专利名称：一种智能型模型赛车四轮电驱动器的制作方法四轮驱动是指车的前后轮都有动力，可以按行驶路面状况不同而将动力按不同比 例分不到前后所有的四个轮子上，以提高行驶能力。在高档模型赛车上，四轮驱动的方式已 经逐步被采用。 一般模型赛车采用电驱动的方式，可分为单电机驱动、双电机驱动和四电机 驱动。在采用单电机和双电机的场合，为了实现四轮驱动，都必须有附加一套机械式的分 力和传动机构，结构比较复杂。因此四电机直接驱动成为四轮驱动的主要方式。四电机直 接驱动，就是一个电机驱动一个车轮。在这种方式下，结构简单，但对各个电机协调控制的 要求比较高。要求电机及驱动器具有良好的性能，现在人们一般采用微型直流电机实现驱 动，但是直流电机的机械换向器和电刷影响了驱动器的可靠性，进而降低了赛车运行的可 靠性。因此迫切希望有这样一种四轮电驱动系统，能够满足高品质的动态驱动要求，同时克 服直流电动机电刷等带来的赛车运行可靠性降低等问题。
源，由于直流电机机械换向器的存在，使得整车运行可靠性降低的问题，设计了一套采用四个微型无刷直流电动机的四轮直接驱动系统，通过控制各个电机的转速和输出力矩，控制模型赛车的速度、运行方向以及动力在各个车轮上的分配。 本实用新型的技术方案是 —种基于无刷电机的模型赛车四轮电驱动器，其特征是采用四个微型无刷电机直 接带动车轮。每个无刷电机由各自的驱动模块控制，驱动模块的三条输出线接无刷电机的 三相输入，无刷电机上的"霍尔转子位置信号线"连接到驱动模块，用于无刷电机的换相。在 无刷电机驱动模块上有速度控制信号输入端和转矩检测信号输出端。通过改变速度控制信 号的大小，可以控制电机的转速；通过检测转矩检测输出端信号的大小，可以知道电机的实 时转矩。在四个无刷电机及其各自的驱动模块之上，有一中心控制器，该中心控制器由AVR mega8单片机、模拟量输入放大电路、D/A输出电路、晶振、遥控信号输入接口 、程序下载接 口等构成。可在个人计算机上，用基于BASIC语言的开发平台BASCOM-AVR来开发或修改该 单片机内部的控制程序，然后下载到中心控制器中的单片机中，这种程序开发方式简单，使 得学过BASIC语言的中学生就可以完成单片机程序开发。参见图l，四个无刷电机(1 4) 直接带动车轮，无刷电机由各自的驱动模块(5 8)控制，驱动模块的输出端与电机相连。 四个驱动模块都由一个24V电池组(9)供电。中心控制器(10)对四个无刷电机及其驱动 模块进行统一协调控制，每个无刷电机驱动模块都从中心控制器接收速度控制信号，同时 将自身的转矩检测信号回送到中心控制器。中心控制器，接收遥控命令，形成基础的车轮速 度，同时根据对驱动车轮的各个无刷电机的实际转矩的检测，对各个车轮的速度进行调整，3以达到整车的高速、平稳、灵活的运行性能。 本实用新型具有以下优点 1、采用四个无刷电机直接驱动四个车轮，无刷电机的高可靠性以及连接结构的简 单性，减小了发生故障的几率，保证了模型赛车整体运行的可靠性。 2、本智能型四轮电驱动器中有一中心控制器，该控制器协调控制各个车轮的速度 和转矩，从而可以达到整车的高速、平稳、灵活的运行性能。 3、中心控制器的核心是AVR mega8单片机，该单片机支持在线编程。在中心控制 器的电路板上，留有一个编程下载口 ，可用基于BASIC语言的开发平台BASCOM-AVR来开发 或修改该单片机内部的控制程序。以满足个性化的控制要求。这种程序开发方式简单，使 得学过BASIC语言的中学生就可以完成单片机程序开发。图1是本实用新型的总体结构框图。 图2是中心控制器与无刷电机驱动器的信号连接示意图。 图3是中心控制器内部的结构框图。 图4是无刷电机驱动模块与无刷电机的连接示意图。具体实施方案
以下结合附图和实施实例对本实用新型作进一步的说明 如图1及图2所示。 一种智能型模型赛车四轮电驱动器，它主要由直接带动车轮 的四个无刷电机(1 4)，四个无刷电机的驱动模块(5 8)，电池组(9)，中心控制器(10) 等组成。四个电机驱动模块(5 8)的输出端分别与四个无刷电机(1 4)相连，四个电 机驱动模块(5 8)的直流输入端与电池组(9)相连。由一个中心控制器协调控制四个车 轮的运动，中心控制器由AVRmega8单片机(Ul) 、 D/A输出电路(U2)、模拟量输入放大电路 (U3)、晶体振荡器(U4)、遥控指令接收电路(U5)、在线编程下载接口 (U6)等几部分组成。 四个电机驱动模块(5 8)的速度指令信号输入端与中心控制器(9)中的"D/A输出电路 (U2)"相连，四个电机驱动模块的转矩检测信号输出端与中心控制器中的"模拟量输入放大 电路(U3)"相连。可通过程序下载接口，修改中心控制器内部的程序。 本实用新型采用四只无刷电机直接驱动四个车轮，无刷电机的型号为JBDC12-01。 每个无刷电机由各自的驱动模块控制，驱动模块的型号为JXBLD06。在无刷电机驱动模块上 有速度控制信号输入端和转矩检测输出端。电驱动器在中心控制器的控制下工作，中心控 制器主要由AVRmega8单片机、模拟量输入信号放大电路、D/A输出电路、晶振、遥控信号接 收电路、程序下载接口等部分组成。各个无刷电机驱动模块上的转矩检测输出信号通过中 心控制器中的"模拟输入信号放大电路"放大，然后经过Mega8单片机的A/D引脚输入单片 机，单片机依据电机的实时转矩，判断如何调整各个车轮的转速，从而合理地分配各个车轮 的动力，实现全时四轮驱动。单片机得出的车轮转速控制命令信号通过D/A转换电路发送 到各个无刷电机的驱动模块。 本实用新型的中心控制器中的"模拟输入信号放大电路"采用运算放大器芯片 TL084构成，该芯片有4路独立的运放单元，均连接成跟随器的方式，从而可保证了良好的输入阻抗匹配。 本实用新型采用的D/A转换电路采用Texas Instruments公司的芯片TLC7528以 及运放TL084构成。 本智能型模型赛车四轮电驱动器可以实现的功能有 (1)驱动模型赛车起动、前进、停车。
(2)控制模型赛车无级平滑加速、减速。 (3)根据遥控指令，在各种复杂弯道上，驱动模型赛车高速前进、加速、减速以及其 它难度动作。 (4)根据遥控指令，控制模型赛车倒车，以及在倒车的过程中完成一系列难度动 作。
本实用新型的工作过程如下 中心控制器接收到遥控起动指令后，同时向每个无刷电机控制模块，发送速度控 制命令信号，开始时速度控制命令信号较小，控制电机低速启动，完成赛车的起步，随后逐 渐加大速度控制命令信号，以达到遥控指令要求的基本转速。当赛车起动后，每个无刷电机 的转矩通过驱动模块得到实时检测，并通过驱动模块上的转矩检测输出端发送给中心控制 器，由中心控制器按照全时四轮驱动的要求在四个车轮分配动力。如果在弯道运行，遥控器 会发出相应的指令，中心控制器将根据指令，调整弯道内外侧车轮的速度，完成弯道行驶。