動平衡車及其限速控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛限速控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種動平衡車及其限速控制 方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)階段，市面上出現(xiàn)了動平衡車，在該動平衡車中配置有平衡控制系統(tǒng)來實現(xiàn)車 輛運行過程中的平衡控制。目前，市面上出現(xiàn)的動平衡車主要包括兩輪平衡車和獨輪平衡 車。對于兩輪平衡車來說，由于具有左右兩個輪子，與地面有兩個接觸點，使得左右平衡容 易控制，因此平衡控制主要是前后平衡控制。對于單輪平衡車來說，由于只有一個輪子，與 地面只有一個接觸點，因此，其平衡控制機制較為復(fù)雜。比如，在當(dāng)前的獨輪平衡車控制中， 通過車體內(nèi)集成的平衡控制系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)來實現(xiàn)車體的前后平衡，使用者依靠輪子 兩側(cè)的腳踏板和車輛外殼上的靠腿板來保持車輛的左右平衡。
[0003] 無論是上述兩輪還是獨輪平衡車在速度控制上，主要是依靠身體重心的前后變化 實現(xiàn)身體傾斜，通過電機旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)車輛加速和減速，身體傾斜越厲害車輛加速 越快。
[0004] 但是，對于任何電機來說，在不同的車載狀態(tài)下都有一個對應(yīng)的最大旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng) 自平衡電動車的電機達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)速度后，電機將無法輸出保持車輛前后平衡的額外轉(zhuǎn)速 或力矩，使得車輛失去自平衡能力，容易導(dǎo)致使用者摔倒造成意外。
[0005] 為了解決上述問題，申請?zhí)枮镃N200780029846. 6的中國專利申請公開了一種電 動車輛的速度限制方法，在其方案中，限速機制主要依基于車輛穩(wěn)態(tài)扭矩、加減速扭矩、車 輛負(fù)載估算、車輛再生電流等，其所需測試和計算的參數(shù)和變量較多，算法復(fù)雜，在具體實 現(xiàn)上有較大難度，適用性不強。
[0006] 目前，也有直接采用基于速度測量的限速機制，即車輛速度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的一固 定限速值后就采取翹板等特定方法來限制駕駛者繼續(xù)加速；或者采用結(jié)合速度和剩余電量 的限速機制，用速度和剩余電量兩個參數(shù)共同解算出何時應(yīng)該采取限速措施。但是，這種限 速方式并未考慮到由于駕駛者體重、駕駛習(xí)慣、路況等對電機實際輸出旋轉(zhuǎn)速度的影響，對 于不同車載狀態(tài)，電機可能輸出不同的最大旋轉(zhuǎn)角速度。例如對于120kg的駕駛者和40kg 的駕駛者，對同一個車來說，電機能夠達(dá)到的最高旋轉(zhuǎn)速度差異很大的，如果限速值滿足 120kg駕駛者的安全，那么這個限速閾值對于40kg體重的人來說就過低；反之就過高，存在 電機過載失去平衡的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種動平衡車及其限速控制方法，用以解決現(xiàn) 有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車限速控制方法，其包括：
[0009] 獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，并與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空 比閾值進行比對；判斷電機脈寬調(diào)制信號實時占空比是否超過電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空 比閾值，如果是，則根據(jù)比對結(jié)果對動平衡車進行限速控制。
[0010] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，還包括：根據(jù)駕駛者體重、車輛行駛的路面坡度、 車輛的剩余電量生成電機脈寬調(diào)制信號實時占空比。
[0011] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，根據(jù)駕駛者體重、車輛行駛的路面坡度、車輛的 剩余電量生成電機脈寬調(diào)制信號實時占空比包括：
[0012] 所述駕駛者體重、所述車輛行駛的路面坡度向電機脈寬調(diào)制信號實時占空比的生 成施加正比影響；所述車輛的剩余電量向所述電機脈寬調(diào)制信號實時占空比的生成施加反 比影響。
[0013] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，判斷電機脈寬調(diào)制信號實時占空比是否超過電 機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值，如果是，則根據(jù)比對結(jié)果對動平衡車進行限速控制包 括：
[0014] 如果電機脈寬調(diào)制信號實時占空比超過電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值，則根 據(jù)所述電機脈寬調(diào)制信號實時占空比與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值之 間的差值，計算車輛的后仰角；根據(jù)計算出的后仰角對動平衡車進行限速控制。
[0015] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，還包括：對計算出的后仰角進行限速和/或限幅 處理，根據(jù)限速和/或限幅處理后的后仰角對動平衡車進行限速控制。
[0016] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車限速控制方法，其包括：
[0017] 獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，并與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空 比閾值進行比對，結(jié)合車輛實時行駛速度與設(shè)定的行駛速度閾值的比對，如果電機脈寬調(diào) 制信號實時占空比超過限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值和/或車輛實時行 駛速度超過設(shè)定的行駛速度閾值，則對動平衡車進行限速控制。
[0018] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，所述電機脈寬調(diào)制信號實時占空比信號實時占 空比與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值進行比對，結(jié)合車輛實時速度與設(shè)定 的速度閾值的比對，以對動平衡車進行限速控制包括：
[0019] 根據(jù)所述電機脈寬調(diào)制信號實時占空比與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占 空比閾值之間的差值，計算車輛的第一后仰角；
[0020] 根據(jù)車輛實時行駛速度與設(shè)定的行駛速度閾值之間的差值，計算車輛的第二后仰 角；
[0021] 根據(jù)第一后仰角與所述第二后仰角，對動平衡車進行限速控制。
[0022] 優(yōu)選地，在本申請的一實施例中，還包括：對所述第一后仰角與所述第二后仰角進 行限速和/或限幅處理，根據(jù)限速和/或限幅處理后的所述第一后仰角與所述第二后仰角 對動平衡車進行限速控制。
[0023] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車限速控制系統(tǒng)，其包括：控制 器，用于輸出電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，處理器，用于獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空 比，并與限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值進行比對，判斷電機脈寬調(diào)制信號 實時占空比是否超過電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值，如果是，則根據(jù)比對結(jié)果對動平 衡車進行限速控制。
[0024] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種動平衡車，其包括：
[0025] 至少一個車輪；
[0026] 電機驅(qū)動系統(tǒng)，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)至少用于驅(qū)動所述車輪旋轉(zhuǎn)；
[0027] 所述限速控制系統(tǒng)，用于獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，并與限速機制的電 機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值進行比對，判斷電機脈寬調(diào)制信號實時占空比是否超過電 機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值，如果是，則根據(jù)比對結(jié)果對動平衡車進行限速控制；或 者，
[0028] 所述限速控制系統(tǒng)，用于獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，并與限速機制的電 機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比閾值進行比對，結(jié)合車輛實時行駛速度與設(shè)定的行駛速度閾值 的比對，如果電機脈寬調(diào)制信號實時占空比超過限速機制的電機脈寬調(diào)制信號目標(biāo)占空比 閾值和/或車輛實時行駛速度超過設(shè)定的行駛速度閾值，則對動平衡車進行限速控制。
[0029] 本申請中，通過獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比，并與限速機制的電機脈寬調(diào) 制信號目標(biāo)占空比閾值進行比對；判斷電機脈寬調(diào)制信號實時占空比是否超過電機脈寬調(diào) 制信號目標(biāo)占空比閾值，如果是，則根據(jù)比對結(jié)果對動平衡車進行限速控制。由于電機脈寬 調(diào)制信號實時占空比直接反應(yīng)車載狀態(tài)，比如駕駛者體重、駕駛習(xí)慣、路況等，因此，通過該 實時占空比與占空比閾值進行比對，從而實現(xiàn)對車輛的限速控制。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例一動平衡車限速控制方法流程示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例二中對占空比差值進行PID以及限速限幅處理的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實施例三動平衡車限速控制方法流程示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明實施例四對占空比差值和速度差值分別進行PID以及限速限幅處理 的結(jié)構(gòu)框圖；
【具體實施方式】
[0034] 以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)地闡述。應(yīng)該理解，以 下列舉的實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0035] 圖1為本發(fā)明實施例一動平衡車限速控制方法流程示意圖；如圖1所示，其可以包 括：
[0036] S101、獲取電機脈寬調(diào)制信號實時占空比；
[0037] 由于通過調(diào)節(jié)施加到無刷電機繞組兩端的電壓即繞組電壓來實現(xiàn)對電機扭矩或 轉(zhuǎn)速的控制和調(diào)節(jié)。不失一般性，對電機繞組電壓的調(diào)節(jié)可用以下的簡化公式來描述：
[0038] Vm = V p X Rpwm (1)
[0039] 其中，￥111表示施加到電機繞組的電壓，Vp表示電源或電池的電壓，R pwm為電機脈寬 調(diào)制（PWM)信號的占空比，且滿足IrpwmI彡1〇〇%。
[0040] 通過調(diào)節(jié)Rpw