一種電動兩輪汽車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電動兩輪汽車，包括：車架；與所述車架聯(lián)接的外殼；與所述車架聯(lián)接的一個(gè)前輪及一個(gè)后輪；與所述車架聯(lián)接的陀螺裝置，所述陀螺裝置包括飛輪；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)在所述電動兩輪汽車的啟動但未行駛期間、正常行駛期間或轉(zhuǎn)彎期間，通過控制所述飛輪的進(jìn)動角速度來維持所述電動兩輪汽車的車身的平衡。
【專利說明】—種電動兩輪汽車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動汽車領(lǐng)域，更具體地涉及一種帶有陀螺裝置的電動兩輪汽車。

【背景技術(shù)】
[0002]以下對本實(shí)用新型的相關(guān)【背景技術(shù)】進(jìn)行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]在環(huán)境污染日益嚴(yán)重，能源供應(yīng)不斷緊縮、短缺和交通日益擁堵的今天，綠色低碳、輕型化、小型化的汽車逐漸成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢，也受到越來越多的出行者的青睞。
[0004]1914年出現(xiàn)了兩輪汽車，其具有一前一后兩個(gè)車輪，依靠機(jī)械陀螺實(shí)現(xiàn)左右平衡，從而具有了普通四輪汽車的穩(wěn)定性，即，靜止時(shí)不會傾倒。而且相對于傳統(tǒng)的四輪汽車而言，兩輪汽車不僅改變了人們的駕駛習(xí)慣，而且重量更輕、外形更小、也更節(jié)能。但由于機(jī)械陀螺的控制比較復(fù)雜，對微處理器、電機(jī)、傳感器等組件也有較高的要求，加之涉及到更多的安全性問題，因此在過去一百年里，電動兩輪汽車沒有取得實(shí)質(zhì)的突破性進(jìn)展；現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出的許多電動兩輪汽車，基本上都存在穩(wěn)定性欠佳、陀螺啟動緩慢、過彎能力有限等問題，因而始終未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的規(guī)?；?。
[0005]實(shí)際上有許多種兩輪車輛，例如一般的摩托車和小型摩托車，它們與傳統(tǒng)的四輪轎車相比能提供更高的效率，然而，該效率主要是由于兩輪車輛和四輪轎車之間的物理差異，例如減輕的重量、較少的摩擦面以及減少的阻力等造成的。此外，由于受到天氣狀況，例如風(fēng)的影響、碰撞事故發(fā)生時(shí)的安全問題、以及在車輛使用期間必需保持車輛的穩(wěn)定性等因素，因而許多用戶不愿意或不能夠用摩托車代替汽車作為交通工具。
[0006]用于使兩輪車輛的使用者(駕駛者)免受惡劣天氣和大風(fēng)影響的解決方案通常限于:對能夠保護(hù)駕駛者免受外界影響的設(shè)備，例如擋風(fēng)玻璃等部分地進(jìn)行遮擋，以允許使用者在靜止或低速駕駛期間使用自己的單腿或雙腿來幫助穩(wěn)定車輛，也就是，駕駛者的雙腳可以直接接觸地面。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還有一些解決方案，如對兩輪車輛使用封閉的駕駛室，但由于該解決方案沒有用額外的的車輪來穩(wěn)定車輛，所以車輛會在某些狀態(tài)下存在不能穩(wěn)定直立的可能。
[0007]對于利用陀螺穩(wěn)定車輛的研究，可以追溯到約一百年前。但是由于陀螺系統(tǒng)的復(fù)雜性，安全性等問題，對于兩輪汽車在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定性問題的解決，迄今為止也沒有具備商業(yè)化規(guī)模的產(chǎn)品出現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種電動兩輪汽車，其包括陀螺裝置。該陀螺裝置能夠使電動兩輪汽車在靜止但沒有關(guān)閉電源，例如等待紅綠燈期間、汽車低速行駛期間以及汽車轉(zhuǎn)彎期間，均能夠保持車身的平衡。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種電動兩輪汽車，包括:車架；與所述車架聯(lián)接的外殼；與所述車架聯(lián)接的一個(gè)前輪及一個(gè)后輪；與所述車架聯(lián)接的陀螺裝置，所述陀螺裝置包括飛輪；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)在所述電動兩輪汽車的啟動但未行駛期間、正常行駛期間或轉(zhuǎn)彎期間，通過控制所述飛輪的進(jìn)動角速度來維持所述電動兩輪汽車的車身的平衡。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述電動兩輪汽車中的所述陀螺裝置為一個(gè)且僅包括一個(gè)飛輪。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述電動兩輪汽車中的所述陀螺裝置為兩個(gè)，且每一個(gè)所述陀螺裝置均包括一個(gè)飛輪，并且所述兩個(gè)陀螺裝置以相對于所述車架的縱向軸線對稱的方式布置。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器以及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車因外力出現(xiàn)橫向方向的傾斜時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述車身的傾斜角度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度以及所述進(jìn)動角速度確定維持車身平衡所需的所述飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)在橫向方向上的傾斜角度、角速度以及所述汽車的向心加速度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度、角速度、向心加速度以及所述進(jìn)動角速度確定所需的所述飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述控制系統(tǒng)包括:微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車因外力出現(xiàn)橫向方向的傾斜時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述車身的傾斜角度，所述角度傳感器讀取兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度及所述進(jìn)動角速度確定維持所述汽車的車身平衡所需的所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)在橫向方向上的傾斜角度、角速度以及所述汽車的向心加速度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度、角速度及向心加速度以及所述進(jìn)動角速度確定所需的所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方，向并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述微處理器還確定所述汽車的車身應(yīng)當(dāng)在橫向方向上產(chǎn)生的傾斜的角度值，所述角度值能夠使所述汽車依靠自身傾斜產(chǎn)生的重力在橫向方向上的分量抵消所述汽車轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力或橫向方向上的外力，使所述汽車的車身維持平衡狀態(tài)。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述控制系統(tǒng)包括兩組低速電機(jī)控制器。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，所述電動兩輪汽車的啟動但未行駛期間為諸如在路口等待綠燈時(shí)、其他緊急情況制動時(shí)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的電動兩輪汽車，由于提供了一個(gè)或兩個(gè)陀螺裝置，所以均能夠在汽車已啟動但未行駛期間，例如在路口等待綠燈時(shí)；汽車在正常行駛中遇到外力的作用時(shí)；以及汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，依靠一個(gè)或兩個(gè)陀螺裝置的作用來實(shí)現(xiàn)汽車的車身在橫向方向上，即汽車的左右方向上的平衡，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的電動兩輪車輛穩(wěn)定性欠佳的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過以下參照附圖提供的【具體實(shí)施方式】部分，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中:
[0021]圖1是示出本實(shí)用新型的電動兩輪汽車帶有一個(gè)陀螺裝置的實(shí)施方式的示意圖；
[0022]圖2是示出本實(shí)用新型的帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0023]圖3是示出本實(shí)用新型的帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的一個(gè)陀螺裝置的示意圖，其示出了飛輪；
[0024]圖4是示出本實(shí)用新型的電動兩輪汽車帶有兩個(gè)陀螺裝置的實(shí)施方式的示意圖；
[0025]圖5是示出本實(shí)用新型的帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的兩個(gè)陀螺裝置的示意圖，其示出了兩個(gè)飛輪；
[0027]圖7是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)陀螺裝置的分解示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面參照附圖對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或用法的限制。
[0029]如前所述，在現(xiàn)有的電動兩輪汽車中，基本上是依靠機(jī)械陀螺實(shí)現(xiàn)車輛在橫向方向，即左右方向上的平衡。但由于機(jī)械陀螺的控制比較復(fù)雜，對微處理器、電機(jī)、傳感器等組件也有較高的要求，加之涉及到更多的安全性問題，因此現(xiàn)有的許多電動兩輪汽車，基本上都存在穩(wěn)定性欠佳、陀螺啟動緩慢、過彎能力有限等問題，因而始終未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的規(guī)?；?br> [0030]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型提供的帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的結(jié)構(gòu)示意圖，后面為簡便起見，將“電動兩輪汽車”統(tǒng)稱為“汽車”。其包括:車架1、外殼3、前輪2、后輪
6、陀螺裝置5、方向盤4、座椅7、輔助輪8、電池組9、控制系統(tǒng)10。所述外殼3連接到車架I上，前輪2與后輪6也都連接至車架I。陀螺裝置5在底部可以通過可拆卸的方式通過諸如螺栓之類的連接件固定到車架I上，當(dāng)然，陀螺裝置5也可以在底部以例如焊接之類的固接方式連接到車架I上。陀螺裝置5在車架I上的位置優(yōu)選地為沿著車架I的縱向方向居中的位置，但不限于此。類似地，控制系統(tǒng)10也可以通過可拆卸的方式通過諸如螺栓之類的連接件固定到車架I上。當(dāng)然，控制系統(tǒng)10也可以通過例如焊接之類的固接方式連接到車架I上。
[0031]圖2為圖1中的帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的控制系統(tǒng)10的簡略示意圖。所述控制系統(tǒng)10包括:電源、姿態(tài)控制器、高速電機(jī)控制器及高速電機(jī)、低速電機(jī)控制器及低速電機(jī)等。其中，姿態(tài)控制器包括:電子陀螺儀、微處理器以及角度傳感器。
[0032]圖3是示出本實(shí)用新型的帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的一個(gè)陀螺裝置5的示意圖。其中，飛輪13與低速電機(jī)11相連接。
[0033]下面對帶有一個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的操作進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034]汽車在沒有被啟動前，兩個(gè)輔助輪8伸下來接觸地面，處于工作位置，從而輔助前輪2與后輪6，以使電動兩輪汽車平衡靜立在地面上。
[0035]當(dāng)汽車被啟動后，陀螺裝置5依靠高速電機(jī)啟動，開始運(yùn)轉(zhuǎn)。陀螺裝置5中的飛輪13依靠高速電機(jī)進(jìn)入軸向轉(zhuǎn)動狀態(tài)。汽車一旦行駛，兩個(gè)輔助輪8已收起，處于不工作位置，此時(shí)汽車僅依靠前輪和后輪著地。在汽車的正常行駛期間，當(dāng)汽車受到外力出現(xiàn)在橫向方向，即，汽車的左右方向上的傾斜時(shí)。電子陀螺儀檢測到車身橫向方向傾斜的角度以及汽車的角速度值，并且將它們傳送給微處理器。角度傳感器也讀取所述飛輪13的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器根據(jù)這些值計(jì)算出維持車身橫向平衡所需要的扭矩的大小及方向，并將其轉(zhuǎn)換為所需的飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，隨后微處理器根據(jù)所述所需的進(jìn)動角速度的大小及方向，向低速電機(jī)控制器發(fā)出指令，低速電機(jī)控制器驅(qū)動低速電機(jī)11，以控制飛輪13的進(jìn)動角速度及方向，使其產(chǎn)生令車身保持平衡所需方向及大小的扭矩，從而維持了車身的平衡。
[0036]當(dāng)汽車在啟動后但未行駛期間，如遇到在路口等待綠燈的情形時(shí)，或其他緊急情況制動時(shí)，即，汽車沒有關(guān)閉電源，但停止了行駛。此時(shí)輔助輪8依然處于不工作位置。在只有前輪2與后輪6支承的情況下，汽車的車身也會產(chǎn)生橫向方向的傾斜。當(dāng)車身傾斜時(shí)，控制系統(tǒng)中的電子陀螺儀檢測到車身產(chǎn)生的橫向方向傾斜的角度及汽車的角速度，然后電子陀螺儀將車身在橫向方向上傾斜的角度以及汽車的角速度值傳送給微處理器。角度傳感器讀取飛輪13的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器根據(jù)這些值計(jì)算出維持車身平衡所需的扭矩的大小及方向。隨后微處理器根據(jù)飛輪13的轉(zhuǎn)動慣量、飛輪13的轉(zhuǎn)速及維持平衡所需的扭矩，計(jì)算出所需的飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，隨后根據(jù)所需的進(jìn)動角速度的大小及方向，向低速電機(jī)控制器發(fā)出指令，驅(qū)動低速電機(jī)11，以控制飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，使其產(chǎn)生令車身保持平衡所需方向及大小的扭矩，從而維持了車身的平衡。
[0037]當(dāng)汽車在行駛中轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車受到外力作用，車身在橫向方向上傾斜，而此時(shí)控制系統(tǒng)中的電子陀螺儀檢測到車身在橫向方向上傾斜的角度和汽車的角速度、汽車的向心加速度，并且將它們傳送給微處理器。角度傳感器讀取飛輪13的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器根據(jù)這些值計(jì)算出車身應(yīng)當(dāng)在橫向方向上產(chǎn)生的傾斜的角度值，該角度值能夠使汽車依靠自身傾斜產(chǎn)生的重力在橫向方向上的分量抵消汽車轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力或橫向方向上的外力，使車身維持平衡狀態(tài)。微處理器隨后將該值轉(zhuǎn)換為所需的飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，并且向低速電機(jī)控制器發(fā)出指令，以驅(qū)動低速電機(jī)11來控制飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，使陀螺裝置5產(chǎn)生令汽車保持平衡所需方向及大小的扭矩，從而維持了車身的平衡。
[0038]當(dāng)汽車受到外力，例如，重力、風(fēng)力、碰撞等在橫向方向上傾斜時(shí)，電子陀螺儀檢測到車身在橫向方向上傾斜的角度及汽車的角速度并傳送給微處理器，角度傳感器讀取飛輪的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器，微處理器根據(jù)所述車身的傾斜的角度及角速度以及飛輪的進(jìn)動角速度計(jì)算出為使車身恢復(fù)直立狀態(tài)，陀螺裝置5所需輸出的扭矩方向及大小。類似地，微處理器基于該結(jié)果向低速電機(jī)控制器發(fā)出指令，以使低速電機(jī)驅(qū)動飛輪13，進(jìn)而使陀螺裝置5產(chǎn)生維持汽車平衡所需方向及大小的扭矩，從而維持了車身的平衡。
[0039]陀螺裝置產(chǎn)生扭矩的大小與飛輪13的轉(zhuǎn)動慣量、飛輪13的轉(zhuǎn)速以及飛輪的進(jìn)動角速度成正比。
[0040]具體地，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量可以由以下公式計(jì)算:
[0041]飛輪矩M —般表示機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣性的一個(gè)量。
[0042]M = ΟΓ2
[0043]G:等于電機(jī)拖動系統(tǒng)中負(fù)載的等效重量(即將負(fù)載所有重量等效為慣性半徑一端的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)重量)。
[0044]D:為慣性直徑。
[0045]系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量與飛輪矩的等量關(guān)系為:J =(⑶~2)/4g
[0046]陀螺裝置所能產(chǎn)生的扭矩由以下公式計(jì)算:
[0047]T = J* ω I* ω 2
[0048]T:等于陀螺裝置所產(chǎn)生的扭矩
[0049]J:飛輪的轉(zhuǎn)動慣量
[0050]ω 1:飛輪的自轉(zhuǎn)速度
[0051]ω2:飛輪的扭轉(zhuǎn)速度
[0052]根據(jù)汽車的重心高度和重量，可以計(jì)算出所需的飛輪扭轉(zhuǎn)速度
[0053]co2 = T/(J*col)
[0054]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，飛輪的設(shè)計(jì)重量為50kg，轉(zhuǎn)動慣量為0.36kg.m,飛輪轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)(1256弧度/秒)。電機(jī)可以提供的飛輪扭轉(zhuǎn)速度為300轉(zhuǎn)(31.4弧度/秒)。陀螺裝置可以提供約14000匪的扭矩。
[0055]圖4是示出本實(shí)用新型的帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的示意圖。如圖4中所示，在使用雙陀螺裝置的情況下，優(yōu)選地，兩個(gè)陀螺裝置5A和5B以相對于汽車的縱向軸線X對稱的方式布置，但不限于此。除此之外，汽車的結(jié)構(gòu)與前述帶有一個(gè)陀螺裝置的結(jié)構(gòu)相類似，此處不再冗述。
[0056]圖5示出了帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的陀螺裝置5A和5B，他們分別包括飛輪13A和13B。飛輪13A和13B分別與電機(jī)IlA和IlB相連接。
[0057]圖6示出了帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的控制系統(tǒng)的示意圖。由圖中可見，該控制系統(tǒng)包括電源、姿態(tài)控制器、兩組高速電機(jī)Ι、Π及高速電機(jī)控制器1、11、兩組低速電機(jī)Ι、Π及低速電機(jī)控制器Ι、Π等。其中，姿態(tài)控制器包括:電子陀螺儀、微處理器以及角度傳感器I和角度傳感器II。
[0058]下面詳細(xì)描述帶有兩個(gè)陀螺裝置的電動兩輪汽車的操作。為簡便起見，后面統(tǒng)稱為“汽車”。
[0059]在汽車沒有被啟動前，兩個(gè)輔助輪8伸下來接觸地面，處于工作位置，從而輔助前輪2與后輪6，使汽車平衡靜立在地面上。
[0060]汽車在啟動后，控制系統(tǒng)10首先開始工作。微處理器輸出信號給高速電機(jī)控制器I和高速電機(jī)控制器II，以分別啟動高速電機(jī)I和高速電機(jī)II。兩個(gè)陀螺裝置5A和5B中的飛輪13A和13B依靠高速電機(jī)I和高速電機(jī)II啟動，進(jìn)入軸向轉(zhuǎn)動狀態(tài)，當(dāng)高速電機(jī)I和II達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，高速電機(jī)控制器I和高速電機(jī)控制器II反饋信號給微處理器。微處理器輸出控制信號給低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II，以驅(qū)動低速電機(jī)I和低速電機(jī)II工作。低速電機(jī)I和低速電機(jī)II工作，此時(shí)兩個(gè)輔助輪8收回，處于非工作位置，陀螺裝置5A和5B中的飛輪13A及13B依靠低速電機(jī)I和II產(chǎn)生進(jìn)動。
[0061]當(dāng)汽車在受到重力、來自于駕駛員的操控力或者其他外力作用而出現(xiàn)橫向方向的傾斜時(shí)，控制系統(tǒng)中的電子陀螺儀檢測汽車在橫向方向上傾斜的角度和角速度并傳送給微處理器。角度傳感器I和II分別讀取飛輪13A和13B的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器基于前述的數(shù)據(jù)計(jì)算出維持車身平衡所需要的飛輪13的進(jìn)動角速度大小和方向。微處理器再輸出控制信號給低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II，低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II控制低速電機(jī)I和低速電機(jī)II，以控制飛輪13A和13B的進(jìn)動角速度的大小和方向，從而使陀螺裝置5A和5B產(chǎn)生所需大小及方向的扭矩，以維持車身的平衡。
[0062]當(dāng)汽車在路口等待綠燈時(shí)，S卩，汽車沒有關(guān)閉電源，但停止行駛。汽車會出現(xiàn)橫向方向的傾斜。電子陀螺儀檢測車身在橫向方向上傾斜的角度以及角速度值并傳送給微處理器。角度傳感器I和II分別讀取飛輪13A和13B的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器又根據(jù)這些值計(jì)算出維持車身平衡所需的扭矩。微處理器根據(jù)飛輪13A和13B的轉(zhuǎn)動慣量和進(jìn)動角速度以及維持車身平衡所需要的扭矩，計(jì)算出所需的飛輪13A和13B的進(jìn)動角速度的大小和方向，隨后根據(jù)所需的進(jìn)動角速度的大小及方向，向低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II發(fā)出指令，以驅(qū)動低速電機(jī)I和低速電機(jī)II，從而控制飛輪13A和13B的進(jìn)動角速度的大小及方向，使陀螺裝置5A及5B產(chǎn)生相應(yīng)大小及方向的扭矩，以維持車身的平衡。
[0063]當(dāng)汽車在行駛中轉(zhuǎn)彎斜時(shí)，電子陀螺儀檢測到車身在橫向方向上的傾斜的角度和汽車的角速度，以及汽車的向心加速度。角度傳感器I和II分別讀取飛輪13的進(jìn)動角速度并傳送給微處理器。微處理器根據(jù)前述數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車轉(zhuǎn)彎所需的扭矩。具體地，微處理器計(jì)算出車身應(yīng)當(dāng)在橫向方向上產(chǎn)生的傾斜的角度值，該角度值能夠使汽車依靠自身傾斜產(chǎn)生的重力在橫向方向上的分量抵消汽車轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力或橫向方向上的外力，使車身維持平衡狀態(tài)。微處理器輸出信號給低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II,低速電機(jī)控制器I和低速電機(jī)控制器II控制低速電機(jī)I和低速電機(jī)II運(yùn)轉(zhuǎn)，以驅(qū)動飛輪13A和13B進(jìn)行相應(yīng)方向及大小的進(jìn)動，從而使陀螺裝置5A及5B產(chǎn)生令車身在橫向方向上傾斜的扭矩，以使汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)保持側(cè)傾狀態(tài)。微處理器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速、車身在橫向方向上傾斜的角度和角速度來調(diào)整飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，使車身處于穩(wěn)定的傾斜狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到汽車從轉(zhuǎn)彎狀態(tài)恢復(fù)到直行狀態(tài)時(shí)，再相應(yīng)地調(diào)整飛輪13的進(jìn)動角速度的大小及方向，使車身恢復(fù)到直行的平衡狀態(tài)。
[0064]需要說明的是，本實(shí)用新型的電動兩輪汽車也可以使用三個(gè)或三個(gè)以上的陀螺裝置，其作用原理與前述介紹的相類似。但是，單個(gè)陀螺裝置以及雙陀螺裝置毫無疑問地從制造成本到能耗方面都是最具效率的。
[0065]下面對帶有飛輪的陀螺裝置結(jié)構(gòu)的組裝進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0066]如圖7所示，陀螺裝置5包括飛輪13。飛輪兩端的軸和軸承12連接，將兩端連接好軸承的飛輪首先裝入飛輪前蓋20，然后將飛輪后蓋14安裝到飛輪另一面軸連接的軸承上。使用螺栓將飛輪前蓋20和飛輪后蓋14擰緊。將飛輪連接法蘭16從飛輪前蓋一側(cè)與飛輪軸用螺栓連接在一起。將電機(jī)連接法蘭17與高速電機(jī)18用螺栓連接在一起。將連接著高速電機(jī)的高速電機(jī)連接法蘭17與飛輪連接法蘭16用螺栓連接在一起。將電機(jī)蓋19與電機(jī)用螺栓連接在一起，然后旋轉(zhuǎn)電機(jī)蓋19在一個(gè)合適的角度，使電機(jī)蓋19的孔對準(zhǔn)飛輪前蓋20的螺栓孔，使用螺栓將電機(jī)蓋19和飛輪前蓋20連接在一起。
[0067]將飛輪蓋上法蘭25用螺栓連接在安裝好的飛輪蓋上方，飛輪蓋下法蘭15連接在安裝好的飛輪蓋下方。在飛輪蓋上法蘭25和飛輪蓋下法蘭15上分別裝上軸承。
[0068]將支架右蓋板22和支架左蓋板24通過螺栓連接在支架下蓋板23上。將組裝好的飛輪箱下部軸承對準(zhǔn)支架下蓋板23的軸承臺階孔安裝到位。安裝支架上蓋板21至飛輪箱上部軸承位置，然后用螺栓將支架上蓋板21連接到支架右蓋板22和支架左蓋板24上。將電機(jī)11與飛輪蓋上法蘭25連接在一起，然后用螺栓將電機(jī)連接在支架上蓋板25上。至此陀螺裝置組裝完成。
[0069]關(guān)于術(shù)語，此處“橫向方向”是指汽車的車身的左右方向，即汽車的寬度方向，“縱向方向”是指汽車的車身的前后方向，即汽車的長度方向。
[0070]雖然參照示例性實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的【具體實(shí)施方式】，在不偏離權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對所述示例性實(shí)施方式做出各種改變，所有的這種改變均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電動兩輪汽車，包括: 車架； 與所述車架聯(lián)接的外殼； 與所述車架聯(lián)接的一個(gè)前輪及一個(gè)后輪； 與所述車架聯(lián)接的陀螺裝置，所述陀螺裝置包括飛輪；以及 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)在所述電動兩輪汽車的啟動但未行駛期間、正常行駛期間或轉(zhuǎn)彎期間，通過控制所述飛輪的進(jìn)動角速度來維持所述電動兩輪汽車的車身的平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述陀螺裝置為一個(gè)且僅包括一個(gè)飛輪。
3.如權(quán)利要求1所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述陀螺裝置為兩個(gè)，且每一個(gè)所述陀螺裝置均包括一個(gè)飛輪，并且所述兩個(gè)陀螺裝置以相對于所述車架的縱向軸線對稱的方式布置。
4.如權(quán)利要求2所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器以及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車因外力出現(xiàn)橫向方向的傾斜時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述車身的傾斜角度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度以及所述進(jìn)動角速度確定維持車身平衡所需的所述飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
5.如權(quán)利要求2所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器以及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)在橫向方向上的傾斜角度、角速度以及所述汽車的向心加速度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度、角速度、向心加速度以及所述進(jìn)動角速度確定所需的所述飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
6.如權(quán)利要求3所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括:微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車因外力出現(xiàn)橫向方向的傾斜時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述車身的傾斜角度，所述角度傳感器讀取所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度及所述進(jìn)動角速度確定維持所述汽車的車身平衡所需的所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
7.如權(quán)利要求3所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、電子陀螺儀、角度傳感器及低速電機(jī)控制器，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述電子陀螺儀讀取所述汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)在橫向方向上的傾斜角度、角速度以及所述汽車的向心加速度，所述角度傳感器讀取所述飛輪的進(jìn)動角速度，所述微處理器基于所述傾斜角度、角速度及向心加速度以及所述進(jìn)動角速度確定所需的所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動角速度的大小及方向，并輸出給所述低速電機(jī)控制器，以通過控制所述兩個(gè)飛輪的進(jìn)動來維持所述車身的平衡。
8.如權(quán)利要求5或7所述的電動兩輪汽車，其特征在于，當(dāng)所述汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所述微處理器還確定所述汽車的車身應(yīng)當(dāng)在橫向方向上產(chǎn)生的傾斜的角度值，所述角度值能夠使所述汽車依靠自身傾斜產(chǎn)生的重力在橫向方向上的分量抵消所述汽車轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力或橫向方向上的外力，使所述汽車的車身維持平衡狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括兩組低速電機(jī)控制器。
10.如權(quán)利要求1所述的電動兩輪汽車，其特征在于，所述電動兩輪汽車的啟動但未行駛期間為諸如在路口等待綠燈時(shí)、其他緊急情況制動時(shí)。
【文檔編號】B60W30/045GK204095952SQ201420469283
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】祝凌云 申請人:祝凌云