[發(fā)明專利]一種電動(dòng)汽車用永磁無鐵芯輪轂電機(jī)及控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110380878.2
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN113067518A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 成都署信科技有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/22
• 分類號(hào): H02P21/22;H02K16/04;H02K1/27;B60K7/00;B60L15/20
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本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電動(dòng)汽車用永磁無鐵芯輪轂電機(jī)及控制方法。整體包括輪轂電機(jī)輪胎、輪轂電機(jī)、微控制器模塊、PWM發(fā)生器、電池組、驅(qū)動(dòng)電路，輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)上采用兩個(gè)外側(cè)定子、永磁體、一個(gè)中間轉(zhuǎn)子、軸承、軸和電機(jī)外殼。永磁無鐵芯輪轂電機(jī)采用的雙定子中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子直接與汽車輪胎相連接，可以實(shí)現(xiàn)永磁無鐵芯輪轂電機(jī)對左右輪輪胎速度進(jìn)行獨(dú)立控制，通過差速控制實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在正常調(diào)速的基礎(chǔ)上還可以通過改變左右輪的轉(zhuǎn)速不同從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑最小的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電動(dòng)汽車用永磁無鐵芯輪轂電機(jī)及控制方法。

背景技術(shù)

近幾年，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，永磁材料性能的不斷提高，使永磁同步電機(jī)在生產(chǎn)生活等方面得到了廣泛的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、控制方案成熟，在家電、電動(dòng)汽車等行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、功率因數(shù)高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、調(diào)速比高、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，現(xiàn)有的電機(jī)控制技術(shù)主要針對傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)控制，針對永磁無鐵芯輪轂電機(jī)的控制方案上較少。因此，現(xiàn)如今缺少一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低的一種永磁無鐵芯輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種集電流檢測模塊、轉(zhuǎn)速檢測模塊和電壓檢測模塊為一體，實(shí)現(xiàn)對永磁無鐵芯輪轂電機(jī)的控制，提高永磁無鐵芯輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)的魯棒性、穩(wěn)定性和精度,并且具有快速性和對外部強(qiáng)的抗負(fù)載外部擾動(dòng)能力，保證永磁無鐵芯輪轂電機(jī)正常持續(xù)運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種永磁無鐵芯輪轂電機(jī)及控制方法，電動(dòng)汽車的微控制器以及與微控制器相接的無線通信模塊，所述微控制器接有用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機(jī)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(jī)母線電壓模塊和用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測模塊，以及用于檢測永磁無鐵芯輪轂電機(jī)內(nèi)外部溫度的溫度檢測模塊和用于手動(dòng)設(shè)置參數(shù)的參數(shù)設(shè)置模塊，結(jié)構(gòu)上電機(jī)外殼、軸和軸承均采用鋁合金，永磁體采用粘接方式固定在電機(jī)中間轉(zhuǎn)子上，并與電動(dòng)汽車軸連接，隨著汽車輪胎一起轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)外側(cè)定子通過注塑工藝固定在電機(jī)外殼上，不隨輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)。最終實(shí)現(xiàn)永磁無鐵芯輪轂電機(jī)采用差速控制算法實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，減小轉(zhuǎn)彎半徑。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種永磁無鐵芯輪轂電機(jī)及控制方法包含輪轂電機(jī)輪胎、輪轂電機(jī)、微控制器模塊、PWM發(fā)生器、電池組、驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)上采用兩個(gè)外側(cè)定子、永磁體、一個(gè)中間轉(zhuǎn)子、軸承、軸和電機(jī)外殼。

系統(tǒng)程序主要包括轉(zhuǎn)速檢測顯示程序、PI控制算法程序及PWM信號(hào)產(chǎn)生程序；轉(zhuǎn)速檢測顯示程序?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的測量,并利用顯示器實(shí)時(shí)顯示出來；本方案主要電路結(jié)構(gòu)通常采用H橋，調(diào)速通過PWM方式，其調(diào)制方式大致有雙極式、單極式和受限單極式三種；不同的PWM方式下電機(jī)的運(yùn)行特性以及主電回路的開關(guān)損耗和安全性各有不同；本方案最終采用三相全橋主電路結(jié)構(gòu)，以三相六狀態(tài)方波控制運(yùn)行，任一狀態(tài)下有兩只開關(guān)管受PWM控制，其PWM調(diào)制方式和直流電機(jī)的H橋PWM調(diào)制很類似，都是同時(shí)兩只橋臂受控。

進(jìn)一步地，對高速計(jì)數(shù)器、PWM信號(hào)發(fā)生器和PID參數(shù)表進(jìn)行初始化，然后設(shè)置定時(shí)中斷,并啟動(dòng)定時(shí)器開始定時(shí)；接下來判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,若正轉(zhuǎn),則判斷正轉(zhuǎn)高速計(jì)數(shù)器是否發(fā)生中斷,否則判斷反轉(zhuǎn)高速計(jì)數(shù)器是否發(fā)生中斷；高速計(jì)數(shù)器一旦發(fā)生中斷,立即讀取定時(shí)器的當(dāng)前值,作為計(jì)算轉(zhuǎn)速的時(shí)間值；之后判斷是否發(fā)生定時(shí)中斷,若是則執(zhí)行定時(shí)中斷程序,定時(shí)中斷程序主要工作為定時(shí)器清零、高速計(jì)數(shù)器清零并重新啟動(dòng)、計(jì)算轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)化、執(zhí)行PID指令、輸出值轉(zhuǎn)換及執(zhí)行PWM指令,繼而輸出PWM控制信號(hào),否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生中斷。