一种平衡车的电机控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种平衡车的电机控制装置，包括第一、第二电机，还包括分别用来控制第一电机和第二电机的电机控制板；所述电机控制板包括由电源开关电路供电的微处理器、电机矢量驱动电路、电机电流采样电路、灯光提示电路、声音提示电路和车体姿态传感器电路，所述电机、电机矢量驱动电路、电机电流采样电路、灯光提示电路、声音提示电路和车体姿态传感器电路分别与微处理器相应的连接端电连接，所述电机矢量驱动电路与相应的电机相应的连接端电连接，电机与电机电流采样电路电连接；所述微处理器和电机矢量驱动电路分别与电池管理电路相应的连接端电连接。本实用新型提高整车运行性能，且便于维护，以及上电就能让平衡车达到平衡。
【专利说明】
一种平衡车的电机控制装置
技术领域
[0001]本实用新型具体涉及一种平衡车的电机控制装置。
【背景技术】
[0002]传统的扭扭车都是由一块驱动控制主板同时控制左右两个电机的，且扭扭车的左、右两边脚踏板上面还分别安装两块姿态板，分别对左、右两边的脚踏信息进行检测，并且左、右两边姿态板分别与驱动控制主板进行通讯，这样一来，扭扭车就必须有三块控制板。这种结构存有一定的缺点:第一，在进行整车组装，以及线路板组装时，要把左右两边的电机相线、HALL线均引到一块驱动控制主板上，因此，必定有一边的走线过长，这样，会影响整车的骑行性能;第二、由于左、右两边电机的相线、HALL线走线长度相差很大，且一边的电机HALL走线明显长于另外一边的电机，会导致HALL走线长的一边的HALL抗干扰能力比较差，以及走线长的一边的电机的电阻也受导线长度的影响，同样也会严重影响控制器的控制性能;第三、所述左、右两边脚踏板上面的姿态板包括陀螺仪和单片机，当陀螺仪在进行踏板姿态解算的时候要先与姿态板的单片机进行通讯，姿态板的单片机再与主驱动控制板进行通讯，使得陀螺仪不能直接与对应的主驱动控制板上的M⑶进行通讯，必定也会影响整车的性能，另外，踏板的状态信息还需要踏板状态检测电路进行触发才能控制系统运行，使得操控性受约束；第四、传统的单系统板是左、右两边电机驱动电路集成在一块驱动板上，使得驱动板出现故障的概率比较大，对驱动板的返修会带来很大的压力。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是:提供一种提高整车运行性能，且便于维护，以及上电就能让平衡车达到平衡的平衡车的电机控制装置，以克服现有技术的不足。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:一种平衡车的电机控制装置，包括第一电机、第二电机和电池管理电路，其创新点在于:
[0005 ]还包括分别用来控制第一电机的第一电机控制板和控制第二电机的第二电机控制板；
[0006]所述第一电机控制板包括第一电源开关电路以及由第一电源开关电路供电的第一微处理器、第一电机矢量驱动电路、第一电机电流米样电路、第一灯光提不电路、第一声音提示电路和第一车体姿态传感器电路，所述第一电机、第一电机矢量驱动电路、第一电机电流采样电路、第一灯光提示电路、第一声音提示电路和第一车体姿态传感器电路分别与第一微处理器相应的连接端电连接，所述第一电机矢量驱动电路与第一电机相应的连接端电连接，第一电机与第一电机电流采样电路相应的连接端电连接；
[0007 ]所述第二电机控制板包括第二电源开关电路，以及由第二电源开关电路供电的第二微处理器、第二电机矢量驱动电路、第二电机电流采样电路、第二灯光提示电路、第二声音提示电路和第二车体姿态传感器电路，所述第二电机、第二电机矢量驱动电路、第二电机电流采样电路、第二灯光提示电路、第二声音提示电路和第二车体姿态传感器电路分别与第二微处理器相应的连接端电连接，所述第二电机矢量驱动电路与第二电机相应的连接端电连接，第二电机与第二电机电流采样电路相应的连接端电连接；
[0008]所述第一微处理器与第二微处理器通讯连接，所述第一微处理器、第一电机矢量驱动电路、第二电机矢量驱动电路和第二微处理器分别与电池管理电路相应的连接端电连接。
[0009]在上述技术方案中，所述第一电源开关电路包括依次电连接的第一14V电源电路、第一 5V电源电路和第一 3.3V电源电路，所述第一电机矢量驱动电路和第一灯光提示电路分别与第一 14V电源电路相应的连接端电连接，第一声音提示电路与第一 5V电源电路相应的连接端电连接，所述第一微处理器、第一电机电流采样电路和第一车体姿态传感器电路分别与第一 3.3V电源电路相应的连接端电连接。
[0010]在上述技术方案中，所述第二电源开关电路包括依次电连接的第二14V电源电路、第二 5V电源电路和第二 3.3V电源电路，所述第二灯光提示电路和第二电机矢量驱动电路分别与第二 14V电源电路相应的连接端电连接，所述第二声音提示电路与第二 5V电源电路相应的连接端电连接，所述第二微处理器、第二电机电流采样电路和第二车体姿态传感器电路分别与第二 3.3V电源电路相应的连接端电连接。
[0011]在上述技术方案中，所述第一电机控制板和第二电机控制板均还包括过流保护电路，所述第一电机电流采样电路和第一微处理器分别与第一电机控制板的过流保护电路相应的连接端电连接，第二电机电流采样电路和第二微处理器分别第二电机控制板的过流保护电路相应的连接端电连接。
[0012]在上述技术方案中，还包括充电口检测电路，所述第一微处理器和第二微处理器分别与充电口检测电路相应的连接端电连接。
[0013]在上述技术方案中，所述第一微处理器通过通讯接口电路与第二微处理器通讯连接。
[0014]本实用新型所具有的积极效果是:采用本实用新型的平衡车的电机控制装置后，由于本实用新型包括两块电机控制板，即左、右电机分别由一个电机控制板对其进行控制，且左边的第一电机控制板采集左边脚踏信息并控制左边电机进行正常运转;右边的第二电机控制板采集右边脚踏信息并正常控制右边电机正常运转，左右两边的电机相线、HALL线分别到电机控制板的距离都最短，减少了线路阻抗和线路干扰，提升了整车的控制性能，使得整车运行更加稳定;又由于本实用新型不需要踏板状态检测电路来检测，直接一开机上电，系统就处在平衡车状态;又由于本实用新型的两块电机控制板的硬件结构相同，当一边电机驱动出现故障时，只需更换一边的电机控制板即可，可以完全避免传统单系统控制板因一边部分电机控制电路出现问题而导致要更换整块驱动板，而且大大减少单板出现故障的概率。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的一种具体实施例的电路原理方框示意图；
[0016]图2是本实用新型的电源开关电路的电路原理图；
[0017]图3是本实用新型的电机矢量驱动电路的电路原理图；
[0018]图4是本实用新型的电机电流采样电路的电路原理图；
[0019]图5是本实用新型的过流保护电路的电路原理图；
[0020]图6是本实用新型的声音提示电路的电路原理图；
[0021 ]图7是本实用新型的通讯接口电路的电路原理图；
[0022]图8是本实用新型的微处理器的电路原理图；
[0023]图9是本实用新型的车体姿态传感器电路的电路原理图；
[0024]图10是本实用新型的灯光提示电路的电路原理图；
[0025]图11是本实用新型的充电口检测电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。
[0027]如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，一种平衡车的电机控制装置，包括第一电机1、第二电机2和电池管理电路25，
[0028]还包括分别用来控制第一电机I的第一电机控制板和控制第二电机2的第二电机控制板；
[0029]所述第一电机控制板包括第一电源开关电路7以及由第一电源开关电路7供电的第一微处理器3、第一电机矢量驱动电路4、第一电机电流米样电路5、第一灯光提不电路8、第一声音提不电路9和第一车体姿态传感器电路22，所述第一电机1、第一电机矢量驱动电路4、第一电机电流采样电路5、第一灯光提示电路8、第一声音提示电路9和第一车体姿态传感器电路22分别与第一微处理器3相应的连接端电连接，所述第一电机矢量驱动电路4与第一电机I相应的连接端电连接，第一电机I与第一电机电流采样电路5相应的连接端电连接；
[0030]所述第二电机控制板包括第二电源开关电路14，以及由第二电源开关电路14供电的第二微处理器1、第二电机矢量驱动电路11、第二电机电流采样电路12、第二灯光提示电路15、第二声音提示电路16和第二车体姿态传感器电路24，所述第二电机2、第二电机矢量驱动电路11、第二电机电流采样电路12、第二灯光提示电路15、第二声音提示电路16和第二车体姿态传感器电路24分别与第二微处理器10相应的连接端电连接，所述第二电机矢量驱动电路11与第二电机2相应的连接端电连接，第二电机2与第二电机电流采样电路12相应的连接端电连接；
[0031]所述第一微处理器3与第二微处理器10通讯连接，所述第一微处理器3、第一电机矢量驱动电路4、第二电机矢量驱动电路11和第二微处理器10分别与电池管理电路25相应的连接端电连接。
[0032]如图2所示，所述第一电源开关电路7包括依次电连接的第一14V电源电路7-1、第一 5V电源电路7-2和第一 3.3V电源电路7-3，所述第一电机矢量驱动电路4和第一灯光提示电路8分别与第一 14V电源电路7-1相应的连接端电连接，第一声音提示电路9与第一 5V电源电路7-2相应的连接端电连接，所述第一微处理器3、第一电机电流采样电路5和第一车体姿态传感器电路22分别与第一3.3V电源电路7-3相应的连接端电连接。所述第二电源开关电路14包括依次电连接的第二 14V电源电路14-1、第二5V电源电路14-2和第二3.3V电源电路14-3，所述第二灯光提示电路15和第二电机矢量驱动电路11分别与第二 14V电源电路14-1相应的连接端电连接，所述第二声音提示电路16与第二 5V电源电路14-2相应的连接端电连接，所述第二微处理器10、第二电机电流采样电路12和第二车体姿态传感器电路24分别与第二 3.3V电源电路14-3相应的连接端电连接。
[0033]如图2所示，当本实用新型的电机控制板处于关闭状态时，按下电源键使得三极管QlO导通，电机控制板的控制电路工作，微处理器检测到按键信号，使得微处理器的roi端口输出高电平，则三极管Q13锁定为导通状态，此时松开电源键，电路也能正常供电。当电机控制板处于工作状态时，按下电源键，电源键的检测端口检测到端口电压变化，微处理器的PDl端口输出低电平，此时松开电源按键，则三极管Q13和三极管QlO关断，控制主板电源关闭，转换电路，该电路为整个工作电路的各个模块提供正常工作的电压，分别是电机驱动、灯光提示电路(灯带)的14V电压，声音提示电路的5V直流电源，以及微处理器的3.3V直流电源，为了提高整机的效率和降低元器件的发热量，14V的直流电压采用BUCK型降压斩波电路，5V直接采用78M05三端电源芯片，3.3V直接采用AMSl 117三端电源芯片，使得整个电路简单成本低廉工作可靠。
[0034]如图3所示，是本实用新型的电机矢量驱动电路4、11的电路原理图，电机驱动采用的是分立元器件，不仅成本低廉，工作可靠，其中上桥臂由于开通时MOS管的栅极电压必须高于源极电压，而MOS管的驱动电源只有14V，上桥臂MOS导通是源极电压就是电源电压(36V)，所以必须采用升压措施保证MOS管的正常工作，本实用新型采用的自举升压电路来保证电路的正常工作。
[0035]如图4所示，是本实用新型的电机电流采样电路5、12的电路原理图，电机的矢量控制必须知道电机的三相电流，采用电流传感器成本太高，本实用新型采用测两相下桥臂的MOS管压降的方式，来测量电机的两相电流并计算出第三相电流，由于MOS管内阻较小，采样信号较弱，通过采用差分方式布线，并将信号同相比例运算放大电路放大后传给微处理器，而直流母线电流限制采用两个合金电阻，通过同相比例运算放大电路放大合金电阻上的压降，然后将放大的电压信号送给微处理器，然后微处理器根据采样的电流信号，控制电机的驱动，以达到限制电机电流的目的，保证控制系统的可靠性。
[0036]如图5所示，是本实用新型的过流保护电18的电路原理图；所述第一电机控制板和第二电机控制板均还包括过流保护电路18，所述第一电机电流采样电路5和第一微处理器3分别与第一电机控制板的过流保护电路18相应的连接端电连接，第二电机电流采样电路12和第二微处理器10分别第二电机控制板的过流保护电路18相应的连接端电连接。当电流过大时将在电机电流采样电路中的电流采样电阻两端产生较大压降，当产生的压降大于NPN三极管的BE端导通电压时，三极管导通，微处理器中断输入口被拉低，触发微处器理中断，微处理器检测到中断后关闭MOS管的输出，以防止本实用新型发生损坏。
[0037]如图6所不，是本实用新型的声首提不电路9、16的电路原理图；声首提不电路中的发声器采用的是蜂鸣器，并采用NPN型的三极管和限流电阻来驱动，这样，使得电路不仅简单，而且可靠。
[0038]如图7所示，是本实用新型的通讯接口电路26的电路原理图；所述第一微处理器3通过通讯接口电路26与第二微处理器10通讯连接。
[0039]如图8所示，是本实用新型的微处理器3、10的电路原理图；微处理器用于电机矢量驱动、电压电流的检测，并对声光提示进行控制，以及本实用新型的两个微处理器能够进行通讯。
[0040]如图9所示，是本实用新型的车体姿态传感器电路22、24的电路原理图；采用一片型号为MPU6050的重力加速度陀螺仪传感器芯片能直接与电机驱动的微处理器通讯，检测整车左右两边踏板的姿态。型号为MPU6050芯片整合了 3轴陀螺仪、3轴加速度传感器，通过IIC接口和控制电路数据通讯，通过控制电路处理姿态传感器的数据来实时计算出当前的姿态，然后控制电机的转动来让车体前后及运动及左右转向。
[0041 ]如图1O所示，是本实用新型的灯光提示电路8、15的电路原理图；图中的发光二极管采用共阳极接法，通过限流电阻和NPN型三极管来控制发光二极管的亮灭，该灯光控制电路主要用于指不电池电量、光电开关状态、故障状态等状态提不。
[0042]如图11所示，是本实用新型的充电口检测电路的电路原理图；还包括充电口检测电路19，所述第一微处理器3和第二微处理器10分别与充电口检测电路19相应的连接端电连接。在对平衡车进行充电时，通过电阻R88、R87分压检测，驱动三极管拉低AN_SP信号，微处理器检测到低电平信号，识别平衡车正在充电。
[0043]本实用新型的电池管理电路25包括电池管理芯片和外围电路，是用于保护电池的电路。
[0044]由于本实用新型包括两块电机控制板，即左、右电机分别由一个电机控制板对其进行控制，且左边的第一电机控制板采集左边脚踏信息并控制左边电机进行正常运转;右边的第二电机控制板采集右边脚踏信息并正常控制右边电机正常运转，左右两边的电机相线、HALL线分别到电机控制板的距离都最短，减少了线路阻抗和线路干扰，提升了整车的控制性能，使得整车运行更加稳定;又由于本实用新型不需要踏板状态检测电路来检测，直接一开机上电，系统就处在平衡车状态;又由于本实用新型的两块电机控制板的硬件结构相同，当一边电机驱动出现故障时，只需更换一边的电机控制板即可，可以完全避免传统单系统控制板因一边部分电机控制电路出现问题而导致要更换整块驱动板，而且大大减少单板出现故障的概率;本实用新型采用双面布置电子元器件，而且能够减少插件电容，尽可能采用贴片电容来设计，这样大大减小控制板的体积，可以让整车体积做的更小。
【主权项】
1.一种平衡车的电机控制装置，包括第一电机(I)、第二电机(2)和电池管理电路(25)，其特征在于: 还包括分别用来控制第一电机(I)的第一电机控制板和控制第二电机(2 )的第二电机控制板； 所述第一电机控制板包括第一电源开关电路(7)以及由第一电源开关电路(7)供电的第一微处理器(3)、第一电机矢量驱动电路(4)、第一电机电流米样电路(5)、第一灯光提不电路(8)、第一声音提示电路(9)和第一车体姿态传感器电路(22)，所述第一电机(1)、第一电机矢量驱动电路(4)、第一电机电流采样电路(5)、第一灯光提示电路(8)、第一声音提示电路(9)和第一车体姿态传感器电路(22)分别与第一微处理器(3)相应的连接端电连接，所述第一电机矢量驱动电路(4)与第一电机(I)相应的连接端电连接，第一电机(I)与第一电机电流采样电路(5 )相应的连接端电连接； 所述第二电机控制板包括第二电源开关电路(14)，以及由第二电源开关电路(14)供电的第二微处理器(10)、第二电机矢量驱动电路(I I)、第二电机电流采样电路(12)、第二灯光提示电路(15)、第二声音提示电路(16)和第二车体姿态传感器电路(24)，所述第二电机(2)、第二电机矢量驱动电路(11)、第二电机电流采样电路(12)、第二灯光提示电路(15)、第二声音提示电路(16)和第二车体姿态传感器电路(24)分别与第二微处理器(10)相应的连接端电连接，所述第二电机矢量驱动电路(11)与第二电机(2)相应的连接端电连接，第二电机(2)与第二电机电流采样电路(12)相应的连接端电连接； 所述第一微处理器(3)与第二微处理器(10)通讯连接，所述第一微处理器(3)、第一电机矢量驱动电路(4)、第二电机矢量驱动电路(11)和第二微处理器(10)分别与电池管理电路(25)相应的连接端电连接。2.根据权利要求1所述的平衡车的电机控制装置，其特征在于:所述第一电源开关电路(7)包括依次电连接的第一 14V电源电路(7-1)、第一 5V电源电路(7-2)和第一 3.3V电源电路(7-3)，所述第一电机矢量驱动电路(4)和第一灯光提示电路(8)分别与第一 14V电源电路(7-1)相应的连接端电连接，第一声音提示电路(9)与第一 5V电源电路(7-2)相应的连接端电连接，所述第一微处理器(3)、第一电机电流采样电路(5)和第一车体姿态传感器电路(22 )分别与第一3.3V电源电路(7-3 )相应的连接端电连接。3.根据权利要求1所述的平衡车的电机控制装置，其特征在于:所述第二电源开关电路(14)包括依次电连接的第二 14V电源电路(14-1)、第二5V电源电路(14-2)和第二3.3V电源电路(14-3)，所述第二灯光提示电路(15)和第二电机矢量驱动电路(11)分别与第二 14V电源电路(14-1)相应的连接端电连接，所述第二声音提示电路(16)与第二 5V电源电路(14-2)相应的连接端电连接，所述第二微处理器(10)、第二电机电流采样电路(12)和第二车体姿态传感器电路(24)分别与第二 3.3V电源电路(14-3)相应的连接端电连接。4.根据权利要求1所述的平衡车的电机控制装置，其特征在于:所述第一电机控制板和第二电机控制板均还包括过流保护电路(18)，所述第一电机电流采样电路(5)和第一微处理器(3 )分别与第一电机控制板的过流保护电路(18 )相应的连接端电连接，第二电机电流采样电路(12)和第二微处理器(10)分别第二电机控制板的过流保护电路(18)相应的连接端电连接。5.根据权利要求1所述的平衡车的电机控制装置，其特征在于:还包括充电口检测电路(19)，所述第一微处理器(3)和第二微处理器(10)分别与充电口检测电路(19)相应的连接端电连接。6.根据权利要求1所述的平衡车的电机控制装置，其特征在于:所述第一微处理器(3)通过通讯接口电路(26)与第二微处理器(10)通讯连接。
【文档编号】H02P21/00GK205453563SQ201620243283
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】卜涛
【申请人】常州涛涛智能科技有限公司