[发明专利]一种电动双轮平衡车系统及电动双轮平衡车控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动双轮平衡车领域，尤其涉及一种电动双轮平衡车系统及电动双轮平衡车控制方法。

背景技术

电动双轮平衡车是一种采用左右两轮设计，结合陀螺仪测量车身所处姿态，单片机发出指令驱动电机达到自平衡的新型电动车。

电动双轮平衡车整体控制结构为：左右侧分别为两个三相无刷电机，此时需要同时控制两个三相无刷电机，目前做法有两种方案，第一种方案：一个控制器一个控制芯片同时控制两个电机，第二种方案：两个控制器分别控制两个电机。

然而，目前电动双轮平衡车的控制方案中，无法自动选择主从机功能，不能实现主从机运动状态相互协调控制。其原因在于，目前电动双轮平衡车的控制方案，存在以下几个方面的不足，详述如下：

第一方面：一个控制器一个控制芯片控制，两个电机通常由于电机控制运算的复杂性，往往由于低成本芯片计算能力有限便通过简化电机控制计算来解决，此时便失去了一部分体验的舒适性，而高运算能力芯片又涉及到成本问题。同时由于两个电机控制电路全部集成到一个电路板上，控制器需要的单个空间非常大，往往又无法分割成两块。

第二方面：为采用两个低成本芯片做成两个控制器，控制两个电机。左边控制器控制左边电机，右边控制器控制右边电机，两者虽然有通讯但只是进行了对方控制器是否故障，对方控制器是否开关机的简单信息状态，两边控制器没有做到运动状态的协调控制，例如当一边电机由于外界原因造成运动状态改变，另一侧电机控制器的控制系统未加入对方运动状态的协调控制，导致整车运行不稳定，左右晃动，摆动，抖动等各种危险情况。同时传统的整车控制逻辑方式功能扩展性和制造简易性差，例如：当平衡车需要很多的外部功能时，通常由于单片机资源不够导致左右两侧控制器需要两种不同的程序，当增加功能时还需要选择是增加在左侧控制器还是右侧控制器，制造时需要分开左侧控制器和右侧控制器，这样很容易造成生产程序混乱，生产难管控的局面。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种控制器，旨在解决在一种电动双轮平衡车控制方法，旨在解决目前电动双轮平衡车的控制方案中，无法自动选择主从机功能，不能实现主从机运动状态下的相互协调控制的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电动双轮平衡车系统，位于电动双轮平衡车两侧的控制器、单片机；

所述单片机，用于通电后，检测是否有电源开关键按下，如果有电源开关键按下，则记录本侧的控制器为主机，选取并执行主机所需要的功能，自动屏蔽从机功能，并发送主机信号和已开机信号到另一侧的控制器；

另一侧的控制器接收主机信号和已开机信号后，标记自身为从机，选取并执行从机所需要的功能，自动屏蔽主机功能，发送从机信号和已开机信号到主机；

所述主机和所述从机在所述电动双轮平衡车运动时，互相传输本侧的运动数据，以实现主从机在运动状态下的相互协调控制。

进一步地，在所述的电动双轮平衡车系统中，所述主机和所述从机采用异步收发传输器UART、集成电路总线IIC或串行外设接口SPI进行数据传输。

进一步地，在所述的电动双轮平衡车系统中，在确认开机启动成功后，所述主机和所述从机互相传输开关机状态、故障信息、陀螺仪角度、电机速度、电机目标驱动占空比、电机实际驱动占空比。

进一步地，在所述的电动双轮平衡车系统中，所述电动双轮平衡车的任一侧在外壳上开设有启动控制器的电源开关键。

进一步地，在所述的电动双轮平衡车系统中，所述主机和所述从机读取陀螺仪数据计算得到M_Angle，并更新到需要发送的数据中，读取通讯数据得到对侧倾斜角度S_Angle，以0角度为目标值，以M_Angle为反馈值进行PI运算得到电动双轮平衡车的速度目标值M_REF_Speed。

进一步地，在所述的电动双轮平衡车系统中，所述主机用于计算本侧电机实际速度M_Speed和所述从机用于计算本侧电机实际速度S_Speed，所述主机和所述从机根据M_Speed和S_Speed，得到两侧速度差值Diff_speed，以两侧速度差值Diff_speed为反馈值进行PI运算，得到需要调整的电机驱动值Adjust_REF_Speed，将计算出来的M_REF_Speed+Adjust_REF_Speed输入到速度环路中，得到电机驱动电流参考值M_REF_PWM，以此反复调节，以控制两侧电机速度偏差，使电动双轮平衡车直行平稳。