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車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車

發(fā)布時間:2015-12-29 來源:EDN電子技術設計 責任編輯:wenwei

【導讀】近幾年街頭上出現(xiàn)好多種形形色色的電動平衡車,有獨輪型的,也有兩輪型的,還有滑板車型的,已經成為一條城市風景線。想必很多人都對電動平衡車非常好奇,那么今天我就以Ninebot 九號為例,做一次深度拆解剖析,讓您對電動平衡車的結構及原理有個徹底了解。
 
兩輪平衡車的原理框架圖如下:
 
小車的整體組成有如下部分構成:
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
小車構成的電路框架如下:
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
主要分:傳感器模塊,核心控制模塊,電機驅動模塊,其中傳感器模塊主要由加速度計和陀螺儀兩個部件組成。
 
整個工作機理如下:
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
下面來拆解一款電動平衡車,相信大家就對它的原理一目了然了!
 
Ninebot 九號電動平衡車詳細拆解分析如下:
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
Ninebot 九號 T型 自平衡電動車的電池容量為670Wh,一次充滿電后,可行駛35 - 40Km。而E型自平衡電動車的電池容量為450Wh,一次充滿電后,可行駛20 - 30Km。在實際行駛中,E型 自平衡電動車的電池可供大部分用戶連續(xù)行駛25Km以上。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
目前在自平衡電動車行業(yè)里,除了Segway之外,只有Ninebot 九號的轉向機構里用的是橡膠。選用橡膠材質的優(yōu)勢在于,使得Ninebot 九號的轉向手感很好,并具有良好的柔性,而且使用壽命很長,正常情況下可以使用100萬次。若使用彈簧的話,就容易老化,而且在轉向的時候會嘎啦嘎啦作響,影響手感。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
Ninebot 九號T型自平衡電動車,采用的是鎂合金的機殼,與其他自平衡電動車相比,鎂合金材質會更輕。在騎行自平衡電動車的時候,電機會產生大量的熱,通過鎂合金機殼來散熱,效果更佳。同時在Ninebot 九號車體的前側下部還設計有散熱用的導風槽,當駕駛時,氣流會通過導風槽帶走鎂合金機體上的熱量。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
Ninebot九號的主控板,相當于整輛車的大腦部分,也是其最核心的部位,起到平衡控制及決策車的作用。采用兩塊并行工作的32位處理器芯片,主要負責管控兩個陀螺儀,這兩塊處理器芯片的數(shù)據(jù)進行融合矯正,當一個處理器芯片出現(xiàn)問題的時候,另一個處理器芯片可以接替它的工作,兩者起到互相備份的作用,可謂是雙保險設計。
 
主控板主要接收來自陀螺儀傳輸?shù)慕嵌群臀恢眯盘?,依?jù)這兩個信號來控制電機轉動,當然整個電機也不是僅僅只靠一塊主控板來控制。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
  
在主控板下方,并排排列著兩塊面積比較大的驅動板。其專業(yè)名稱為:伺服控制器。驅動板1負責兩塊電機的一套繞組,驅動板2負責兩塊電機的另一套繞組。假如其中一套繞組失效,那么另一套繞組可以繼續(xù)使用;若其中一塊驅動板崩潰掉,那么另一塊驅動板照樣可以負責兩塊電機的轉動。這是一種互相備份的設計,它能夠有效增強自平衡電動車的安全性,并降低事故率的發(fā)生,并不是每一種自平衡電動車里都會有。
  
值得一提的是,這種設計還帶來一個好處,就是兩塊驅動板可以在短時間內并聯(lián)工作,相當于在短時間內增大了一倍的輸出功率。這種技術對于騎著平衡車過障礙、激烈加速等場合時的安全性很有幫助,也大大提高了車子的加速性能和操控性,類似于汽車的渦輪增壓發(fā)動機。這也是Ninebot T型這個型號名稱的來源。(T=Turbo,渦輪增壓)
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
  
在兩塊驅動板的下方,是一塊很小的電源板,它主要是接駁自平衡電動車的電池,可以起到最基本的電源保護和電源管理作用。板子上有10個接頭,直接插到電池里,正極、負極各兩個,因為有兩組獨立工作的電池。另外,通過電池里的溫度傳感器、電量計等芯片,依靠兩邊的接頭可以將電池的使用壽命及次數(shù)等信息傳輸給主控板。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
在車上還有四個腳踏傳感器,它可以準確的檢測到人腳是不是站在車上,專業(yè)名稱為:光電開關。它屬于非接觸式傳感器,壽命可做到無限長。為什么要設置四個呢?就是要做到無論人的腳踩在踏板的任何地方,車都會感應到,從而降低速度,調整平衡,以便提高整輛車的安全性能。對于自平衡電動車來說,光電開關是至關重要的。并且,四個光電開關中,任意一個如果損壞的話,車子也不會立即失控,其余三個光電開關會讓駕駛者繼續(xù)行駛,同時車子的主控電腦會感應到故障,并告知用戶需要檢修。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
  
在主控板的頂部,也就是轉向軸里,有一小塊電路板,被稱作是轉向傳感器,它屬于非接觸式角度傳感器。內置兩個傳感器用來互相矯正,這塊不是起到互相備份作用,而主要是起到互相矯正的作用。當人手去轉動手把桿的時候,轉向角度傳感器就會把信號傳輸給主控板,從而來控制整輛車的行駛方向。
  
為什么要采用非接觸式傳感器呢?這是因為它的使用壽命很長,接近于無窮大,它不會有接觸式的磨損。部分其他品牌的自平衡電動車,可能會采用電位器,也就是可變電阻,它的壽命大概在幾萬轉左右,到達使用壽命后,就會報廢失靈。若車輛在行駛過程中,就可能會出現(xiàn)抖動或突然轉向的情況,非常危險。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
  
Ninebot 九號內置雙電機設計,每個電機上都涂有導熱硅脂,通過導熱硅脂將電機與鎂合金機殼融合在一起,以便達到良好的散熱效果。
 
車隨心動,欲罷不能——Ninebot 九號電動平衡車
 
最后再來說說關于自平衡電動車的電機。上圖中黑色電機是雙繞阻電機,相當于汽車里的2.0T發(fā)動機,銀色電機是單繞阻電機,相當于汽車里的2.5自然吸氣發(fā)動機。銀色電機最大功率為1.35KW,而黑色電機最大功率為1.75KW,相比之下,黑色電機體積更小,重量也更輕,平時它可以以半功率運行,需要的時候可以滿功率運行,也算是一種節(jié)能省電設計。在Ninebot 九號T型自平衡電動車里搭載的就是黑色電機,它在重量降低的前提下,反而提升了功率輸出,并具備雙保險的安全性。在半功率運行的情況下,它又非常省電。這樣的設計也使得Ninebot 九號兼顧了續(xù)航性能和瞬間的動力輸出。
 
綜上,雖然電動平衡車內部結構確實比較復雜,但其原理很簡單,就是依靠電池提供動力,可自主保持平衡的電動車。電動平衡車僅適于短途代步及日常娛樂,初次駕駛者一定要注意安全。
 
 



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