陀螺电控增稳的纯电动车辆.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：陀螺电控增稳的纯电动车辆电动车辆的发展方向是节能、环保；传统的电动车辆采用内燃机汽车的基本结构仅仅将驱动设备换成电机与电池组这种做法使电动汽车的重量增加成本过高；从能量转换的角度来看其能量消耗的降低并不明显。虽然电力驱动的效率较高但是考虑到电池的充放电效率等等因素传统电动车辆的节能增益是有限的；只有采用全新的车辆结构大幅度减轻车辆结构重量才能大幅度降低能耗节省电池成本；基于“硅微机械”陀螺技术采用“随控布局”概念以全面电子控制和电传操纵实现车辆行驶稳性与操纵灵活性在更高层次上的统一结合稀土永磁无刷动力电机与高能效锂电池的最新发展成果轻型乘用车领域即将迎来一场革命！两轮电子增稳自平衡车这是一种同轴并行两轮电动小车通过电子控制使该车无须人力可以自动保持平衡和保持前进方向。行驶时乘员站立在车轴部位的踏板上乘员主动向前倾斜身体小车即向前行驶；向后倾即可制动或后退。行驶中乘员无须分神掌握平衡双手可以自由动作。该车采用左右两个各自带有无刷轮毂电机的车轮由电子线路控制两轮独立驱动以电池提供能源采用固体微机械陀螺传感器和地磁场传感器来感测车辆姿态。如图可见这种并行两轮车其重心在支点之上因此它的结构是“静不稳定”的由于采用了“陀螺电控增稳”技术通过内部的MEMS微机械陀螺传感器检测重心变化由车轮上的轮毂电机输出矫正力矩从而保持车身平衡；只要操作者身体前倾整车自然加速前行身体后倾整车立即减速直到停止；整个电子控制组件重量不足1公斤而省去了传统电动自行车或摩托车所必须的支撑和转向机构因此重量很轻但是它具有同样的行驶速度和更好的稳定性行驶中操作者完全不需要分神去主动保持平衡大大减轻了人员的精神负担和体力消耗；这种2轮车操纵十分灵活可以原地转弯占地面积小可以驶入电梯、房间上自动扶梯；是十分方便的代步工具；基本技术指标：载重----150kg最大速度—35KM/H转弯半径—原地转弯爬坡度--->40度电池—36V10AH一次充电行驶距离30km结构及原理说明该车控制电路由主陀螺控制板转向手柄电路左、右轮电机驱动器组成。主陀螺控制板上有中央处理计算机MCU、一组垂直方向的固体角速度传感器、一组水平方向的固体角速度传感器一个三轴向加速度传感器和一个三轴向地磁场传感器；当车身倾斜时垂直方向的角速度传感器会发出一个角速度信号中央处理计算机接收这一信号通过比例积分运算产生一个矫正控制信号发送给无刷电机驱动器使电机和车轮产生反方向的矫正力矩令车身恢复平衡这一过程在20毫秒内完成。在前进过程中由于道路状况变化行驶方向会产生偏差水平方向的角速度传感器检测到行驶方向变化时输出角度偏差信号计算机据此计算出矫正信号控制无刷电机驱动器使左右车轮差动从而修正行驶方向；地磁场传感器检测空间方向的地球磁场磁通分量得到三维方向的角度信息这一角度信息精度可达到5度该角度信息精度不足以做运动控制但是具有长期稳定性；由于固体角速度传感器会由于温度变化产生固有的“漂移”现象使得累计角度信息不准确因此MCU需要通过地磁场传感器获得绝对方向信息以校正角速度传感器的“漂移”避免累积误差；三轴向加速度传感器检测车身在各个方向的加速度以避免剧烈地倾斜、旋转或加减速运动万一单侧车轮失去控制或失去角度信号这一机制用于令车身平稳地停止。其中重力加速度的方向也用来校正角速度传感器的累积角度误差；转向手柄是一个活动把手乘员向左右方向转动把手主控电路通过手柄内的霍尔传感器检测其转动获得转向信号从而控制左右车轮差动改变行驶方向。左驱动轮右驱动轮前进方向电池蹋板无刷电机驱动电路无刷电机驱动电路主轴转向手柄主控制电路板水平方向角速度传感器垂直方向角速度传感器车辆整体结构四轮驱动的陀螺电控增稳电动车一种全新结构的轻乘用车四组车轮都具有内置动力电机采用全电驱动和电传操纵利用基于“硅微机械陀螺”的计算机电子控制电路保持行驶方向和姿态稳定舍弃所有机械联轴传动及机械助力转向机构；由于省去了内燃机和减速传动机构省去了传动轴和差速联动装置采用高能积比的稀土永磁无刷电机和磷酸铁锂电池空车质量小于150KG全车整备质量可控制在300KG以下；因使用一体化无刷轮毂电机没有减速换挡联轴等传动环节造成的能量损失驱动效率高达85%以5KW最高功率可达到80KM时速；以45km时速行驶采用48V120AH电池（电池重50kg）可达到150KM续航距离。结构特点：四组独立驱动的稀土永磁无刷轮毂电机完全独立驱动高机动性高通过能力可原地转向；刚性车桥无传动轴无差速器无转向机；基于陀螺平台的方向控制机制高速增稳机制；计算机控制的差速转向无速度耦合效应任何速度下都具有同样的转向速度省去了方向盘助力机构甚至可以不需要方向盘；动力电机储能制动与中央控制紧急制动系