[发明专利]一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统及其控制方法

权利要求书

1.一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于，包括轨道（1）和小车主体（5），所述小车主体（5）位于轨道（1）上端，所述轨道（1）的外环壁和内环壁上均设有保护侧板（2），所述小车主体（5）位于两组所述保护侧板（2）之间，所述小车主体（5）两侧均设有导向轮（6），所述导向轮（6）与保护侧板（2）接触，所述轨道（1）上表面中部安装有驱动永磁铁（4），两组所述保护侧板（2）相对的一侧均设有悬浮磁铁（3），所述悬浮磁铁（3）与轨道（1）上表面固定连接，所述小车主体（5）上安装有与悬浮磁铁（3）极性相反的钕铁硼磁铁（13），所述小车主体（5）上安装有两组励磁线圈（14），两组所述励磁线圈（14）位于小车主体（5）内中部；所述小车主体（5）上安装有两组霍尔传感器（10），两组所述霍尔传感器（10）分别位于两组所述励磁线圈（14）一侧。

2.根据权利要求1所述的一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于：所述驱动永磁铁（4）设有多组，多组所述驱动永磁铁（4）磁极性交错排列设置在轨道（1）上，相邻两组所述驱动永磁铁（4）之间设有一定的间距，且相邻两组所述驱动永磁铁（4）之间的间距与两组所述励磁线圈（14）以及霍尔传感器（10）之间的相对位置须满足一定的关系。

3.根据权利要求1所述的一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于：相邻两组所述驱动永磁铁（4）之间的磁极性相反。

4.根据权利要求1所述的一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于：所述小车主体（5）内部设有STM32处理器（7）、驱动模块（9）、HC-05蓝牙模块（11）、红外线感应模块（12），所述驱动模块（9）、HC-05蓝牙模块（11）、红外线感应模块（12）均与STM32处理器（7）电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于：所述小车主体（5）内部设有氢能燃料电池（15）与降压稳压的电源模块（8）电性相连，所述电源模块（8）与STM32处理器（7）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统，其特征在于：所述小车主体（5）内部还设有霍尔传感器（10），所述霍尔传感器（10）设有两组，两组所述霍尔传感器（10）分别位于两组所述励磁线圈（14）一侧，所述霍尔传感器（10）的信号输出端与STM32处理器（7）的信号输入端连接。

7.权利要求1-6之一所述氢能供电磁悬浮小车的动力系统的控制方法，其特征是：

（1）驱动控制：小车在正常运行时，霍尔传感器读取到下方磁场变化反馈给STM32处理器，并由处理器发送指令给驱动电路，由驱动电路输出方向正确的电流流过线圈，从而使线圈下方产生相对应的磁场；线圈的磁场与下方驱动永磁铁的磁场相互作用产生“前吸后斥”的驱动力，推动小车往前进；线圈A受到磁铁C的斜向上的斥力，同时收到磁铁B的斜向下的吸引力，线圈B的受力同理，使小车有前进的驱动力；同理，后退时，调整励磁线圈的电流方向，则可产生“前斥后吸”的驱动力使之后退；

（2）防吸控制：当励磁线圈未及时调节其磁场极性时，则容易与下方的驱动永磁铁相吸，从而让前进的驱动力变成阻力，严重时会与下方的驱动永磁铁相吸；因此霍尔传感器、线圈A、线圈B之间的相对位置以及驱动永磁铁之间的相对位置，应该满足一定的关系，使得霍尔元件在翻转其输出信号的时刻，也正好是线圈A/B需要翻转其极性的时刻；

（3）刹车控制：当小车在正常运行中，手机控制端发送了急刹车指令后，STM32处理器将读取该时刻霍尔传感器的输出信息，除非接收到新的指令否则将保持该励磁线圈的电流方向不变，即线圈产生的磁场方向不变，使其可以与轨道的驱动永磁铁相吸达到及时刹车的目的；

（4）缓慢停车与加减速控制：区别于急刹车控制，缓慢停车通过切断励磁线圈的电流，从而使小车失去动力，在前进阻力的作用下缓慢地将速度下降至零；加减速控制中，将驱动模块的L298P芯片的EN控制端连接到STM32处理器IO口上，同时设置该IO口为 PWM工作模式，控制励磁线圈开启时间的比例，从而达到加减速的目的；

（5）避障控制：在正常运行时，当红外避障模块判断到前方障碍物已经进入到了安全区域内，则将会将信息反馈给处理器，由处理器做出刹车操作；当障碍物离开了安全区域，则会反馈信息给处理器，处理器做出继续行驶的操作。