用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统及方法，其中控制系统包括车载端装置和可视多媒体控制装置；车载端装置包括第一控制模块、第一无线传输模块、右轮毂电机驱动模块、左轮毂电机驱动模块、姿态检测模块、脚踏检测模块和转向检测模块；可视多媒体控制装置包括第二控制模块、第二无线传输模块、触摸屏和数据存储模块；触摸屏用于接收电动平衡车启动密码、多媒体播放控制信号以及显示电动平衡车运行状态信息；车载端装置和可视多媒体控制装置之间通过第一无线传输模块和第二无线传输模块进行信息交互，能够提高电动平衡车的安全性和驱动性能。

【技术实现步骤摘要】
用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统及方法
本专利技术涉及电动车
，具体地说涉及一种用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统及方法。
技术介绍
电动平衡车主要是基于车体内部陀螺仪和加速度传感器所检测到的车体姿态变化，在动态稳定原理基础上通过电机驱动来实现车体运动中的平衡。目前的电动平衡车的控制系统主要涉及到车载端控制这类单端控制系统，例如，公开号为“CN102874356A”的中国专利技术专利中公开了一种双轮自平衡车辆控制系统，涉及到平衡车控制系统组成，是一种单端控制系统，当人远离平衡车时，无法获知平衡车的运行状态，即使被盗也无法获知，所以其安全性差。另外，目前大多数电动平衡车中采用的是非轮毂电机，然而非轮毂电机式的电动平衡车的控制系统往往存在驱动效率低、性能差、电路复杂、成本高的问题。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的上述问题，提出一种具有良好安全性和驱动性能的用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统及方法。本专利技术的一种用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统，包括车载端装置和可视多媒体控制装置；所述车载端装置包括第一控制模块、第一无线传输模块、右轮毂电机驱动模块、左轮毂电机驱动模块、姿态检测模块、脚踏检测模块和转向检测模块；所述第一控制模块分别与第一无线传输模块、右轮毂电机驱动模块、左轮毂电机驱动模块、姿态检测模块、脚踏检测模块和转向检测模块连接；所述可视多媒体控制装置包括第二控制模块、第二无线传输模块、触摸屏和第一数据存储模块；所述第二控制模块分别与第二无线传输模块、触摸屏和第一数据存储模块连接；所述触摸屏用于接收电动平衡车启动密码，多媒体播放控制信号，以及显示电动平衡车运行状态信息；所述车载端装置和可视多媒体控制装置之间通过所述第一无线传输模块和所述第二无线传输模块进行信息交互。优选地，所述第一无线传输模块和所述第二无线传输模块均能采用WIFI无线传输模块、GSM无线传输模块、CDMA无线传输模块、红外无线传输模块或Zigbee无线传输模块来实现。优选地，所述右轮毂电机驱动模块和左轮毂电机驱动模块均包括轮毂电机驱动电路、霍尔转子位置检测电路和反电动势转子位置检测电路。优选地，所述轮毂电机驱动电路包括U相驱动电路、V相驱动电路和W相驱动电路；所述U相驱动电路包括第一光电耦合器、第一MOS管驱动芯片、第一MOS管和第二MOS管；第一光电耦合器的输出端与第一MOS管驱动芯片的输入端连接，第一MOS管驱动芯片的输出端分别与第一MOS管和第二MOS管的栅极连接，第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极连接后与轮毂电机定子绕组的U相连接，第一MOS管的漏极与电源端连接，第二MOS管的源极接地；所述V相驱动电路包括第二光电耦合器、第二MOS管驱动芯片、第三MOS管和第四MOS管；第二光电耦合器的输出端与第二MOS管驱动芯片的输入端连接，第二MOS管驱动芯片的输出端分别与第三MOS管和第四MOS管的栅极连接，第三MOS管的源极与第四MOS管的漏极连接后与轮毂电机定子绕组的V相连接，第三MOS管的漏极与电源端连接，第四MOS管的源极接地；所述W相驱动电路包括第三光电耦合器、第三MOS管驱动芯片、第五MOS管和第六MOS管；第三光电耦合器的输出端与第三MOS管驱动芯片的输入端连接，第三MOS管驱动芯片的输出端分别与第五MOS管和第六MOS管的栅极连接，第五MOS管的源极与第六MOS管的漏极连接后与轮毂电机定子绕组的W相连接，第五MOS管的漏极与电源端连接，第六MOS管的源极接地；所述第一光电耦合器、第二光电耦合器和第三光电耦合器的输入端分别与第一控制模块的输出端连接；所述霍尔转子位置检测电路包括霍尔位置传感器，霍尔位置传感器与第一控制模块连接；所述反电动势转子位置检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容和第三电容；第一电阻的一端与第一控制模块连接，另一端与第二电阻的一端连接；第二电阻的另一端与轮毂电机定子绕组的U相连接；第三电阻和第一电容并联后跨接在第二电阻的一端与电源端之间；第四电阻的一端与第一控制模块连接，另一端与第五电阻的一端连接；第五电阻的另一端与轮毂电机定子绕组的V相连接；第六电阻和第二电容并联后跨接在第五电阻的一端与电源端之间；第七电阻的一端与第一控制模块连接，另一端与第八电阻的一端连接；第八电阻的另一端与轮毂电机定子绕组的W相连接；第九电阻和第三电容并联后跨接在第八电阻的一端与电源端之间。优选地，所述姿态检测模块包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计和陀螺仪分别与第一控制模块连接。优选地，所述脚踏检测模块包括压力传感器，所述压力传感器与第一控制模块连接。优选地，所述转向检测模块包括转向电位器，所述转向电位器与第一控制模块连接。优选地，所述车载端装置还包括音频解码模块、第二数据存储模块和扬声器；所述音频解码模块与第一无线传输模块连接，所述第二数据存储模块和扬声器分别与音频解码模块连接。优选地，所述车载端装置还包括前照明灯模块和后指示灯模块，所述前照明灯模块和后指示灯模块分别与第一控制模块连接。本专利技术的一种对用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统进行控制的方法，包括以下步骤：电动平衡车远程启动控制步骤；第一控制模块判断是否检测到脚踏检测模块输出的脚踏信号；若检测到，则进行电动平衡车倾角直行控制步骤；第一控制模块获取电动平衡车的运行状态信息，控制第一无线传输模块将该运行状态信息发送出去；第二控制模块控制第二无线传输模块接收该运行状态信息，并控制触摸屏对该运行状态信息进行显示；若没有检测到，则第一控制模块控制电动平衡车的左轮毂电机和右轮毂电机停转。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术的控制系统及方法通过车载端装置的第一无线传输模块和可视多媒体控制装置的第二无线传输模块、触摸屏等，能够将平衡车的运行状态通过触摸屏等进行显示和控制，实现了平衡车的可视多媒体控制，并且可实现电动平衡车的远程密码启动控制，为电动平衡车提供了密码保护，从而提高了电动平衡车的安全性。通过设置左轮毂电机驱动模块和右轮毂电机驱动模块实现了对轮毂电机式电动平衡车的控制，能够提高电动平衡车的驱动、控制性能，改善了电动平衡车的驾驶性能。本控制系统及方法通过设置U相驱动电路、V相驱动电路和W相驱动电路的能够实现对轮毂电机的驱动控制，从而实现对轮毂电机式电动平衡车的控制，并改善了电动平衡车的驱动、控制性能。由于电动平衡车对电机工作性能有较高要求，任何情况下，电机工作失误都会威胁驾驶安全。而霍尔位置传感器作为独立的信号传感元件，长时间工作或恶劣条件下都存在失效的可能，这将会导致转子位置判断失效。本控制系统及方法中通过霍尔转子位置检测电路和反电动势转子位置检测电路，构成了一种复合式的轮毂电机位置检测电路，分别对霍尔位置信号和反电动势信号进行检测，第一控制模块能够采集霍尔位置信号，并对霍尔真值进行判断，当霍尔真值为0时，即判断霍尔位置传感器失效，再通过采集反电动势信号，将反电动势信号作为轮毂电机位置的判断依据，可有效避免轮毂电机正常运行下因霍尔位置传感器失效而导致的电机停转问题，从而提升轮毂电机运转可靠性及稳定性。本控制系统及方法通过加速度计和陀螺仪对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统，其特征在于，包括车载端装置(10)和可视多媒体控制装置(20)；所述车载端装置(10)包括第一控制模块(101)、第一无线传输模块(102)、右轮毂电机驱动模块(103)、左轮毂电机驱动模块(104)、姿态检测模块(105)、脚踏检测模块(106)和转向检测模块(107)；所述第一控制模块(101)分别与第一无线传输模块(102)、右轮毂电机驱动模块(103)、左轮毂电机驱动模块(104)、姿态检测模块(105)、脚踏检测模块(106)和转向检测模块(107)连接；所述可视多媒体控制装置(20)包括第二控制模块(201)、第二无线传输模块(202)、触摸屏(203)和第一数据存储模块(204)；所述第二控制模块(201)分别与第二无线传输模块(202)、触摸屏(203)和第一数据存储模块(204)连接；所述触摸屏(203)用于接收电动平衡车启动密码、多媒体播放控制信号以及显示电动平衡车运行状态信息；所述车载端装置(10)和可视多媒体控制装置(20)之间通过所述第一无线传输模块(102)和所述第二无线传输模块(202)进行信息交互。

【技术特征摘要】
1.一种用于轮毂电机式电动平衡车的控制系统，其特征在于，包括车载端装置(10)和可视多媒体控制装置(20)；所述车载端装置(10)包括第一控制模块(101)、第一无线传输模块(102)、右轮毂电机驱动模块(103)、左轮毂电机驱动模块(104)、姿态检测模块(105)、脚踏检测模块(106)和转向检测模块(107)；所述第一控制模块(101)分别与第一无线传输模块(102)、右轮毂电机驱动模块(103)、左轮毂电机驱动模块(104)、姿态检测模块(105)、脚踏检测模块(106)和转向检测模块(107)连接；所述可视多媒体控制装置(20)包括第二控制模块(201)、第二无线传输模块(202)、触摸屏(203)和第一数据存储模块(204)；所述第二控制模块(201)分别与第二无线传输模块(202)、触摸屏(203)和第一数据存储模块(204)连接；所述触摸屏(203)用于接收电动平衡车启动密码、多媒体播放控制信号以及显示电动平衡车运行状态信息；所述车载端装置(10)和可视多媒体控制装置(20)之间通过所述第一无线传输模块(102)和所述第二无线传输模块(202)进行信息交互。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一无线传输模块(102)和所述第二无线传输模块(202)均能采用WIFI无线传输模块、GSM无线传输模块、CDMA无线传输模块、红外无线传输模块或Zigbee无线传输模块来实现。3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述右轮毂电机驱动模块(103)和左轮毂电机驱动模块(104)均包括轮毂电机驱动电路(31)、霍尔转子位置检测电路(32)和反电动势转子位置检测电路(33)。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动电路(31)包括U相驱动电路、V相驱动电路和W相驱动电路；所述U相驱动电路包括第一光电耦合器(301)、第一MOS管驱动芯片(302)、第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)；第一光电耦合器(301)的输出端与第一MOS管驱动芯片(302)的输入端连接，第一MOS管驱动芯片(302)的输出端分别与第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)的栅极连接，第一MOS管(M1)的源极与第二MOS管(M2)的漏极连接后与轮毂电机定子绕组的U相连接，第一MOS管(M1)的漏极与电源端连接，第二MOS管(M2)的源极接地；所述V相驱动电路包括第二光电耦合器(303)、第二MOS管驱动芯片(304)、第三MOS管(M3)和第四MOS管(M4)；第二光电耦合器(303)的输出端与第二MOS管驱动芯片(304)的输入端连接，第二MOS管驱动芯片(304)的输出端分别与第三MOS管(M3)和第四MOS管(M4)的栅极连接，第三MOS管(M3)的源极与第四MOS管(M4)的漏极连接后与轮毂电机定子绕组的V相连接，第三MOS管(M3)的漏极与电源端连接，第四MOS管(M4)的源极接地；所述W相驱动电路包括第三光电耦合器(305)、第三MOS管驱动芯片(306)、第五MOS管(M5)和第六MOS管(M6)；第三光电耦合器(305)的输出端与第三MOS管驱动芯片(306)的输入端连接，第三MOS管驱动芯片(306)的输出端分别与第五MOS管(M5)和第六MOS管(M6)的栅极连接，第五MOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明新，江亚峰，卞俊，申燚，华晓彬，赵荣，王彬彬，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32