[发明专利]基于双转子电机的电动轮及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及到电机控制技术领域，尤其涉及一种应用在四轮独立驱动的电动汽车上的基于双转子电机的电动轮及其控制方法。

背景技术

一般而言，电动汽车在用于城市交通的运行时，大部分时间处于启动、加速、制动的工作状态，电机的起步性能（起动转矩/起动电流）、加速性能、低速时的效率、制动及滑行时的能量再生能力、过载能力、能量密度、可靠性对电动汽车尤为重要，是衡量电动汽车电机的重要指标。目前，一方面，电机再生制动提供的制动强度低，超过蓄电池SOC值范围以及温度的约束范围；另一方面，电机再生制动也要求放电电流不能过大和放电时间不能过长，因此电机再生制动不能使汽车制动停车和进行大强度制动，使得摩擦制动在电动汽车上仍广泛使用。

然而，当汽车行驶在交通拥挤的城市道路上时，需要频繁地进行不同强度下的制动，制动衬片在制动过程中的磨损会产生有害粉尘颗粒和尖锐的制动噪声；当汽车行驶在山区长下坡路面时，为了控制车速使其不至于过快，需要对汽车进行持续长时间的制动，摩擦制动器在制动过程中吸收的制动能量不断增加，制动衬片与制动盘因为温度的升高导致摩擦制动器的制动效能急剧下降，严重时甚至导致摩擦制动器失效，使得汽车的制动安全性受到严重的威胁。加之由于在电动汽车上没有发动机，传统发动机驱动汽车上真空助力制动系统没有真空源需要真空泵提供，这就消耗了电动汽车的能量。因为电动汽车在城市中频繁制动，这部分制动能量的消耗十分可观。

发明内容

本发明的目的是解决传统四轮驱动电动汽车由于电机再生制动受到限制、需要大量使用摩擦制动，进而造成制动能量的浪费的问题，提供了一种基于双转子电机的电动轮及其控制方法。

本发明的原理为：按照电磁感应定律，导体在磁场中运动，或者导体静止但是处于随时间变化的磁场中时都可以造成磁力线与导体的相对切割，在导体中就会产生感应电动势，从而在导体内部就会产生感应电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为电涡流。导体中的电涡流在磁场中会使导体受到与其运动方向相反的力，同时电涡流在运动导体内部产生热功率，根据能量守恒定律电涡流所产生的热能与导体损失的动能相等。由于电涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗，电磁缓速制动器基本原理就是利用涡流损耗原理将运动导体的动能转化成热能消耗掉以达到制动的目的。电磁缓速制动为非接触式制动，具有无摩擦、无噪声、不产生粉尘和制动平稳等优点。

本发明的基于双转子电机的电动轮采用的技术方案是：一种基于双转子电机的电动轮，其特征在于：包括双转子电机、外转子电磁缓速制动器、内转子电磁缓速制动器、双转子电机的电动轮控制机构；所述双转子电机的两端分别连接所述外转子电磁缓速制动器以及所述内转子电磁缓速制动器；所述外转子电磁缓速制动器包括第一励磁线圈、第一铁芯、外转子电磁缓速制动器底板、摩擦制动盘；所述第一励磁线圈套在所述第一铁芯上，所述第一励磁线圈与所述第一铁芯形成励磁绕组；所述第一铁芯和所述外转子电磁缓速制动器底板固定在所述电机机壳的一侧端面上；所述外转子一侧轴端通过第一螺栓连接所述摩擦制动盘，所述摩擦制动盘作为外转子电磁缓速制动器的转子盘，所述摩擦制动盘下端安装有一个制动钳；所述内转子电磁缓速制动器包括第二励磁线圈、第二铁芯、外转子电磁缓速制动器底板、电磁缓速制动盘；所述第二励磁线圈套在所述第二铁芯上，所述第二励磁线圈与所述第二铁芯形成励磁绕组，所述第二铁芯和所述内转子电磁缓速制动器底板固定在所述电机机壳的另一侧端面上；所述内转子一侧轴端通过第二螺栓连接所述电磁缓速制动盘，所述电磁缓速制动盘作为内转子电磁缓速制动器的转子盘；所述双转子电机的电动轮控制机构包括蓄电池、DC/DC变换器、双转子电机控制单元、电磁缓速制动器控制单元、电源线；所述蓄电池输出端与所述DC/DC变换器输入端连接，所述DC/DC变换器输出端通过电源线分别于所述双转子电机控制单元输入端和所述电磁缓速制动器控制单元输入端连接，所述双转子电机控制单元输出端与所述双转子电机连接，所述电磁缓速制动器控制单元输出端分别与所述外转子电磁缓速制动器和所述内转子电磁缓速制动器连接。

本发明的基于双转子电机的电动轮的控制方法采用的技术方案是：电动轮的工作有两种工况模式，即驱动工况和制动工况。