[發(fā)明專利]使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810237617.3
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN110155192A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 洪定生
• 申請（專利權）人: 洪定生
• 主分類號: B62D37/04
• 分類號: B62D37/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，包括車架和車架上的前后輪，其特征在于，還具有：

位于前后輪之間的慣性飛輪結構，包括：固定支撐架、慣性飛輪、軸承、電機和減速器，所述固定支撐架安裝在車架上，所述慣性飛輪的安裝軸線為沿車身行駛方向，其外圈或內圈加工有齒圈，所述軸承通過軸承軸安裝在固定支撐架上，該軸承分布在慣性飛輪周圍與其相切接觸并對慣性飛輪起到支撐、固定作用，支撐、固定支承慣性飛輪的軸承是3組或多組，所述電機與減速器固定連接，所述減速器的輸出軸通過齒輪與慣性飛輪的齒圈嚙合；

控制系統(tǒng)，包括：MCU、電機驅動器和相應的傳感器；

所述傳感器采集平衡車的車身姿態(tài)參數(shù)和飛輪狀態(tài)參數(shù)，所述MCU實時根據傳感器傳輸?shù)能嚿碜藨B(tài)參數(shù)和飛輪狀態(tài)參數(shù)數(shù)據推算系統(tǒng)的傾斜力矩并將控制指令輸出到電機驅動器，所述電機驅動器執(zhí)行MCU的控制指令用于驅動慣性飛輪結構中的電機，作用于慣性飛輪產生特定方向和大小的加速度產生反向力矩，從而來使車身達到自平衡。

2.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述傳感器包括姿態(tài)傳感模塊和飛輪狀態(tài)傳感模塊，姿態(tài)傳感模塊通過陀螺儀和重力加速度計測得的數(shù)據信號，經過數(shù)據融合算法處理得到車身的傾角和車身的角速度兩個姿態(tài)參數(shù)，飛輪狀態(tài)傳感模塊可以通過旋轉編碼器信號，計算得到飛輪的位置和飛輪的轉速。

3.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述車架上還安裝有司機座椅，慣性飛輪結構應用在前后輪平衡車中為1個、2個或2個以上，當為1個時，安裝在司機座椅的后方或前方；當為2個或2個以上時，安裝在司機座椅的左右兩側和、或前后兩側。

4.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，慣性飛輪的安裝軸線為沿車身行駛方向，飛輪俯仰角的傾斜度在-45°到+45°角之間。

5.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)在保證車身平衡的前提下，引入飛輪的轉速反饋，在計算電機所需要的扭矩的同時加入轉速的反饋信息，用以降低慣性飛輪的轉速。

6.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，慣性飛輪驅動結構還設置為如下方式：

慣性飛輪外側有同步輪，電機側也裝有配套同步輪，電機通過同步輪同步帶傳動，使慣性飛輪旋轉。

7.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，慣性飛輪的驅動結構還設置為如下方式：使用外轉子無刷電機，慣性飛輪為磁性材料，直接作為電機轉子，慣性飛輪內側使用線圈，通交變電流產生與慣性飛輪轉速相同的旋轉磁場，推動慣性飛輪旋轉。

8.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述MCU采用10Hz及以上的控制頻率進行實時控制，即傳感器的采樣頻率和電機控制指令的發(fā)送頻率包括電機的指令執(zhí)行速度都要高于10Hz。

9.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車的自平衡范圍最大值為左右方向上的車身傾角30度，在車身傾角大于30度時，判斷為超過車身自穩(wěn)的范圍，及時自行停車報警。

10.如權利要求1所述的使用慣性飛輪結構的前后輪平衡車，其特征在于，所述慣性飛輪結構還應用于船只的船體平衡。