CN104443194B - 装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法。它包括底盘、驾驶室、陀螺稳定器、蓄电池、前轮、后轮、方向盘、座椅、轮支撑架、电动车架、传感器、信号处理器、电路控制系统。本发明适用于乘坐代步，特别注重乘用安全。本发明具有全封闭的驾驶舱，满足驾驶者全天候的驾驶需求，利用高速转动的陀螺的定轴性来维持车辆平衡，当传感器检测到陀螺器停止工作或者车辆转弯时，电动车架自动伸出维持车辆直立。本发明具有两轮电动车的优点：节能、环保、体积小等；同时具有四轮轿车的舒适、安全等特点。

Description

装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种两轮电动车，特别是针对全封闭驾驶室的自平衡电动车及其控制方法。
背景技术
随着能源价格的高涨及温室气体对环境的危害凸显，也随着城市交通越来越拥堵，四轮轿车的负面影响越来越走入人们的视野，我们需要改变传统的通勤方式，两轮前后置的电动车便越来越受到欢迎，然后两轮前后置电动车的使用受到天气的影响较大，并不是全天候的通勤工具，而且很多情况下需要人的双脚支持来为车辆提供稳定，舒适性和安全性较低，为此人们给两轮前后置电动车加个驾驶舱，但并不能做到全封闭、依靠车辆自身能量来平衡的电动车，扔需要驾驶员用双脚支撑，如果加上全封闭的驾驶舱，则依靠一种装置来维持车辆的稳定，技术人员一直在努力尝试，至此未能找到可靠的稳定系统。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法。
装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车包括底盘、驾驶室、单轴双陀螺稳定器、蓄电池、前轮、后轮、方向盘、座椅、轮支撑架、电动车架、传感器、信号处理器、电路控制系统，其中单轴双陀螺稳定器中的单个陀螺器包括：陀螺底座、转子电机、旋进电机、转子、转子底座、转子顶盖、深沟球轴承、圆柱滚子轴承、密封垫片；
驾驶室固定在底盘上，方向盘固定在底盘上，座椅固定在底盘上，蓄电池固定在底盘上，前轮通过轮支撑架与底盘固连，后轮通过轮支撑架与底盘固连，传感器通过导线与信号处理器连接，信号处理器通过导线与电路控制系统相连，电路控制系统通过导线与蓄电池相连，电动支架通过导线与蓄电池相连，电动支架通过导线与传感器相连。电动支架通过导线与电路控制系统相连；
转子电机通过螺栓固定在转子底座上，圆柱滚子轴承固定在转子底座上，转子与圆柱滚子轴承内圈配合，转子与深沟球轴承内圈配合，深沟球轴承外圈固定在转子顶盖上，转子顶盖通过螺栓将密封垫片压紧并固定在转子底座上，转子底座通过深沟球轴承固定在陀螺底座上，旋进电机通过螺栓固定在陀螺底座上，旋进电机与转子底座的轴通过联轴器固定，转子电机与转子的轴通过联轴器固定；
装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车的控制方法为：当启动车辆时，按下启停开关，单轴双陀螺稳定器开始工作，达到设定转速后，电动支架收起，车辆的驱动电机发动，车辆可以正常行驶；当停止车辆时，按下启停开关，车辆的驱动电机先停止工作，车停稳后，电动支架伸出支撑在地面，单轴双陀螺稳定器停止工作；驾驶员扭动方向盘，车辆即将转弯时，传感器检测到需要转弯的信号，并将信号传送到信号处理器，信号处理器处理完信号后，将需要的信号传送到电路控制系统，电路控制系统控制电动支架伸出，支撑车辆以抵抗车辆转弯时的离心力矩，当方向盘回正后，传感器将信号传递到信号处理器，信号处理器处理完后将必要的控制信号传递到电路控制系统，电路控制系统控制电动支架收起；当车辆正常行驶时，单轴双陀螺稳定器处于低速工作状态；当单轴双陀螺稳定器出现故障，传感器将速度信号传给信号处理器，经过处理后，信号传送给电路控制系统，电路控制系统控制车辆驱动电机停止工作，电动支架伸出支撑在地面；当车辆突然受到扰动力矩时，传感器将信号发送给信号处理器，信号处理器识别信号并发送指令给电路控制系统，控制旋进电机以一定角速度旋进，使单轴双陀螺稳定器产生对抗扰动力矩的陀螺力矩，从而维持车辆的平衡。
附图说明
图1为装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车的结构示意图；
图2为单轴双陀螺器的示意图；
图3为单轴双陀螺器的单个陀螺器结构剖视图；
图4为装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车的电动支架收起和支撑示意图；
图中，底盘1、驾驶室2、单轴双陀螺稳定器3、蓄电池4、前轮5、后轮6、方向盘7、座椅8、轮支撑架9、电动车架10、传感器11、信号处理器12、电路控制系统13、陀螺底座3.1、转子电机3.2、旋进电机3.3、转子3.4、转子底座3.5、转子顶盖3.6、深沟球轴承3.7、圆柱滚子轴承3.8、密封垫片3.9。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车，其特征在于包括底盘1、驾驶室2、单轴双陀螺稳定器3、蓄电池4、前轮5、后轮6、方向盘7、座椅8、轮支撑架9、电动车架10、传感器11、信号处理器12、电路控制系统13，其中单轴双陀螺稳定器3中的单个陀螺器包括：陀螺底座3.1、转子电机3.2、旋进电机3.3、转子3.4、转子底座3.5、转子顶盖3.6、深沟球轴承3.7、圆柱滚子轴承3.8、密封垫片3.9；
驾驶室2固定在底盘1上，方向盘7固定在底盘1上，座椅8固定在底盘1上，蓄电池4固定在底盘1上，前轮5通过轮支撑架9与底盘1固连，后轮6通过轮支撑架9与底盘1固连，传感器11通过导线与信号处理器12连接，信号处理器12通过导线与电路控制系统13相连，电路控制系统13通过导线与蓄电池4相连，电动支架10通过导线与蓄电池4相连，电动支架10通过导线与传感器11相连。电动支架10通过导线与电路控制系统13相连；
转子电机3.2通过螺栓固定在转子底座3.5上，圆柱滚子轴承3.8固定在转子底座3.5上，转子3.4与圆柱滚子轴承3.8内圈配合，转子3.4与深沟球轴承3.7内圈配合，深沟球轴承3.7外圈固定在转子顶盖3.6上，转子顶盖3.6通过螺栓将密封垫片3.9压紧并固定在转子底座3.5上，转子底座3.5通过深沟球轴承3.7固定在陀螺底座3.1上，旋进电机3.3通过螺栓固定在陀螺底座3.1上，旋进电机3.3与转子底座3.5的轴通过联轴器固定，转子电机3.2与转子3.4的轴通过联轴器固定；
装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车的控制方法为：当启动车辆时，按下启停开关，单轴双陀螺稳定器3开始工作，达到设定转速后，电动支架10收起，车辆的驱动电机发动，车辆可以正常行驶；当停止车辆时，按下启停开关，车辆的驱动电机先停止工作，车停稳后，电动支架10伸出支撑在地面，单轴双陀螺稳定器3停止工作；驾驶员扭动方向盘7，车辆即将转弯时，传感器11检测到需要转弯的信号，并将信号传送到信号处理器12，信号处理器12处理完信号后，将需要的信号传送到电路控制系统13，电路控制系统13控制电动支架10伸出，支撑车辆以抵抗车辆转弯时的离心力矩，当方向盘7回正后，传感器11将信号传递到信号处理器12，信号处理器12处理完后将必要的控制信号传递到电路控制系统13，电路控制系统13控制电动支架10收起；当车辆正常行驶时，单轴双陀螺稳定器3处于低速工作状态；当单轴双陀螺稳定器3出现故障，传感器11将速度信号传给信号处理器13，经过处理后，信号传送给电路控制系统13，电路控制系统13控制车辆驱动电机停止工作，电动支架10伸出支撑在地面；当车辆突然受到扰动力矩时，传感器11将信号发送给信号处理器12，信号处理器12识别信号并发送指令给电路控制系统13，控制旋进电机3.3以一定角速度旋进，使单轴双陀螺稳定器3产生对抗扰动力矩的陀螺力矩，从而维持车辆的平衡。陀螺力矩等于转子动量矩与旋进电机转速的向量积。

Claims (1)

1.一种装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车的控制方法，所述的电动车包括底盘（1）、驾驶室（2）、单轴双陀螺稳定器（3）、蓄电池（4）、前轮（5）、后轮（6）、方向盘（7）、座椅（8）、轮支撑架（9）、电动车架（10）、传感器（11）、信号处理器（12）、电路控制系统（13），其中单轴双陀螺稳定器（3）中的单个陀螺器包括：陀螺底座（3.1）、转子电机（3.2）、旋进电机（3.3）、转子（3.4）、转子底座（3.5）、转子顶盖（3.6）、深沟球轴承（3.7）、圆柱滚子轴承（3.8）、密封垫片（3.9）；
驾驶室（2）固定在底盘（1）上，方向盘（7）固定在底盘（1）上，座椅（8）固定在底盘（1）上，蓄电池（4）固定在底盘（1）上，前轮（5）通过轮支撑架（9）与底盘（1）固连，后轮（6）通过轮支撑架（9）与底盘（1）固连，传感器（11）通过导线与信号处理器（12）连接，信号处理器（12）通过导线与电路控制系统（13）相连，电路控制系统（13）通过导线与蓄电池（4）相连，电动支架（10）通过导线与蓄电池（4）相连，电动支架（10）通过导线与传感器（11）相连；电动支架（10）通过导线与电路控制系统（13）相连；
转子电机（3.2）通过螺栓固定在转子底座（3.5）上，圆柱滚子轴承（3.8）固定在转子底座（3.5）上，转子（3.4）与圆柱滚子轴承（3.8）内圈配合，转子（3.4）与深沟球轴承（3.7）内圈配合，深沟球轴承（3.7）外圈固定在转子顶盖（3.6）上，转子顶盖（3.6）通过螺栓将密封垫片（3.9）压紧并固定在转子底座（3.5）上，转子底座（3.5）通过深沟球轴承（3.7）固定在陀螺底座（3.1）上，旋进电机（3.3）通过螺栓固定在陀螺底座（3.1）上，旋进电机（3.3）与转子底座（3.5）的轴通过联轴器固定，转子电机（3.2）与转子（3.4）的轴通过联轴器固定；
其特征在于：当启动车辆时，按下启停开关，单轴双陀螺稳定器（3）开始工作，达到设定转速后，电动支架（10）收起，车辆的驱动电机发动，车辆可以正常行驶；当停止车辆时，按下启停开关，车辆的驱动电机先停止工作，车停稳后，电动支架（10）伸出支撑在地面，单轴双陀螺稳定器（3）停止工作；驾驶员扭动方向盘（7），车辆即将转弯时，传感器（11）检测到需要转弯的信号，并将信号传送到信号处理器（12），信号处理器（12）处理完信号后，将需要的信号传送到电路控制系统（13），电路控制系统（13）控制电动支架（10）伸出，支撑车辆以抵抗车辆转弯时的离心力矩，当方向盘（7）回正后，传感器（11）将信号传递到信号处理器（12），信号处理器（12）处理完后将必要的控制信号传递到电路控制系统（13），电路控制系统（13）控制电动支架（10）收起；当车辆正常行驶时，单轴双陀螺稳定器（3）处于低速工作状态；当单轴双陀螺稳定器（3）出现故障，传感器（11）将速度信号传给信号处理器（13），经过处理后，信号传送给电路控制系统（13），电路控制系统（13）控制车辆驱动电机停止工作，电动支架（10）伸出支撑在地面；当车辆突然受到扰动力矩时，传感器（11）将信号发送给信号处理器（12），信号处理器（12）识别信号并发送指令给电路控制系统（13），控制旋进电机（3.3）以一定角速度旋进，使单轴双陀螺稳定器（3）产生对抗扰动力矩的陀螺力矩，从而维持车辆的平衡。
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