[实用新型]一种使电动摩托车自动直立的硬件系统

权利要求书

1.一种使电动摩托车自动直立的硬件系统，包括向两轮电动摩托车自动输出自平衡力矩以保持车身直立的自平衡系统，其特征在于：所述硬件系统包括直立控制部和自动直立系统；所述自动直立系统包括以车身为摆动立杆的飞轮倒立摆机构；所述飞轮倒立摆机构包括车身处的飞轮电机（17）和竖向的惯性系统飞轮（18）；所述直立控制部对车身姿态进行监测，若车身需要维持直立姿态，则直立控制部控制飞轮电机对惯性系统飞轮施力，并使施加于惯性系统飞轮的电机力在车身处形成驱动车身竖向摆动以维持直立姿态的力矩；

所述电动摩托车包括内置主控制器的运动控制部；所述飞轮电机为三相无刷电机；

所述直立控制部包括动量轮驱动控制部、次控制器、直立系统位姿传感器；所述直立系统位姿传感器安装于电动摩托车车身的中轴线处；

所述直立控制部通过主控制器与运动控制部通信，获取摩托车当前工况，所述摩托车当前工况包括车辆是否直立、车辆前进速度和车辆转向状态；所述主控制器与次控制器通信以获取当前车体姿态；

所述主控制器通过动量轮驱动控制部控制飞轮电机，控制飞轮电机的驱动信号为PWM，且通过Clark变换和Park变换对飞轮电机的矢量控制。

2.根据权利要求1所述的一种使电动摩托车自动直立的硬件系统，其特征在于：所述次控制器经直立系统位姿传感器测量车身的加速度和角速度数据，并对数据进行解析以获取当前车身姿态数据；所述车身姿态数据包含当前车身倾斜角度、当前车身运动角速度，次控制器将当前车身姿态数据传输到主控制器；

所述主控制器通过自平衡算法，解析当前车身姿态数据所需的恢复直立力矩，并转换为对应的动量输出作业；

所述动量轮驱动控制部根据主控制器得出的动量输出作业来控制电机向惯性系统飞轮输出相应动量；以使电机驱动飞轮的反作用力在车身处形成可使车身维持直立姿态的力矩；所述力矩以车身为力臂，以车轮与地面的支点为矩心；

所述直立控制部还通过连接器与运动控制部连接，并从运动控制部获取电能。

3.根据权利要求1所述的一种使电动摩托车自动直立的硬件系统，其特征在于：所述飞轮电机的三相无刷电机驱动部分采用分立原件搭建而成，选用MOS管搭建的3个独立的H桥桥臂，实现对三相电机的精准控制。

4.根据权利要求1所述的一种使电动摩托车自动直立的硬件系统，其特征在于：所述电动摩托车还包括转向控制输出器和前进运动输出器；所述硬件系统还包括对电动摩托车的自平衡系统维护作业进行数据校准的可拆卸飞轮替换系统；所述可拆卸飞轮替换系统包括与运动控制部相连的连接器，还包括电池连接器、开关接口、传感器接口、转向控制器输出接口、前进运动控制器输出接口以及独立的EEPROM存储器；

当进行自平衡系统维护作业时，所述可拆卸飞轮替换系统通过电池接口与电池连接以获取电能；可拆卸飞轮替换系统通过连接器与运动控制部连接，在向运动控制部供电的同时，将运动控制部输出的转向控制信号转接到转向控制输出器上，将运动控制部分输出的前进驱动信号转接到前进运动输出器上，将直立系统位姿传感器输出信号的接口转接到运动控制部的传感器信号读取接口；

所述可拆卸飞轮替换系统的EEPROM存储器存储有车体维护参数，所述车体维护参数参数包括自平衡系统维护作业装配结束后的车体重心、车体相对直立点偏离的角度，还包括车体前进、转向、直立控制方式的PID参数，在自平衡系统维护作业完成后，直立控制部通过运动控制部读取可拆卸飞轮替换系统的EEPROM存储的车体维护参数，对直立控制部的控制数据进行校准，以继续实现自平衡控制。

5.根据权利要求4所述的一种使电动摩托车自动直立的硬件系统，其特征在于：所述运动控制部为用于控制车辆以设定速度匀速前进、寻迹、转向以及对遥控信号的接收的运动控制部；

所述运动控制部分包括主控制器，传感器接口、无线传输接口、转向控制接口，前进运动控制器；所述无线传输接口包括BLE接口或WIFI接口；所述运动控制部通过连接器与直立控制部相连。