[發明專利]一種磁懸浮輪轂電機控制系統

有效

• 申請號: 201811306293.0
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109245617B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 王永巍;吳靜波;付申振;郭志軍;申彥杰;鄧利軍;吳依偉;杜自發;毛靜雯;劉佳凱;肖金濤;賈德順
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;B60L13/04;B60L13/10;B60W30/18
• 代理公司: 41120 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)
• 代理人: 薛布赫<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明旨在提供一種磁懸浮輪轂電機控制系統，通過駕駛員意圖判斷模塊VCU判斷駕駛員意圖，然后驅動DSP控制芯片利用霍爾傳感器獲得當前電機轉子的位置，判斷當前所需的驅動扭矩，將控制指令發送給高壓電源，對磁懸浮輪轂電機的驅動繞組提供交變的電流，使驅動繞組產生旋轉的磁場，磁懸浮輪轂電機的產生驅動力，使永磁轉子轉動驅動車輪；同時懸浮DSP控制芯片高壓電源給模塊對磁懸浮輪轂電機的懸浮繞組提供對應的交變電流，使懸浮繞組產生的磁場始終與永磁轉子的磁場相同，產生縱向懸浮力。本發明控制方法簡單，通過駕駛員意圖判斷模塊對駕駛員意圖進行分析，控制磁懸浮輪轂電機的懸浮繞組和驅動繞組，使磁懸浮輪轂電機達到使用要求。

技術領域

本發明是關于一種磁懸浮輪轂電機控制系統，涉及電機技術、磁懸浮技術、計算機控制技術及新能源汽車技術領域。

背景技術

新能源汽車用電機作為新型動力驅動與傳統汽車相比，在能量供給系統、動力總成系統、整車布置、整車控制系統等都有巨大的不同；動力總成系統對整車設計是至關重要的，其不僅提供驅動力矩及徑向與橫向力矩，而且更直接決定整車的安全性與舒適性。

目前，新能源汽車在動力總成系統比傳統汽車雖然有一定的簡化，利用電機產生扭矩，通過傳動軸、減速器、差速器傳遞到驅動輪。此驅動系統結構仍然較為復雜，占用較大的空間，產生較大的震動及噪聲且傳遞到車內，影響乘車的舒適性；并且復雜的機械傳動機構，大大降低了新能源汽車電能向機械能的轉換效率及制動能量回收率，更加不利于汽車智能化控制。

隨著近些年計算機智能化控制技術和輪轂電機技術的發展，新能源汽車驅動系統更趨向于輪轂電機驅動，磁懸浮輪轂電機在新能源汽車中將具有更廣闊的應用前景。良好的驅動性能離不開優異的控制器，磁懸浮輪轂電機新穎的電機結構，只有優異的控制器和控制策略才能使磁懸浮輪轂電機發揮出出色的驅動性能和較高的能量利用率，更加有利于汽車智能化的發展。

發明內容

本發明旨在提供一種磁懸浮輪轂電機控制系統，其包括駕駛員意圖判斷模塊、用于驅動磁懸浮輪轂電機的驅動模塊、用于為磁懸浮輪轂電機永磁轉子與定子之間提供縱向懸浮力的懸浮模塊以及用于駕駛員意圖判斷模塊、驅動模塊以及懸浮模塊供電的高壓電源；其技術方案在于：其中，駕駛員意圖判斷模塊包括VCU整車控制器、加速踏板信號采集單元、制動踏板信號采集單元、擋位信號采集單元；其中，驅動模塊包括驅動DSP控制芯片、驅動電路、IPM模塊、驅動電壓采集單元、驅動電流采集單元、第一信號檢測處理單元、驅動控制邏輯單元、RDC轉換電路以及永磁轉子位置檢測單元；其中，懸浮模塊包括懸浮DSP控制芯片、懸浮電路、懸浮電壓采集單元、懸浮電流采集單元、第二信號檢測處理單元、懸浮控制邏輯單元；其中，VCU整車控制器采集加速踏板信號、制動踏板信號、擋位信號，判斷當前駕駛員的行駛意圖；其中，VCU整車控制器與懸浮DSP控制芯片和驅動DSP控制芯片通過通信模塊連接；懸浮DSP控制芯片和驅動DSP控制芯片通過SPI模塊連接；其中，永磁轉子位置傳感器采集的當前轉子位置信號，經過RDC轉換電路將永磁轉子位置信號傳遞到驅動控制邏輯單元，然后傳遞到驅動DSP控制芯片；驅動DSP控制芯片根據VCU采集的加速踏板信號；同時，第一信號檢測單元采集IPM模塊的母線電壓信號和電流信號，將該電壓和電流信號傳遞到驅動DSP控制芯片，驅動DSP控制芯片根據該電壓、電流信號以及加速踏板信號計算得到當前的驅動扭矩，然后轉換為電流和電壓信號，然后將驅動扭矩信號傳遞給BMS，由動力高壓電源提供相應的電流和電壓；經過驅動電路和IPM模塊控制驅動繞組，驅動繞組產生磁場，然后與磁懸浮輪轂電機的永磁轉子的驅動永磁體產生驅動扭矩； 根據驅動DSP采集到的轉子位置信號通過SPI模塊，傳遞到懸浮DSP控制芯片，從而判斷當前懸浮繞組的位置，即懸浮繞組與懸浮磁極的磁場重合角度，并且獲取當前磁懸浮輪轂電機永磁轉子轉速；第二信號檢測處理單元采集當前懸浮電路中的懸浮電流采集單元、懸浮電壓采集單元所采集到的電流和電壓信號，從而在懸浮DSP芯片中計算當前的懸浮力；然后將懸浮力信號傳遞給動力高壓電源，使磁懸浮輪轂電機的懸浮繞組產生磁場，與磁懸浮輪轂電機的懸浮永磁體產生相應的懸浮斥力。