一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車，尤其是一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪轂電機(jī)是一種內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子形式的電機(jī)，其動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合在輪 轂內(nèi)，因此將電動(dòng)車輛的機(jī)械部件大大簡(jiǎn)化，與傳統(tǒng)集中驅(qū)動(dòng)形式相比，獨(dú)立的輪邊/輪轂 驅(qū)動(dòng)形式具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，如良好的機(jī)動(dòng)性，簡(jiǎn)化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，極高的傳動(dòng)效率，較高 的車身內(nèi)部空間利用率以及良好的動(dòng)力學(xué)性能等。
[0003] 但由于常規(guī)輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的輪轂電機(jī)和車輪剛性相連，其質(zhì)量構(gòu)成整車的非簧 載質(zhì)量，使整車簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量之比過小，不利于懸架系統(tǒng)的調(diào)校，影響了整車的垂 向性能。當(dāng)車輛重載或者高速通過路況差的路面時(shí)，路面對(duì)車輪的沖擊與振動(dòng)通過輪轂電 機(jī)直接傳遞到懸架，使得行駛平順性和車體穩(wěn)定性變差。
[0004] 為了改善車輛輪轂電機(jī)垂向振動(dòng)帶來的不利影響，提高車輛行駛平順性，國(guó)內(nèi)外 相關(guān)生產(chǎn)廠商主要從懸架材質(zhì)輕量化、電機(jī)本體動(dòng)態(tài)阻尼吸收、主動(dòng)/半主動(dòng)懸架等方面解 決輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的垂向負(fù)效應(yīng)。目前，較成熟的技術(shù)方案是在車架懸掛側(cè)對(duì)輪轂電機(jī) 及懸掛整體結(jié)構(gòu)采取減震措施。
[0005] 然而，在車架懸掛側(cè)采取減震措施后，車輛行駛平順性和車體穩(wěn)定性雖然得到了 改善，但是，當(dāng)車體重量的垂向載荷施加到軸承上時(shí)，軸承的形變會(huì)引起輪轂電機(jī)內(nèi)定子和 外轉(zhuǎn)子偏心，使垂直方向上的氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，由于軸承具有較強(qiáng)的剛度，軸承的物理形 變非常小，由偏心引起的機(jī)械振動(dòng)可以忽略不計(jì)，但磁場(chǎng)對(duì)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙距離較敏感， 較小的偏心距會(huì)引起較大的磁密變化，造成輪轂電機(jī)產(chǎn)生電磁扭矩脈動(dòng)現(xiàn)象，從而影響切 線方向上的電磁轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置，可 以消除輪轂電機(jī)的電磁扭矩脈動(dòng)現(xiàn)象，作為常規(guī)懸掛減震器的補(bǔ)充裝置以進(jìn)一步改善電動(dòng) 車輛的垂向特性。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置，包括輪轂電機(jī)、信號(hào)采集電路、核心控制 單元和驅(qū)動(dòng)電路，所述輪轂電機(jī)具有內(nèi)定子，所述內(nèi)定子上設(shè)有補(bǔ)償繞組，所述驅(qū)動(dòng)電路具 有驅(qū)動(dòng)橋臂，所述驅(qū)動(dòng)橋臂與補(bǔ)償繞組電連接，所述信號(hào)采集電路和驅(qū)動(dòng)電路分別與核心 控制單元相連，所述信號(hào)采集電路采集輪轂電機(jī)的電壓、電流以及補(bǔ)償繞組的電流并將采 集信號(hào)發(fā)送至核心控制單元，所述核心控制單元根據(jù)接收到的采集信號(hào)向驅(qū)動(dòng)橋臂輸出 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)閉環(huán)控制補(bǔ)償繞組的電流大小，補(bǔ)償繞組產(chǎn)生與輪轂電機(jī)磁場(chǎng)相疊加的補(bǔ)償 磁場(chǎng)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償繞組為兩組相互并聯(lián)且匝數(shù)相同的單相線圈，所述內(nèi)定子包 括定子鐵芯，所述定子鐵芯在垂直方向上設(shè)有兩組定子槽，每組定子槽中嵌套一組單相線 圈，兩組單相線圈同向設(shè)置。
[0010] 進(jìn)一步的，所述信號(hào)采集電路包括采集輪轂電機(jī)電壓的電壓傳感器、采集輪轂電 機(jī)電流和補(bǔ)償繞組電流的電流傳感器以及調(diào)理電路，所述調(diào)理電路將電壓傳感器和電流傳 感器的采集信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后輸出至核心控制單元。
[0011] 進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)電路具有三相橋臂，所述輪轂電機(jī)具有三相進(jìn)線端，所述三相 橋臂對(duì)應(yīng)連接輪轂電機(jī)的三相進(jìn)線端，所述核心控制單元連接三相橋臂輸出三路PWM驅(qū)動(dòng) 信號(hào)控制輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。
[0012] 進(jìn)一步的，所述輪轂電機(jī)電磁減震裝置還包括車載電源，所述車載電源包括蓄電 池組和電源變換器，所述蓄電池組通過直流母線連接驅(qū)動(dòng)電路輸出高壓直流電，所述電源 變換器連接驅(qū)動(dòng)電路的直流母線將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，電源變換器的輸出端連 接信號(hào)采集電路、核心控制單元和驅(qū)動(dòng)電路。
[0013] 進(jìn)一步的，所述輪轂電機(jī)還包括外轉(zhuǎn)子、軸承、電機(jī)軸和端蓋，所述端蓋與外轉(zhuǎn)子 固定連接，所述內(nèi)定子與電機(jī)軸固定連接，所述端蓋上設(shè)有軸承，所述電機(jī)軸與軸承配合連 接。
[0014] 進(jìn)一步的，所述輪轂電機(jī)為永磁無刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
[0015] 進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)橋臂采用IGBT或M0SFET作為開關(guān)器件。
[0016] 進(jìn)一步的，所述信號(hào)采集電路、核心控制單元和驅(qū)動(dòng)電路集成為一體形成電機(jī)控 制器。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：
[0018] 通過在輪轂電機(jī)內(nèi)定子上設(shè)置補(bǔ)償繞組，核心控制單元根據(jù)信號(hào)采集電路采集到 的輪轂電機(jī)的電壓、電流以及補(bǔ)償繞組的電流輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)橋臂閉環(huán)控制補(bǔ)償 繞組的電流大小，補(bǔ)償繞組的電流激發(fā)補(bǔ)償磁場(chǎng)，該補(bǔ)償磁場(chǎng)與輪轂電機(jī)因軸承形變形成 的畸變磁場(chǎng)疊加，實(shí)現(xiàn)輪轂電機(jī)畸變磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，使輪轂電機(jī)周向磁密的分布更均勻， 從而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，改善電動(dòng)車輛的垂向特性，提高了車輛行駛的平順性。
[0019] 本發(fā)明的具體技術(shù)效果將在【具體實(shí)施方式】中予以進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0020] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述：
[0021] 圖1是本發(fā)明一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置中輪轂電機(jī)一種視角的剖視 圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置中輪轂電機(jī)另一種視角的剖 視圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置的電氣連接圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置的結(jié)構(gòu)流程圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0027]如圖1至圖4所示，一種電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)電磁減震裝置，包括車載電源1、信號(hào) 采集電路2a、核心控制單元2b、驅(qū)動(dòng)電路2c和輪轂電機(jī)3,輪轂電機(jī)3包括外轉(zhuǎn)子31、內(nèi)定子 33、軸承34、電機(jī)軸35和端蓋36，內(nèi)定子33設(shè)在外轉(zhuǎn)子31的內(nèi)周，端蓋36與外轉(zhuǎn)子31固定連 接，內(nèi)定子33與電機(jī)軸35固定連接，端蓋36上設(shè)有軸承34，電機(jī)軸35與軸承34配合連接，外 轉(zhuǎn)子31的內(nèi)周面上設(shè)有永磁體31a，輪轂電機(jī)3為永磁無刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)，外轉(zhuǎn) 子31的內(nèi)周面與內(nèi)定子33的外周面之間具有氣隙32,當(dāng)車體重量的垂向載荷施加到軸承上 時(shí)，軸承34的形變會(huì)引起輪轂電機(jī)3的內(nèi)定子33和外轉(zhuǎn)子31偏心，使垂直方向上的氣隙磁場(chǎng) 發(fā)生畸變。
[0028]為了修正輪轂電機(jī)3的畸變磁場(chǎng)，輪轂電機(jī)3的內(nèi)定子33上設(shè)有補(bǔ)償繞組4,補(bǔ)償繞 組4為兩組相互并聯(lián)且匝數(shù)相同的單相線圈，內(nèi)定子33包括定子鐵芯，定子鐵芯在垂直方向 上設(shè)有兩組定子槽，每組定子槽中嵌套一組單相線圈，一組定子槽包括兩個(gè)定子槽，每個(gè)定 子槽上設(shè)有開口，單相線圈穿過定子槽的開口進(jìn)行繞制，兩組單相線圈同向設(shè)置，由于兩組 單相線圈設(shè)在定子鐵芯的垂直方向上，兩組單相線圈通電后就可以激發(fā)垂直方向的補(bǔ)償磁 場(chǎng)，該補(bǔ)償磁場(chǎng)與輪轂電機(jī)3的畸變磁場(chǎng)相疊加，實(shí)現(xiàn)畸變磁場(chǎng)的補(bǔ)償。
[0029]為了精確控制補(bǔ)償繞組4的補(bǔ)償磁場(chǎng)的強(qiáng)度對(duì)輪轂電機(jī)3不同畸變程度的畸變磁 場(chǎng)進(jìn)行相適應(yīng)的補(bǔ)償，驅(qū)動(dòng)電路2c為PWM功率驅(qū)動(dòng)模塊并且其具有驅(qū)動(dòng)橋臂，驅(qū)動(dòng)橋臂與補(bǔ) 償繞組4電連接，為了提高驅(qū)動(dòng)橋臂的開關(guān)響應(yīng)速度，驅(qū)動(dòng)橋臂優(yōu)選采用IGBT或M0SFET作為 開關(guān)器件，信號(hào)采集電路2a和驅(qū)動(dòng)電路2c分別與核心控制單元2b相連，核心控制單元2b采 用單片機(jī)或DSP芯片構(gòu)成的微處理器，信號(hào)采集電路2a采集輪轂電機(jī)3的電壓、電流以及補(bǔ) 償繞組4的電流并將采集信號(hào)發(fā)送至核心控制單元2b，信號(hào)采集電路2a包括采集輪轂電機(jī)3 電壓的電壓傳感器、采集輪轂電機(jī)3電流和補(bǔ)償繞組4電流的電流傳感器以及調(diào)理電路，調(diào) 理電路將電壓傳感器和電流傳感器的信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后輸出至核心控制單元2b，核心控制單 元2b根據(jù)接收到電壓和電流采集信號(hào)向驅(qū)動(dòng)橋臂輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)閉環(huán)控制補(bǔ)償繞組4的 電流大小，驅(qū)動(dòng)橋臂上具有功率元件，該功率元件通過PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制輸出的電流大小， 通過控制補(bǔ)償繞組4的電流大小控制補(bǔ)償繞組4激發(fā)的補(bǔ)償磁場(chǎng)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)輪轂電機(jī)3畸 變磁場(chǎng)的精確補(bǔ)償，使輪轂電機(jī)3周向磁密的分布更均勻，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，改善電動(dòng)車 輛的垂向特性，提高了車輛行駛的平順性。
[0030] 為了提高電路集成度，縮小電路體積，信號(hào)采集電路2a、核心控制單元2b和驅(qū)動(dòng)電 路2c優(yōu)