CN107953802A - 一种儿童汽车的主控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种儿童汽车的主控系统，包括控制模块以及耦接于控制模块的电机驱动模块、油门模块和速度切换模块；所述速度切换模块包括A挡、B挡以及C挡，所述A挡、B挡与C挡均预设有一速度范围；当汽车启动时，同时当切换至A挡、B挡或C挡时，油门模块输送加速信号至控制模块，控制模块控制电机驱动模块在对应速度范围内逐渐加速。本发明的一种儿童汽车的主控系统，以避免瞬间的时速差带来的惯性对儿童尚未发育完全的脊椎产生不良影响。

Description

一种儿童汽车的主控系统

技术领域

本发明涉及儿童汽车技术领域，更具体地说，它涉及一种儿童汽车的主控系统。

背景技术

儿童汽车是指用于给儿童驾驶的汽车,现有的儿童汽车结构一般比较简单,与之相应的,控制儿童汽车的控制系统也非常简单。一般情况下，仅设置前进、后退、停止和转弯等有限的几种模式，且当汽车启动时，无缓冲时间，直接以最大时速发动，而瞬间启动的时速差带来的惯性容易使得儿童尚未发育完全的脊椎产生影响。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种儿童汽车的主控系统，以避免瞬间的时速差带来的惯性对儿童尚未发育完全的脊椎产生不良影响。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种儿童汽车的主控系统，包括控制模块以及耦接于控制模块的电机驱动模块、油门模块和速度切换模块；所述速度切换模块包括A挡、B挡以及C挡，所述A挡、B挡与C挡均预设有一速度范围；当汽车启动时，同时当切换至A挡、B挡或C挡时，油门模块输送加速信号至控制模块，控制模块控制电机驱动模块在对应速度范围内逐渐加速。

通过采用上述技术方案，在儿童汽车上设置A挡、B挡与C挡，使得儿童在驾驶儿童汽车时更具有驾驶感；且设置A挡、B挡与C挡均预设有一速度范围，使得当切换到该挡位后只能在该挡位的对应速度范围内加速或减速，最高速度不会超过对应速度范围的最高值；同时设置油门模块，使得在每次启动后需要通过控制油门模块在对应速度范围内逐渐加速，而不会因突然启动的速度差带来的惯性而对儿童脊椎造成极大损坏，从而保护了儿童的脊椎。

本发明进一步设置为：所述电机驱动模块包括驱动电机M1以及电机控制电路，所述电机控制电路包括，第一场效应管Q1，其栅极耦接于控制模块，漏极耦接于电源；第二场效应管Q2，其栅极耦接于控制模块，漏极耦接于第一场效应管Q1的源极，源极接地；第三场效应管Q3，其栅极耦接于控制模块，漏极耦接于电源；第四场效应管Q4，其栅极耦接于控制模块，漏极耦接于第三场效应管Q3的源极，源极接地；所述第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4均为N沟道增强型场效应管；所述驱动电机M1的一端耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点；当控制模块控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4导通时，驱动电机M1正转；当控制模块控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3导通时，驱动电机M1反转；所述控制模块通过控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4或第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的占空比来控制驱动电机M1的转速。

通过采用上述技术方案，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4与驱动电机M1组成了H桥驱动电路，用于控制驱动电机M1，且第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的栅极均耦接于控制模块，由控制模块控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的通断以及通断时间；当需要前行时，控制模块控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4导通，此时驱动电机M1正转，儿童汽车向前行驶；当需要后退时，控制模块控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3导通，此时驱动电机M1反转，儿童汽车向后倒退；当需控制加速或减速时，由控制模块通过控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4或第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的占空比来控制驱动电机M1的转速，从而控制加速或减速。

本发明进一步设置为：所述电机控制电路还包括，单刀双掷继电器J1,其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块，其单刀双掷触点开关的第一触点耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，第二触点耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点，触头耦接于驱动电机M1的一端，所述驱动电机M1的另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点；当需停车制动时，控制模块控制单刀双掷继电器J1的触头连通第二触点，此时驱动电机M1被短路。

通过采用上述技术方案，当断开驱动电机M1的电源后，驱动电机M1还会由于转动惯性慢慢才能完全停下，而这会使得当发现危险时无法及时停住车辆，存在安全隐患；故设置单刀双掷继电器J1, 当正常行驶时，单刀双掷继电器J1通电，其触头连通第一触点，形成正常的驱动电机M1的H桥驱动电路；当需停车制动时，控制模块控制单刀双掷继电器J1断开，使得其触头连通第二触点，此时驱动电机M1的一端被断开，且驱动电机M1的正负极形成短路回路，从而驱动电机M1利用其反电动势快速停止转动，继而将儿童汽车进行制动，达到快速停下的作用。

本发明进一步设置为：所述油门模块与单刀双掷继电器J1联动,当油门模块处于初始状态时，单刀双掷继电器J1断开，其触头连通第二触点。

通过采用上述技术方案，使得当在儿童进行驾驶过程中，只要不对油门模块进行作用，将油门模块处于初始状态，单刀双掷继电器J1就被触发，使其触头连通至第二触点，使得驱动电机M1快速制动，便于控制。

本发明进一步设置为：所述电机驱动模块包括驱动电机M1以及电机控制电路，所述电机控制电路包括，第二继电器J2，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块，其常闭触点开关一端耦接于电源，其常开触点开关一端耦接于常闭触点开关的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；第三继电器J3，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块，其常闭触点开关一端耦接于电源，其常开触点开关一端耦接于常闭触点开关的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；第五场效应管Q5，其栅极耦接于控制模块，源极接地；所述驱动电机M1的一端耦接于第二继电器J2的常闭触点开关与常开触点开关的连接点，另一端耦接于第三继电器J3的常闭触点开关与常开触点开关的连接点。

通过采用上述技术方案，第二继电器J2的常闭触点开关和常开触点开关、第三继电器J3的常闭触点开关和常开触点开关以及驱动电机M1组成了用于控制驱动电机M1的H桥驱动电路，且第二继电器J2和第三继电器J3的线圈一端均耦接于控制模块，由控制模块控制第二继电器J2和第三继电器J3的通断，当需要前行时，控制模块控制第二继电器J2通电，使其常闭触点开关断开，其常开触点开关闭合，从而电流流经第三继电器J3的常闭触点开关、驱动电机M1以及第二继电器J2的常开触点开关形成的回路，此时驱动电机M1正转，儿童汽车向前行驶；当需要后退时，控制模块控制第三继电器J3通电，使其常闭触点开关断开，其常开触点开关闭合，从而电流流经第二继电器J2的常闭触点开关、驱动电机M1以及第三继电器J3的常开触点开关形成的回路，此时驱动电机M1反转，儿童汽车向前行驶；当需要制动时，控制模块控制第二继电器J2和第三继电器J3均不通电，驱动电机M1的正负极形成短路回路，从而驱动电机M1利用其反电动势快速停止转动，继而将儿童汽车进行制动，达到快速停下的作用；当需控制加速或减速时，由控制模块通过控制第五场效应管Q5的占空比来控制驱动电机M1的转速，从而控制加速或减速。

本发明进一步设置为：所述电机控制电路还包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极耦接于第二继电器J2的常开触点开关与第三继电器J3的常开触点开关的连接点，所述第一二极管D1的阴极耦接于电源。

通过采用上述技术方案，在PWM控制中当第五场效应管Q5截止时为驱动电机M1续流。

本发明进一步设置为：所述主控系统还包括无线发射模块，所述无线发射模块用于发送控制电机驱动模块停止工作的控制信号，所述控制模块连接有与无线发射模块相匹配的无线配对模块；当在汽车启动时激活无线配对模块使得无线发射模块工作。

通过采用上述技术方案，无线发射模块用于给家长操控，当儿童汽车启动时，与控制模块连接的无线配对模块激活，使得此时无线发射模块可控制电机驱动模块停止工作，当家长发现儿童驾驶儿童汽车即将发生危险时，可操控无线发射模块发送控制电机驱动模块停止工作的控制信号，使得儿童汽车停止运行，保障了儿童驾驶的安全性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：在每次启动后需要通过控制油门模块在对应速度范围内逐渐加速，而不会因突然启动的速度差带来的惯性而对儿童脊椎造成极大损坏，从而保护了儿童的脊椎。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本实施例一的电机驱动模块电路图；

图3为本实施例二的电机驱动模块电路图。

图中：1、控制模块；2、电机驱动模块；3、油门模块；4、速度切换模块；5、无线发射模块；6、无线配对模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：一种儿童汽车的主控系统，如图1所示，包括控制模块1以及耦接于控制模块1的电机驱动模块2、油门模块3和速度切换模块4；速度切换模块4包括A挡、B挡以及C挡，A挡、B挡与C挡均在控制模块1内预设有一速度范围，A挡在控制模块1内预设的速度范围为0码-5码，B挡在控制模块1内预设的速度范围为0码-10码，C挡在控制模块1内预设的速度范围为0码-15码；当汽车启动时，且当切换至A挡、B挡或C挡时，油门模块3输送加速信号至控制模块1，控制模块1控制电机驱动模块2在对应的速度范围内逐渐加速；油门模块3可以由霍尔传感器或电位器实现检测踩踏程度；控制模块1为由单片机为核心组成的控制电路。

速度切换模块4的各个挡位可通过相对应的按钮实现，通过在儿童汽车上设置A挡、B挡与C挡，使得儿童在驾驶儿童汽车时更具有驾驶感；且设置A挡、B挡与C挡均预设有一速度范围，使得当切换到该挡位后只能在该挡位的对应速度范围内加速或减速，最高速度不会超过对应速度范围的最高值，具有安全性；在启动后，儿童踩踏油门模块3使得儿童汽车在对应速度范围内缓慢加速，一方面加强儿童的驾驶操作感，另一方面也减小启动惯性，保护了儿童的脊椎。

为进一步提高安全性同时又不影响儿童的操作感，如图1所示，主控系统还包括无线发射模块5，无线发射模块5用于发送控制电机驱动模块2停止工作的控制信号，控制模块1连接有与无线发射模块5相匹配的无线配对模块6；当在汽车启动时激活无线配对模块6使得无线发射模块5工作。

无线发射模块5用于给家长操控，当儿童汽车启动时，与控制模块1连接的无线配对模块6激活，使得此时无线发射模块5可控制电机驱动模块2停止工作，当家长发现儿童驾驶儿童汽车即将发生危险时，可操控无线发射模块5发送控制电机驱动模块2停止工作的控制信号，使得儿童汽车停止运行，保障了儿童驾驶的安全性；该无线发射模块5为儿童汽车的遥控器，同时该无线发射模块5上还带有控制儿童汽车前进、后退以及转向的功能按键。

如图2所示，电机驱动模块2包括驱动电机M1以及电机控制电路，电机控制电路包括，第一场效应管Q1，其栅极耦接于控制模块1，漏极耦接于电源；第二场效应管Q2，其栅极耦接于控制模块1，漏极耦接于第一场效应管Q1的源极，源极接地；第三场效应管Q3，其栅极耦接于控制模块1，漏极耦接于电源；第四场效应管Q4，其栅极耦接于控制模块1，漏极耦接于第三场效应管Q3的源极，源极接地；第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4均为N沟道增强型场效应管；驱动电机M1的一端耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点。

本实施例的第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4与驱动电机M1组成了H桥驱动电路，用于控制驱动电机M1，且第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的栅极均耦接于控制模块1，由控制模块1控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4的通断以及通断时间；当切换至D挡时，控制模块控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4导通，此时驱动电机M1正转，儿童汽车向前行驶；当切换至R挡时，控制模块控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3导通，此时驱动电机M1反转，儿童汽车向后倒退。

本实施例中，控制模块1通过控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4或第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的占空比来控制驱动电机M1的转速；使得当需控制加速或减速时，由控制模块1通过控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4或第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的占空比（即通断时间比）来控制驱动电机M1的转速，从而控制加速或减速。

当断开驱动电机M1的电源后，驱动电机M1还会由于转动惯性慢慢才能完全停下，而这会使得当发现危险时无法及时停住车辆，存在安全隐患；故为增强该儿童汽车的安全性，电机控制电路还包括单刀双掷继电器J1,其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块1，其单刀双掷触点开关的第一触点耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，第二触点耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点，触头耦接于驱动电机M1的一端，驱动电机M1的另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点；当需停车制动时，控制模块1控制单刀双掷继电器J1的触头连通第二触点，此时驱动电机M1被短路。

当正常行驶时，单刀双掷继电器J1通电，其触头连通第一触点，形成正常的驱动电机M1的H桥驱动电路；当需停车制动时，控制模块控制单刀双掷继电器J1断开，使得其触头连通第二触点，此时驱动电机M1的一端被断开，且驱动电机M1的正负极形成短路回路，从而驱动电机M1利用其反电动势快速停止转动，继而将儿童汽车进行制动，达到快速停下的作用，增强了安全性；而当需要驱动电机M1工作则单刀双掷继电器J1触点的接法能够保证驱动电机M1不处于短路状态，从而避免在驱动电机M1处于短路状态时第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3或第四场效应管Q4误动作（接通）引起短路。

为便于儿童进行操作，将油门模块3与单刀双掷继电器J1联动,且当油门模块3处于初始状态时，控制模块1控制单刀双掷继电器J1断开，使其触头连通至第二触点。使得当在儿童进行驾驶过程中，只要不对油门模块3进行作用，将油门模块3处于初始状态，单刀双掷继电器J1就被断开（不通电），使其触头连通至第二触点，从而使得驱动电机M1快速制动，便于控制。

实施例二：一种儿童汽车的主控系统，如图3所示，与实施例一的不同点在于：电机驱动模块2包括驱动电机M1以及电机控制电路，电机控制电路包括，第二继电器J2，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块1，其常闭触点开关S1一端耦接于电源，其常开触点开关S2一端耦接于常闭触点开关S1的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；第三继电器J3，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块1，其常闭触点开关K1一端耦接于电源，其常开触点开关K2一端耦接于常闭触点开关K1的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；第五场效应管Q5，其栅极耦接于控制模块1，源极接地；第一二极管D1，其阳极耦接于第二继电器J2的常开触点开关S2与第三继电器J3的常开触点开关K2的连接点，其阴极耦接于电源；驱动电机M1的一端耦接于第二继电器J2的常闭触点开关S1与常开触点开关S2的连接点，另一端耦接于第三继电器J3的常闭触点开关K1与常开触点开关K2的连接点。

第二继电器J2的常闭触点开关S1和常开触点开关S2、第三继电器J3的常闭触点开关K1和常开触点开关K2以及驱动电机M1组成了用于控制驱动电机M1的H桥驱动电路，且第二继电器J2和第三继电器J3的线圈一端均耦接于控制模块1，由控制模块1控制第二继电器J2和第三继电器J3的通断，当需要前行时，控制模块控制第二继电器J2通电，使其常闭触点开关S1断开，其常开触点开关S2闭合，从而电流流经第三继电器J3的常闭触点开关K1、驱动电机M1以及第二继电器J2的常开触点开关S2形成的回路，此时驱动电机M1正转，儿童汽车向前行驶；当需要后退时，控制模块1控制第三继电器J3通电，使其常闭触点开关K1断开，其常开触点开关K2闭合，从而电流流经第二继电器J2的常闭触点开关S1、驱动电机M1以及第三继电器J3的常开触点开关K2形成的回路，此时驱动电机M1反转，儿童汽车向前行驶；当需要制动时，控制模块1控制第二继电器J2和第三继电器J3均不通电，驱动电机M1的正负极形成短路回路，从而驱动电机M1利用其反电动势快速停止转动，继而将儿童汽车进行制动，达到快速停下的作用；另外，当需控制加速或减速时，由控制模块1通过控制第五场效应管Q5的占空比来控制驱动电机M1的转速，从而控制加速或减速。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：包括控制模块（1）以及耦接于控制模块（1）的电机驱动模块（2）、油门模块（3）和速度切换模块（4）；所述速度切换模块（4）包括A挡、B挡以及C挡，所述A挡、B挡与C挡均预设有一速度范围；当汽车启动时，同时当切换至A挡、B挡或C挡时，油门模块（3）输送加速信号至控制模块（1），控制模块（1）控制电机驱动模块（2）在对应速度范围内逐渐加速。

2.根据权利要求1所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述电机驱动模块（2）包括驱动电机M1以及电机控制电路，所述电机控制电路包括，

第一场效应管Q1，其栅极耦接于控制模块（1），漏极耦接于电源；

第二场效应管Q2，其栅极耦接于控制模块（1），漏极耦接于第一场效应管Q1的源极，源极接地；

第三场效应管Q3，其栅极耦接于控制模块（1），漏极耦接于电源；

第四场效应管Q4，其栅极耦接于控制模块（1），漏极耦接于第三场效应管Q3的源极，源极接地；

所述第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4均为N沟道增强型场效应管；

所述驱动电机M1的一端耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点；当控制模块（1）控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4导通时，驱动电机M1正转；当控制模块（1）控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3导通时，驱动电机M1反转；

所述控制模块（1）通过控制第一场效应管Q1和第四场效应管Q4或第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的占空比来控制驱动电机M1的转速。

3.根据权利要求2所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述电机控制电路还包括，

单刀双掷继电器J1,其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块（1），其单刀双掷触点开关的第一触点耦接于第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的漏极的连接点，第二触点耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点，触头耦接于驱动电机M1的一端，所述驱动电机M1的另一端耦接于第三场效应管Q3的源极和第四场效应管Q4的漏极的连接点；

当需停车制动时，控制模块（1）控制单刀双掷继电器J1的触头连通第二触点，此时驱动电机M1被短路。

4.根据权利要求3所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述油门模块（3）与单刀双掷继电器J1联动,当油门模块（3）处于初始状态时，单刀双掷继电器J1断开，其触头连通第二触点。

5.根据权利要求1所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述电机驱动模块（2）包括驱动电机M1以及电机控制电路，所述电机控制电路包括，

第二继电器J2，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块（1），其常闭触点开关一端耦接于电源，其常开触点开关一端耦接于常闭触点开关的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；

第三继电器J3，其线圈一端耦接于电源，另一端耦接于控制模块（1），其常闭触点开关一端耦接于电源，其常开触点开关一端耦接于常闭触点开关的另一端，另一端耦接于第五场效应管Q5的漏极；

第五场效应管Q5，其栅极耦接于控制模块（1），源极接地；

所述驱动电机M1的一端耦接于第二继电器J2的常闭触点开关与常开触点开关的连接点，另一端耦接于第三继电器J3的常闭触点开关与常开触点开关的连接点。

6.根据权利要求5所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述电机控制电路还包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极耦接于第二继电器J2的常开触点开关与第三继电器J3的常开触点开关的连接点，所述第一二极管D1的阴极耦接于电源。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种儿童汽车的主控系统，其特征在于：所述主控系统还包括无线发射模块（5），所述无线发射模块（5）用于发送控制电机驱动模块（2）停止工作的控制信号，所述控制模块（1）连接有与无线发射模块（5）相匹配的无线配对模块（6）；当在汽车启动时激活无线配对模块（6）使得无线发射模块（5）工作。