基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法

2023-04-30 00:44:21 5

基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法
【專利摘要】本發明公開一種基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法，包括雙轉子電機、外轉子電磁緩速制動器、內轉子電磁緩速制動器、摩擦制動器。通過螺栓與外轉子軸固定連接的摩擦制動盤，與固定在雙轉子電機機殼上的電磁緩速制動器的定子，形成外轉子電磁緩速制動器；通過螺栓與內轉子軸固定連接的電磁緩速制動盤，與固定在電機機殼上的電磁緩速制動器的定子，形成內轉子電磁緩速制動器。本發明具有兩種工作狀態：驅動工況、制動工況。具有擴大電機再生制動的使用範圍，增加了電動汽車的續駛裡程和能源利用率；有效的減少摩擦制動器的使用次數，減少電動汽車的制動能量消耗，減少制動過程噪聲和粉塵汙染，綠色環保。
【專利說明】基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到電機控制【技術領域】，尤其涉及一種應用在四輪獨立驅動的電動汽車上的基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法。
【背景技術】
[0002]一般而言，電動汽車在用於城市交通的運行時，大部分時間處於啟動、加速、制動的工作狀態，電機的起步性能(起動轉矩/起動電流)、加速性能、低速時的效率、制動及滑行時的能量再生能力、過載能力、能量密度、可靠性對電動汽車尤為重要，是衡量電動汽車電機的重要指標。目前，一方面，電機再生制動提供的制動強度低，超過蓄電池SOC值範圍以及溫度的約束範圍；另一方面，電機再生制動也要求放電電流不能過大和放電時間不能過長，因此電機再生制動不能使汽車制動停車和進行大強度制動，使得摩擦制動在電動汽車上仍廣泛使用。
[0003]然而，當汽車行駛在交通擁擠的城市道路上時，需要頻繁地進行不同強度下的制動，制動襯片在制動過程中的磨損會產生有害粉塵顆粒和尖銳的制動噪聲；當汽車行駛在山區長下坡路面時，為了控制車速使其不至於過快，需要對汽車進行持續長時間的制動，摩擦制動器在制動過程中吸收的制動能量不斷增加，制動襯片與制動盤因為溫度的升高導致摩擦制動器的制動效能急劇下降，嚴重時甚至導致摩擦制動器失效，使得汽車的制動安全性受到嚴重的威脅。加之由於在電動汽車上沒有發動機，傳統發動機驅動汽車上真空助力制動系統沒有真空源需要真空泵提供，這就消耗了電動汽車的能量。因為電動汽車在城市中頻繁制動，這部分制動能量的消耗十分可觀。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是解決傳統四輪驅動電動汽車由於電機再生制動受到限制、需要大量使用摩擦制動，進而造成制動能量的浪費的問題，提供了一種基於雙轉子電機的電動輪及其控制方法。
[0005]本發明的原理為:按照電磁感應定律，導體在磁場中運動，或者導體靜止但是處於隨時間變化的磁場中時都可以造成磁力線與導體的相對切割，在導體中就會產生感應電動勢，從而在導體內部就會產生感應電流。這樣引起的電流在導體中的分布隨著導體的表面形狀和磁通的分布而不同，其路逕往往有如水中的漩渦，因此稱為電渦流。導體中的電渦流在磁場中會使導體受到與其運動方向相反的力，同時電渦流在運動導體內部產生熱功率，根據能量守恆定律電渦流所產生的熱能與導體損失的動能相等。由於電渦流而導致的能量損耗稱為渦流損耗，電磁緩速制動器基本原理就是利用渦流損耗原理將運動導體的動能轉化成熱能消耗掉以達到制動的目的。電磁緩速制動為非接觸式制動，具有無摩擦、無噪聲、不產生粉塵和制動平穩等優點。
[0006]本發明的基於雙轉子電機的電動輪米用的技術方案是:一種基於雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:包括雙轉子電機、外轉子電磁緩速制動器、內轉子電磁緩速制動器、雙轉子電機的電動輪控制機構；所述雙轉子電機的兩端分別連接所述外轉子電磁緩速制動器以及所述內轉子電磁緩速制動器；所述外轉子電磁緩速制動器包括第一勵磁線圈、第一鐵芯、外轉子電磁緩速制動器底板、摩擦制動盤；所述第一勵磁線圈套在所述第一鐵芯上，所述第一勵磁線圈與所述第一鐵芯形成勵磁繞組；所述第一鐵芯和所述外轉子電磁緩速制動器底板固定在所述電機機殼的一側端面上；所述外轉子一側軸端通過第一螺栓連接所述摩擦制動盤，所述摩擦制動盤作為外轉子電磁緩速制動器的轉子盤，所述摩擦制動盤下端安裝有一個制動鉗；所述內轉子電磁緩速制動器包括第二勵磁線圈、第二鐵芯、外轉子電磁緩速制動器底板、電磁緩速制動盤；所述第二勵磁線圈套在所述第二鐵芯上，所述第二勵磁線圈與所述第二鐵芯形成勵磁繞組，所述第二鐵芯和所述內轉子電磁緩速制動器底板固定在所述電機機殼的另一側端面上；所述內轉子一側軸端通過第二螺栓連接所述電磁緩速制動盤，所述電磁緩速制動盤作為內轉子電磁緩速制動器的轉子盤；所述雙轉子電機的電動輪控制機構包括蓄電池、DC/DC變換器、雙轉子電機控制單元、電磁緩速制動器控制單元、電源線；所述蓄電池輸出端與所述DC/DC變換器輸入端連接，所述DC/DC變換器輸出端通過電源線分別於所述雙轉子電機控制單元輸入端和所述電磁緩速制動器控制單元輸入端連接，所述雙轉子電機控制單元輸出端與所述雙轉子電機連接，所述電磁緩速制動器控制單元輸出端分別與所述外轉子電磁緩速制動器和所述內轉子電磁緩速制動器連接。
[0007] 本發明的基於雙轉子電機的電動輪的控制方法採用的技術方案是:電動輪的工作有兩種工況模式，即驅動工況和制動工況。
[0008]在驅動工況下，所述雙轉子電機控制單元通過所述DC/DC變換器控制所述蓄電池中給所述定子繞組加三相對稱電壓，在定子繞組中產生三相對稱電流，從而產生定子磁場；所述外轉子相對於所述電機機殼以?的轉速旋轉，外轉子繞組中產生感應電動勢以及電流，進而產生電磁轉矩；所述內轉子自
由轉動，運行時內轉子將相對於所述外轉子以的轉速與外轉子一起做同步運行，外轉子
通過與其固定連接的摩擦制動盤驅動車輪運轉。
[0009]在制動工況下，可以提供四種制動方式:電機再生制動、內轉子電磁緩速制動、外轉子電磁緩速制動、摩擦制動。
[0010]假設駕駛員的制動需求的制動力矩為T，電機再生制動提供的制動力矩為Tl，內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩為T2，外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩為T3，摩擦制動提供的制動力矩為力矩T4。在電動汽車行駛時有下面兩種情況:
第一種情況:當蓄電池的SOC值和溫度允許電機再生制動，且電機再生制動使放電電流和放電時間在允許範圍內時，雙轉子電機作為發電機，給蓄電池充電，制動步驟如下:
I)當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl > T。電動輪使用電機再生制動。
[0011]2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與機制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 > T電動輪同時使用電機再生制動與內轉子電磁緩速制動。
[0012]3)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與機制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 < T0電動輪同時使用電機再生制動、內轉子電磁緩速制動和摩擦制動。此時，摩擦制動提供的制動力矩T4=T 一(Τ1+Τ2)。[0013]第二種情況，蓄電池的SOC值、溫度或者電機再生制動使放電電流和放電時間不允許雙轉子電機作為發電機向蓄電池充電時，制動步驟如下:
I)當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl > T。電動輪使用摩擦制動。
[0014]2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機再生制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 > T電動輪同時使用電機再生制動與內轉子電磁緩速制動。
[0015]3)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機再生制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2+T3 > T0
[0016]4)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2+T3< T0電動輪同時使用電機再生制動、內轉子電磁緩速制動、外轉子電磁緩速制動、摩擦制動。此時，摩擦制動提供的制動力矩T4=T 一(Τ1+Τ2+Τ3)。
[0017]本發明採用上述技術方案後，與現有技術相比明顯具有以下有益效果:
1.克服了蓄電池SOC值、溫度、電機再生制動發電電流和發電時間對電機再生制動的限制，擴大了電機再生制動的使用範圍；
2.增加了外轉子電磁緩速制動器和內轉子電磁緩速制動器，能夠額外提供一部分制動力矩，減少了摩擦制動器的使用次數；
3.節約的電動汽 車的能量消耗，增加了電動汽車的續駛裡程和能源利用率；制動過程減少噪聲和粉塵汙染，綠色環保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1雙轉子輪轂電機的剖視圖；
圖2外轉子電磁緩速制動器的定子結構主視圖；
圖3外轉子電磁緩速制動器的定子結構剖視圖；
圖4內轉子電磁緩速制動器的定子結構主視圖；
圖5內轉子電磁緩速制動器的定子結構剖視圖；
圖6雙轉子電機的電動輪控制機構示意圖。
[0019]圖中:I一摩擦制動盤，2—第一螺栓，2-1—第二螺栓，3—制動鉗，4一外轉子電磁緩速制動器底板，5—定子繞組，6—外轉子內側繞組，7—外轉子外側繞組，8—第一軸承，9 一第二軸承，10—內轉子電磁緩速制動器底板，11 一第一勵磁線圈，11-1 一第二勵磁線圈，12—第一螺釘，12~1 一第二螺釘，13 一第一鐵芯，13~1 一第二鐵芯，14 一電磁緩速制動盤，15—外轉子，16—內轉子，17—電機機殼，18—外轉子電磁緩速制動器，19 一內轉子電磁緩速制動器，20—雙轉子電機，21 —電磁緩速制動器控制單元，22—雙轉子電機控制單元，23—DC/DC變換器，24—蓄電池，25—電源線，26—車輪。
【具體實施方式】[0020]下面結合附圖來具體描述本發明的雙轉子電機的電動輪結構和工作原理。
[0021]一種基於雙轉子電機的電動輪，包括雙轉子電機、外轉子電磁緩速制動器、內轉子電磁緩速制動器、雙轉子電機的電動輪控制機構。
[0022]如圖1所示，所述雙轉子電機20內部構件的位置關係由外向內依次包括:電機機殼17、定子繞組5、外轉子外側繞組7、外轉子15、外轉子內側繞組6、內轉子16 ;所述貼近電機機殼17內側上安裝三相對稱的所述定子繞組5，所述外轉子15上固定有內外側兩個繞組，即所述外轉子內側繞組6與所述外轉子外側繞組7，所述內側繞組6與所述外側繞組7是反相序聯結；所述雙轉子電機20中心部位為所述內轉子16，所述內轉子16上安裝有面對所述外轉子內側繞組6的永磁鐵；所述外轉子15通過第一軸承8支撐在所述內轉子16上，所述外轉子15與所述電機機殼17之間由第二軸承9相連，具體為所述外轉子15兩端內側貼近所述內轉子16處有第一軸承8同所述內轉子16相支撐連接，所述外轉子15兩端外側貼近電機機殼17凸起處有所述第二軸承9同電機機殼17支撐連接；上述定子繞組5、外轉子15以及所述外轉子外側繞組7構成外電機，是一個異步電機；所述外轉子內側繞組6作為定子繞組、所述內轉子16作為勵磁轉子構成內電機，是一個同步電機。
[0023]如圖1、圖2和圖3所示，所述外轉子電磁緩速制動器18包括第一勵磁線圈11、第一鐵芯13、外轉子電磁緩速制動器底板4、摩擦制動盤I ;所述第一勵磁線圈11套在所述第一鐵芯13上，所述第一勵磁線圈11與所述第一鐵芯13形成勵磁繞組；所述第一鐵芯13和所述外轉子電磁緩速制動器底板4固定在所述電機機殼17的一側端面上，即所述第一鐵芯13通過第一螺釘12固定在所述外轉子電磁緩速制動器底板4上，所述外轉子電磁緩速制動器底板4通過周向布置的第一螺釘12連接在所述電機機殼17 —側端面上；所述外轉子15 一側軸端通過第一螺栓2連接所述摩擦制動盤1，所述摩擦制動盤I作為外轉子電磁緩速制動器的轉子盤，與外轉子電磁緩速制動器的定子集成在一起成為所述外轉子電磁緩速制動器18，所述摩擦制動盤I下端安裝有一個制動鉗3 ;此外，上述外轉子電磁緩速制動器底板4的上圓周沿著周向均勻布置5個所述勵磁繞組，所述勵磁繞組的不同磁極相間布置，所述第一鐵芯13的端面與所述摩擦制動盤I的間隙為1mm。
[0024]如圖1、圖4和圖5所示，所述內轉子電磁緩速制動器19包括第二勵磁線圈11_1、第二鐵芯13-1、外轉子電磁緩速制動器底板10、電磁緩速制動盤14 ;所述第二勵磁線圈
11-1套在所述第二鐵芯13-1上，所述第二勵磁線圈11-1與所述第二鐵芯13-1形成勵磁繞組，所述第二鐵芯13-1和所述內轉子電磁緩速制動器底板10固定在所述電機機殼17的另一側端面上，即所述第二鐵芯13-1通過第二螺釘12-1固定在所述內轉子電磁緩速制動器底板10上；所述位於內轉子16 —側軸端處的的內轉子電磁緩速制動器底板10通過周向布置的第二螺釘12-1連接在所述電機機殼17另一側端面上；所述內轉子16 —側軸端通過第二螺栓2-1連接所述電磁緩速制動盤14，所述電磁緩速制動盤14作為內轉子電磁緩速制動器的轉子盤，與內轉子電磁緩速制動器的定子集成在一起成為內轉子電磁緩速制動器19 ;此外，上述內轉子電磁緩速制動器底板10沿著周向均勻布置8個所述勵磁繞組，所述勵磁繞組的不同磁極相間布置，所述第二鐵芯13-1的端面與所述電磁緩速制動盤14的間隙為 Imm0
[0025]如圖6所示，所述雙轉子電機的電動輪控制機構包括蓄電池24、DC/DC變換器23、雙轉子電機控制單元22、電磁緩速制動器控制單元21、電源線25 ;所述蓄電池24輸出端與所述DC/DC變換器23輸入端連接，所述DC/DC變換器23輸出端通過所述電源線25分別於所述雙轉子電機控制單元22輸入端和所述電磁緩速制動器控制單元21輸入端連接，所述雙轉子電機控制單元22輸出端與所述雙轉子電機20連接，所述電磁緩速制動器控制單元21輸出端分別與所述外轉子電磁緩速制動器18和所述內轉子電磁緩速制動器19連接。此夕卜，摩擦制動盤I與車輪26固定連接。
[0026]本發明所述的電動輪可以被控制在兩種基本模式下工作，即驅動工況和制動工況。
[0027]在驅動工況下:雙轉子電機控制單元22通過DC/DC變換器23控制蓄電池24中給定子繞組5加三相對稱電壓，定子繞組5中產生三相對稱電流，從而產生定子磁場。外轉子15相對於電機機殼17以》的轉速旋轉，外轉子繞組中產生感應電勢、電流，從而產生電
磁轉矩；內轉子16自由轉動，運行時內轉子16將相對於外轉子15以的轉速與外轉子15
一起做同步運行。外轉子15通過與其固定連接的摩擦制動盤I驅動車輪26。
[0028]在制動工況下可以提供四種制動方式:電機再生制動、內轉子電磁緩速制動、外轉子電磁緩速制動、摩擦制動。
[0029]電機再生制動:內轉子16自由轉動，電機機殼17的定子繞組5沒有施加電壓，車輪26通過與其固定的摩擦制動盤I帶動外轉子15旋轉，產生旋轉的磁場。這樣定子繞組5就在不斷切割磁場，因此在定子繞組5中產生感應電流和感應電壓，雙轉子電機20通過雙轉子電機控制單元22通過DC/DC變換器23將電能回收到蓄電池24中；內轉子16作為勵磁轉子，外轉子15的內側繞組6作為定子，構成一個同步電機。內轉子16將隨著外轉子15做同步旋轉，同時內轉子16和外轉子15將產生同步旋轉磁場，增加了制動能量回收的能力。
[0030]內轉子電磁緩速制動:給內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，產生制動力矩在電磁緩速制動盤14上，使內轉子16上作用有制動力矩。不向外轉子15繞組通電流，這樣內轉子16作為定子，而外轉子15作為轉子構成了永磁式緩速器。內轉子16為永磁轉子，其產生的磁場在內轉子磁極、氣隙、外轉子15之間構成迴路。這時在旋轉的外轉子繞組的內部無數個閉合導線所包圍的面積內的磁通量就發生了變化，從而在外轉子繞組的內部產生無數渦旋狀的感應電流，內外轉子就構成一個永磁緩速器，一旦渦電流產生後磁場就對帶電的外轉子15產生阻止其運動的阻力，使車輪26減速。
[0031]外轉子電磁緩速制動器制動:電磁緩速制動器控制單元21通過DC/DC變換器23將電能從蓄電池24中輸入外轉子電磁緩速制動器18，外轉子電磁緩速制動器18的第一勵磁線圈11中通有電流，產生制動力矩在摩擦制動盤I上，使車輪26減速。
[0032]摩擦制動:向制動鉗3中充高壓制動液，產生制動力矩在摩擦制動盤I上，使車輪26減速。
[0033]下面結合附圖6來具體描述本發明的基於雙轉子電機的電動輪的控制方法。假設駕駛員的制動需求的制動力矩為T，電機再生制動提供的制動力矩為Tl，內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩為T2，外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩為T3，摩擦制動提供的制動力矩為力矩T4。
[0034]在電動汽車行駛時有下面兩種情況:
第一種情況:當蓄電池24的SOC值和溫度允許電機再生制動，且電機再生制動使放電電流和放電時間在允許範圍內時，雙轉子電機作為發電機，給蓄電池充電:
I)當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl > T。電動輪使用電機再生制動。
[0035]2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 > T電動輪同時使用電機再生制動與內轉子電磁緩速制動。電磁緩速制動器控制單元21通過DC/DC變換器23將電能從蓄電池24中輸入內轉子電磁緩速制動器19，內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，內轉子電磁緩速制動起作用。
[0036]3)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 < T0電動輪同時使用電機再生制動、內轉子電磁緩速制動和摩擦制動。電磁緩速制動器控制單元21通過DC/DC變換器23將電能從蓄電池24中輸入內轉子電磁緩速制動器19，內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，內轉子電磁緩速制動起作用；摩擦制動提供的制動力矩T4=T 一(Τ1+Τ2)。
[0037]第二種情況:蓄電池24的SOC值、溫度或者電機再生制動使放電電流和放電時間不允許雙轉子電機作為發電機向蓄電池充電時:
I)當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl > Τ。電動輪使用摩擦制動。
[0038]2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Τ1+Τ2 > T電動輪同時使用電機再生制動與內轉子電磁緩速制動。雙轉子電機控制單元22將雙轉子電機20回收的電流輸入到電磁緩速制動器控制單元21，電磁緩速制動器控制單元21將回收的電流輸入內轉子電磁緩速制動器19，內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，內轉子電磁緩速制動起作用。
[0039]3)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且永磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Τ1+Τ2+Τ3 > T0電動輪同時使用電機再生制動、內轉子電磁緩速制動和外轉子電磁緩速制動。雙轉子電機控制單元22將雙轉子電機20回收的電流輸入到電磁緩速制動器控制單元21，電磁緩速制動器控制單元21將回收的電流輸入內轉子電磁緩速制動器19，內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，內轉子電磁緩速制動起作用；電磁緩速制動器控制單元21將回收的電流輸入外轉子電磁緩速制動器18，外轉子電磁緩速制動器18的第一勵磁線圈11中通有電流，外轉子電磁緩速制動起作用。
[0040]4)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與電磁緩速制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Τ1+Τ2+Τ3 < T0電動輪同時使用電機再生制動、內轉子電磁緩速制動、外轉子電磁緩速制動、摩擦制動。雙轉子電機控制單元22將雙轉子電機20回收的電流輸入到電磁緩速制動器控制單元21，電磁緩速制動器控制單元21將回收的電流輸入內轉子電磁緩速制動器19，內轉子電磁緩速制動器19的第二勵磁線圈11-1中通有電流，內轉子電磁緩速制動起作用。電磁緩速制動器控制單元21將回收的電流輸入外轉子電磁緩速制動器18，外轉子電磁緩速制動器18的第一勵磁線圈11中通有電流，外轉子電磁緩速制動起作用。摩擦制動提供的制動力矩T4=T -(Τ1+Τ2+Τ3)。
【權利要求】
1.一種基於雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:包括雙轉子電機(20)、外轉子電磁緩速制動器(18)、內轉子電磁緩速制動器(19)、雙轉子電機的電動輪控制機構；所述雙轉子電機(20)的一端連接所述外轉子電磁緩速制動器(18)，所述雙轉子電機(20)的另一端連接所述內轉子電磁緩速制動器(19)； 所述外轉子電磁緩速制動器(18)包括第一勵磁線圈(11)、第一鐵芯(13)、外轉子電磁緩速制動器底板(4)、摩擦制動盤(I);所述第一勵磁線圈(11)套在所述第一鐵芯(13)上，所述第一勵磁線圈(11)與所述第一鐵芯(13)形成勵磁繞組；所述第一鐵芯(13)和所述外轉子電磁緩速制動器底板(4)固定在所述電機機殼(17)的一側端面上；所述外轉子(15) —側軸端通過第一螺栓(2)連接所述摩擦制動盤(I )，所述摩擦制動盤(I)作為外轉子電磁緩速制動器的轉子盤，所述摩擦制動盤(I)下端安裝有一個制動鉗(3)； 所述內轉子電磁緩速制動器(19)包括第二勵磁線圈(11-1)、第二鐵芯(13-1)、外轉子電磁緩速制動器底板(10)、電磁緩速制動盤(14);所述第二勵磁線圈(11-1)套在所述第二鐵芯(13-1)上，所述第二勵磁線圈(11-1)與所述第二鐵芯(13-1)形成勵磁繞組，所述第二鐵芯(13-1)和所述內轉子電磁緩速制動器底板(10)固定在所述電機機殼(17)的另一側端面上；所述內轉子(16) —側軸端通過第二螺栓(2-1)連接所述電磁緩速制動盤(14)，所述電磁緩速制動盤(14) 作為內轉子電磁緩速制動器的轉子盤； 所述雙轉子電機的電動輪控制機構包括蓄電池(24)、DC/DC變換器(23)、雙轉子電機控制單元(22)、電磁緩速制動器控制單元(21)、電源線(25);所述蓄電池(24)輸出端與所述DC/DC變換器(23)輸入端連接，所述DC/DC變換器(23)輸出端通過電源線(25)分別於所述雙轉子電機控制單元(22)輸入端和所述電磁緩速制動器控制單元(21)輸入端連接，所述雙轉子電機控制 單元(22)輸出端與所述雙轉子電機(20)連接，所述電磁緩速制動器控制單元(21)輸出端分別與所述外轉子電磁緩速制動器(18)和所述內轉子電磁緩速制動器(19)連接。
2.根據權利要求1所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述雙轉子電機(20)內部構件的位置關係由外向內依次包括:電機機殼(17)、定子繞組(5)、外轉子外側繞組(7)、外轉子(15)、外轉子內側繞組(6)、內轉子(16);所述貼近電機機殼(17)內側上安裝三相對稱的所述定子繞組(5)，所述外轉子(15)上固定有內外側兩個繞組，即所述外轉子內側繞組(6)與所述外轉子外側繞組(7)，所述雙轉子電機(20)中心部位為所述內轉子(16)，所述內轉子(16)上安裝有面對所述外轉子內側繞組(6)的永磁鐵；所述外轉子(15)通過第一軸承(8)支撐在所述內轉子(16)上，所述外轉子(15)與所述電機機殼(17)之間由第二軸承(9)相連。
3.根據權利要求1或2所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述內側繞組(6)與所述外側繞組(7)是反相序聯結。
4.根據權利要求1所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述第一鐵芯(13)通過第一螺釘(12)固定在所述外轉子電磁緩速制動器底板(4)上，所述外轉子電磁緩速制動器底板(4)通過周向布置的第一螺釘(12)連接在所述電機機殼(17)—側端面上。
5.根據權利要求1所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述第二鐵芯(13-1)通過第二螺釘(12-1)固定在所述內轉子電磁緩速制動器底板(10)上；所述內轉子電磁緩速制動器底板(10)通過周向布置的第二螺釘(12-1)連接在所述電機機殼(17)另一側端面上。
6.根據權利要求1或2所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述定子繞組(5)、所述外轉子(15)以及所述外轉子外側繞組(7)構成外電機，是一個異步電機；所述外轉子內側繞組(6)作為定子繞組、所述內轉子(16)作為勵磁轉子構成內電機，是一個同步電機。
7.根據權利要求1所述的雙轉子電機的電動輪，其特徵在於:所述外轉子電磁緩速制動器底板(4)的上圓周沿著周向均勻布置5個所述勵磁繞組，所述勵磁繞組的不同磁極相間布置，所述第一鐵芯(13)的端面與所述摩擦制動盤(I)的間隙為1mm;所述內轉子電磁緩速制動器底板(10)沿著周向均勻布置8個所述勵磁繞組，所述勵磁繞組的不同磁極相間布置，所述第二鐵芯(13-1)的端面與所述電磁緩速制動盤(14)的間隙為1_。
8.一種基於雙轉子電機的 電動輪的控制方法，其特徵在於:所述電動輪工作在兩種工況模式下，即驅動工況和制動工況: 在驅動工況時:所述雙轉子電機控制單元(22)通過所述DC/DC變換器(23)控制所述蓄電池(24)中給所述定子繞組(5)加三相對稱電壓，在定子繞組(5)中產生三相對稱電流，從而產生定子磁場；所述外轉子(15)相對於所述電機機殼(17)以轉速?旋轉，外轉子繞組中產生感應電動勢以及電流，進而產生電磁轉矩；所述內轉子(16)自由轉動，運行時內轉子(16)將相對於所述外轉子(15)以《%的轉速與外轉子(15) —起做同步運行，外轉子(15)通過與其固定連接的摩擦制動盤(I)驅動車輪(26)運轉； 在制動工況時:雙轉子電機的電動輪制動方式有四種，分別為:電機再生制動、內轉子電磁緩速制動、外轉子電磁緩速制動、摩擦制動；則四種制動方式下的制動力矩分別標記為:電機再生制動提供的制動力矩記為Tl，內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩記為T2，外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩記為T3,摩擦制動提供的制動力矩為力矩記為T4,將駕駛員的制動需求的制動力矩記為T。
9.根據權利要求8所述的雙轉子電機的電動輪的控制方法，其特徵在於:所述電機在制動工況下，當所述蓄電池(24)的SOC值和溫度允許電機再生制動，且電機再生制動使放電電流和放電時間在允許範圍內時，包括下述制動步驟: O當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl > T，電動輪使用所述電機再生制動； 2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 > T，則電動輪同時使用所述電機再生制動與所述內轉子電磁緩速制動； 3 )當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機再生制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 < T，電動輪同時使用所述電機再生制動、所述內轉子電磁緩速制動和所述摩擦制動；此時，所述摩擦制動提供的制動力矩T4=T 一 (Τ1+Τ2) ο
10.根據權利要求8所述的雙轉子電機的電動輪的控制方法，其特徵在於:所述電機在制動工況下，當所述蓄電池(24)的SOC值、溫度或者電機再生制動使放電電流和放電時間不允許雙轉子電機作為發電機向蓄電池充電時，包括下述制動步驟: 1)當電機再生制動提供的制動力矩大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即Tl> Τ，電動輪使用所述摩擦制動；2)當電機再生制動提供的制動力矩小於駕駛員的制動需求的制動力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機再生制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2 > T，電動輪同時使用所述電機再生制動與所述內轉子電磁緩速制動； 。3 )當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩與電機再生制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動 力矩，且內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩之和大於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2+T3 > T，電動輪同時使用所述電機再生制動、所述內轉子電磁緩速制動和所述外轉子電磁緩速制動； 。4)當內轉子電磁緩速制動提供的制動力矩、電機再生制動提供的制動力矩與外轉子電磁緩速制動提供的制動力矩之和小於駕駛員的制動需求的制動力矩，即T1+T2+T3 < T，電動輪同時使用所述電機再生制動、所述內轉子電磁緩速制動、所述外轉子電磁緩速制動、所述摩擦制動；此時，所述摩擦制動提供的制動力矩為T4=T - (Τ1+Τ2+Τ3)。
【文檔編號】B60L7/10GK103935232SQ201410162607
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】何仁, 胡東海 申請人:江蘇大學