[發明專利]一種電動汽車用永磁無鐵芯輪轂電機及控制方法

在審

• 申請號: 202110380878.2
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113067518A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 成都署信科技有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02K16/04;H02K1/27;B60K7/00;B60L15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電動汽車用永磁無鐵芯輪轂電機，其特征在于，包括輪轂電機輪胎（1）、輪轂電機（2）、微控制器模塊（3）、PWM發生器（4）、電池組（5）、驅動電路（6），結構上采用兩個外側定子（7）、永磁體（8）、一個中間轉子（9）、軸承（10）、軸（11）和電機外殼（12）；

所述電池組（5）連接驅動電路（6），為驅動電路（5）供電；電動汽車的微控制器（3）與無線通信模塊連接，同時微控制器接有用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機中定子電流的電流檢測模塊、用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機母線電壓模塊和用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機轉速的轉速檢測模塊，以及用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機內外部溫度的溫度檢測模塊和用于手動設置參數的參數設置模塊；結構上電機外殼、軸和軸承均采用鋁合金，永磁體（8）采用粘接方式固定在電機中間轉子（9）上，并與電動汽車軸（11）連接，隨著汽車輪胎一起轉動；

兩個外側定子（7）通過注塑工藝固定在電機外殼上，不隨輪胎轉動；

其中所述永磁無鐵芯輪轂電機控制的方法為：

第一步，系統程序主要包括轉速檢測顯示程序、PI控制算法程序及PWM信號產生程序，轉速檢測顯示程序實現對電機實際轉速的測量,并利用顯示器實時顯示出來，本方案主電結構通常采用H橋，通過PWM方式調速控制；

第二步，對高速計數器、PWM信號發生器和PID參數表進行初始化，然后設置定時中斷,并啟動定時器開始定時，接下來判斷電機的轉動方向,若正轉,則判斷正轉高速計數器是否發生中斷,否則判斷反轉高速計數器是否發生中斷，速計數器一旦發生中斷,立即讀取定時器的當前值,作為計算轉速的時間值，之后判斷是否發生定時中斷,若是則執行定時中斷程序,定時中斷程序主要工作為定時器清零、高速計數器清零并重新啟動、計算轉速、轉速標準化、執行PID指令、輸出值轉換及執行PWM指令,繼而輸出PWM控制信號,否則繼續判斷是否發生中斷；

第三步，轉速的檢測主要是通過光電編碼器和微控制器的高速計數功能來實現的，光電編碼器和電機同軸連接,電機每轉1圈,光電編碼器A,B兩路就產生一定數量的相位互差90°的正交脈沖，為此選擇高速計數器為A,B兩路正交計數工作方式，為使高速計數器正確工作,首先應向高速計數器的控制字節寫入控制字,利用高速計數器的定義指令為所用的高速計數器選定工作模式,寫入高速計數器的設定值,把當前值清零,采用當前值等于設定值的中斷事件,建立中斷連接,然后啟動高速計數器，同時啟動定時器,當高速計數器的當前值等于設定值時,產生中斷,并同時把定時器的當前值讀出來,作為產生所設定脈沖數的時間,從而可計算出轉速；

第四步，通過電壓、電流模塊采集左右輪的電流i與電壓v，通過上述編碼器獲得轉速v和轉子位置信息；

第五步，轉速設定值為v_ref，將轉彎內輪速度v1 設定為參考速度，外輪速度設定為v2=v_ref*（R+W/2）/(R-W/2),R是轉向半徑，W是車身寬度；

第六步，經過PI調節將得到的速度誤差作為電流環設定值，通過clarke變換得到靜止坐標系電流信號，再通過park變換變為旋轉坐標電流信號；

第七步，經過控制器調節變為電壓參考信號u_ref最后經過park逆變換作為SVPWM的控制信號，產生驅動信號控制功率部分。

2.如權利要求1所述的永磁無鐵芯輪轂電機的控制方法，其特征在于針對永磁無鐵芯輪轂電機（2）采用差速控制算法（3）實現原地轉彎，減小轉彎半徑。