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：第页共NUMPAGES9页第PAGE\*MERGEFORMAT9页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT9页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