[发明专利]一种电动汽车用永磁无铁芯轮毂电机及控制方法

说明书

本发明属于电动汽车电机控制技术领域，特别是涉及一种电动汽车用永磁无铁芯轮毂电机及控制方法。整体包括轮毂电机轮胎、轮毂电机、微控制器模块、PWM发生器、电池组、驱动电路，轮毂电机结构上采用两个外侧定子、永磁体、一个中间转子、轴承、轴和电机外壳。永磁无铁芯轮毂电机采用的双定子中间转子结构，转子直接与汽车轮胎相连接，可以实现永磁无铁芯轮毂电机对左右轮轮胎速度进行独立控制，通过差速控制实现原地转弯。本发明的优点在于在正常调速的基础上还可以通过改变左右轮的转速不同从而实现转弯半径最小的功能。

技术领域

本发明属于电动汽车电机控制技术领域，特别是涉及一种电动汽车用永磁无铁芯轮毂电机及控制方法。

背景技术

近几年，随着材料科学的进步，永磁材料性能的不断提高，使永磁同步电机在生产生活等方面得到了广泛的应用。永磁同步电机结构简单、控制方案成熟，在家电、电动汽车等行业得到了越来越多的应用。永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、易于维护等优点。同时，永磁同步电机转矩脉动小、调速比高、定位精度高等优点。目前，现有的电机控制技术主要针对传统的永磁同步电机控制，针对永磁无铁芯轮毂电机的控制方案上较少。因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低的一种永磁无铁芯轮毂电机控制系统，本发明设计了一种集电流检测模块、转速检测模块和电压检测模块为一体，实现对永磁无铁芯轮毂电机的控制，提高永磁无铁芯轮毂电机控制系统的鲁棒性、稳定性和精度,并且具有快速性和对外部强的抗负载外部扰动能力，保证永磁无铁芯轮毂电机正常持续运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种永磁无铁芯轮毂电机及控制方法，电动汽车的微控制器以及与微控制器相接的无线通信模块，所述微控制器接有用于检测永磁无铁芯轮毂电机中定子电流的电流检测模块、用于检测永磁无铁芯轮毂电机母线电压模块和用于检测永磁无铁芯轮毂电机转速的转速检测模块，以及用于检测永磁无铁芯轮毂电机内外部温度的温度检测模块和用于手动设置参数的参数设置模块，结构上电机外壳、轴和轴承均采用铝合金，永磁体采用粘接方式固定在电机中间转子上，并与电动汽车轴连接，随着汽车轮胎一起转动。两个外侧定子通过注塑工艺固定在电机外壳上，不随轮胎转动。最终实现永磁无铁芯轮毂电机采用差速控制算法实现原地转弯，减小转弯半径。

本发明采用的技术方案是：

一种永磁无铁芯轮毂电机及控制方法包含轮毂电机轮胎、轮毂电机、微控制器模块、PWM发生器、电池组、驱动电路，结构上采用两个外侧定子、永磁体、一个中间转子、轴承、轴和电机外壳。

系统程序主要包括转速检测显示程序、PI控制算法程序及PWM信号产生程序；转速检测显示程序实现对电机实际转速的测量,并利用显示器实时显示出来；本方案主要电路结构通常采用H桥，调速通过PWM方式，其调制方式大致有双极式、单极式和受限单极式三种；不同的PWM方式下电机的运行特性以及主电回路的开关损耗和安全性各有不同；本方案最终采用三相全桥主电路结构，以三相六状态方波控制运行，任一状态下有两只开关管受PWM控制，其PWM调制方式和直流电机的H桥PWM调制很类似，都是同时两只桥臂受控。

进一步地，对高速计数器、PWM信号发生器和PID参数表进行初始化，然后设置定时中断,并启动定时器开始定时；接下来判断电机的转动方向,若正转,则判断正转高速计数器是否发生中断,否则判断反转高速计数器是否发生中断；高速计数器一旦发生中断,立即读取定时器的当前值,作为计算转速的时间值；之后判断是否发生定时中断,若是则执行定时中断程序,定时中断程序主要工作为定时器清零、高速计数器清零并重新启动、计算转速、转速标准化、执行PID指令、输出值转换及执行PWM指令,继而输出PWM控制信号,否则继续判断是否发生中断。