103C8T6的芯片。 采用了上述方案，通过电机矢量驱动电路对电机电流进行处理，电机电流采样电路对电机的三相电流进行采样，直流母线电流的采样，以及对进入系统及电机的DC/DC转换稳压处理，车体姿态传感器来让车体前后实现自动平衡，本技术实现了电动独轮车的自平衡控制，电机的超静音工作，通过电机的磁场定向控制实现电机效率的最大化，提高了续航里程，增加了电机转矩，另外通过电池管理电路和电机矢量驱动电路一体化的设计(设计于一块电路板上)，节省了制造成本，电路板的占用空间少，同时也实现了电源管理和电机驱动的协调工作，当电池电力耗尽时，电池管理电路会发送信号给控制电路，控制电路会通过声光提示电路通知用户赶快下车，然后几十秒之后系统会断电，这样就解决了平衡车电力耗尽时突然断电的情况，大大提高独轮平衡车的安全性。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的控制原理示意图； 图2为本技术中DC/DC转换电路的电路图； 图3为本技术中电机矢量驱动电路的电路图； 图4为本技术中车体姿态传感器的电路图； 图5为本技术中电机电流采用电路的电路图； 图6为本技术中控制电路的示意图； 图7为本技术中声光提示电路的电路图； 图8为本技术中电池管理电路的电路图； 图9为本技术中的过流保护电路； 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本技术进一步说明。 参见图1，电动自平衡独轮车控制系统，包括控制电路1，用于驱动电机的电机矢量驱动电路2,控制电路I的一输出端与电机矢量驱动电路2的驱动信号输入端连接，电机矢量驱动电路的输出端连接电机，以及与控制电路的一信号输入端连接的车体姿态传感器3，和检测电机电流并与控制电路的采样输入端连接的电机电流采样电路4，以及为进入系统、电机的电压进行转换的DC/DC转换电路5。其中，控制电路为型号STM32F103C6T6或者STM32F103C8T6的芯片，该芯片内部集成32位CPU，ROM, RAM,电机控制模块，IIC接口，定时器等，计算处理数据能力强大，为整个系统数据处理中心。 参见图1、6、7，控制电路I的信号出端连接有声光提示电路6，其包括电源指示电路601、电池电量指示电路602以及在电池电量耗尽前用于发出声音提示的发声电路603。其中，电源指示电路、电池电量指示电路均包括通过第一限流电阻Rl与控制电路连接的三极管Q，其中，三极管的集电极与第一限流电阻连接，基极通过第二限流电阻R2连接有发光LED,发射极接地；发声电路包括与控制电路连接的二极管D7、三极管Ql，并接于三极管发射极、基极之间的第三限流电阻R48，连接三极管基极的第四限流电阻R49，以及与第四限流电阻连接的发声器。这里采用高亮度的红色LED指示，发声器提示采用蜂鸣器，并采用简单的NPN三极管和限流电阻来驱动，电路简洁稳定可靠。 参见图1、5，电机电流采用电路4包括与电机矢量驱动电路依次串接的第五电阻R5、第六电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动自平衡独轮车控制系统，其特征在于，包括控制电路，用于驱动电机的电机矢量驱动电路，所述控制电路的一输出端与电机矢量驱动电路的驱动信号输入端连接，电机矢量驱动电路的输出端连接电机，以及与控制电路的一信号输入端连接的车体姿态传感器，和检测电机电流并与控制电路的采样输入端连接的电机电流采样电路，以及为进入系统、电机的电压进行转换的DC/DC转换电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卜涛，
申请(专利权)人：卜涛，
类型：新型
国别省市：江苏;32