CN103101451A - 双轮毂电机电子差速与调速集中控制器 - Google Patents
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Abstract
一种双轮毂电机电子差速与调速集中控制器，内部包括控制信号集中调理单元模块、右轮速度信号前置处理模块、右轮前置驱动单元模块、左轮前置驱动单元模块、左轮速度信号前置处理模块、左轮毂电机控制器、右轮毂电机控制器和单片计算机，其要点是：双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内部同时将电子差速器、左轮毂电机控制器与右轮毂电机控制器结合在一体，其内部所有的组件均为模块结构，控制器同时内置了电动车驱动所需的控制信号和速度反馈信号处理模块，嵌入了左轮毂电机和右轮毂电机的前置和终端驱动控制电路，保证双轮毂电机驱动的电动车的控制总成同时兼备转弯时的差速控制，行驶时的速度控制，临时停车时的驻车控制，泊车时的防盗控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用双轮毂电机驱动的电动车控制装置，特别涉及一种适合采用双轮毂电机驱动的四轮电动车的电子差速与调速集中控制器。
背景技术
公知的四轮电动车上一般安装有前驱动桥或后驱动桥，前驱动桥或后驱动桥上均带有机械差速器和减速装置，永磁直流无刷电机则直接安装在驱动桥上，在直流无刷电机控制器的驱动下，推动四轮电动车前进、后退或转弯。采用这样的驱动方式，由于机械损耗的原因，电机的能量传递效率和四轮电动车跟随的灵活性大打折扣。
目前，电动车由带齿轮减速器的驱动向直接驱动方向发展已成趋势，特别是将外转子电动机与车轮一体化设计，实现车轮直接驱动模式，特别看好。轮毂电机由于无传动链、效率高、控制灵活，无需车辆传动结构和桥架结构，已成为各种电动车辆的首选。具体做法是，将电动机安装在车轮的轮毂内，输出的转矩直接传输到车轮，从而舍弃了传统的离合器、减速器、传动桥、差速器等机械部件，使整车重量减轻，降低了机械传动损耗，优势明显。例如，直接使用轮毂电动机提供转向动力，同样功率要求时，驱动功率可以由多个电动机提供，能实现对各个驱动电机进行单独控制，大大降低了单个驱动电动机的功率，进而降低对功率驱动器件的要求，有利于提高四轮电动车的操纵性和稳定性。
四轮电动车在去掉机械的前驱动桥或后驱动桥，采用两轮毂电机驱动的情形下，可以采用一种完全用电控方式控制左右各个车轮的转速，使车轮以不同速度转动，以达到电动车转弯的目的，同时保证车轮不发生滑动或者滑移，作纯滚动运行的技术，这就是电子差速控制技术。
发明内容
技术问题
现有的双轮毂电机驱动的电动车控制部分，分别是由独立的电子差速器、电机控制器组合而成，普遍存在产品的同质化倾向和连线众多，接线复杂，维修不方便等诸多缺点，存在的主要问题如下：
1、现有的电子差速器均是单纯的用于电动车转向控制，或是单纯的用于电子调速，至今尚没有出现过一种将电动车转向控制与双轮毂电机调速控制集中于一体的控制装置。
2、现有的电子差速器还不能直接控制轮毂电机，电子差速器还必须与电机控制器配合，才能控制轮毂电机。
3、现有的电子差速器只需要转弯信号输入，而调速和刹车控制信号则需送到电机控制器，控制系统的各信号分支均处于相对独立状态，不利于集中管理。
技术方案
据此，本发明提出了双轮毂电机电子差速与调速集中控制器的实施方案，集中控制器中自带电子差速控制器和电机控制器，可同时兼备车辆转弯实现两轮独立驱动的电子差速功能与调速控制的功能，包括电子差速与调速集中控制器、右车轮转速传感器、右轮毂电机位置霍尔信号、左轮毂电机位置霍尔信号、左车轮转速传感器、转弯传感器、调速踏板、刹车踏板、电子驻车/防盗部件，其要点在于：双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内置了电动车驱动所需的控制信号和速度反馈信号处理模块，嵌入了左轮毂电机和右轮毂电机的前置和终端驱动控制电路，保证双轮毂电机驱动的电动车的控制器中同时兼备转弯时的差速控制，行驶时的速度控制，停车时的驻车防盗遥控控制，特别适合采用双轮毂电机驱动的四轮电动车的控制，做到系统最省，整体最优。
具体方案如下：
一种双轮毂电机电子差速与调速集中控制器，内部包括控制信号集中调理单元模块、右轮速度信号前置处理模块、右轮前置驱动单元模块、左轮前置驱动单元模块、左轮速度信号前置处理模块、左轮毂电机控制器、右轮毂电机控制器和单片计算机，其要点是：双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内部同时将电子差速器和左轮毂电机控制器与右轮毂电机控制器三者结合在一体，其内部所有的组件均为模块结构，所述的单片计算机，分别与控制信号集中调理单元模块、右轮速度信号前置处理模块、右轮前置驱动单元模块、左轮前置驱动单元模块、左轮速度信号前置处理模块、左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器相连，其中，信号连接的流向分别是，右轮速度信号前置处理模块、左轮速度信号前置处理模块和控制信号集中调理单元模块处理后的数据直接送到单片计算机的I/O端口，单片计算机处理后的输出控制信号分别送到右轮前置驱动单元模块和左轮前置驱动单元模块。
所述的控制信号集中调理单元模块中内嵌了转弯传感器接口、调速踏板接口、刹车踏板接口、电子驻车/防盗遥控接口，所有的外部控制信号经以上接口集中输入，由控制信号集中调理单元模块统一处理。
所述的左轮前置驱动单元模块直接与左轮毂电机控制器相连，左轮毂电机控制器的输出直接与左轮毂电机M-z相连，左轮毂电机位置霍尔信号送到左轮毂电机控制器中。
所述的右轮前置驱动单元模块直接与左轮毂电机控制器相连，右轮毂电机控制器的输出直接与右轮毂电机M-y相连，右轮毂电机位置霍尔信号送到右轮毂电机控制器中。
所述的左车轮转速传感器检测到来自左轮毂电机M-z的速度信号后，将送到左轮速度信号前置处理模块，右车轮转速传感器检测到来自右轮毂电机M-y的速度信号后送到右轮速度信号前置处理模块。
技术效果
本发明所提出的双轮毂电机电子差速与调速集中控制器具有如下的有益效果：
1、目前，电动车的机电一体化驱动和轮毂电机驱动，是电机驱动系统的基本发展方向，它们使电动车摆脱了机械传动系统的约束，使电气化集成控制成为可能，从而有可能充分实现电动车的电控优势，构成智能化的驱动控制系统，而本发明提供了一种将电动车转向控制与双轮毂电机调速控制集中于一体的控制装置，完全顺应了这种发展趋势与要求。
2、双轮毂电机电子差速与调速集中控制器同时内置了电动车驱动所需的控制信号和速度反馈信号处理模块，嵌入了左轮毂电机和右轮毂电机的前置和终端驱动控制电路，保证双轮毂电机驱动的电动车的控制总成同时兼备转弯时的差速控制，行驶时的速度控制，临时停车时的驻车控制，泊车时的防盗控制。
3、双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内部组件为模块结构，所有的外部控制信号均为集中输入，统一处理，从而使得接线简单，维修方便。
4、双轮毂电机电子差速与调速集中控制器同时将电子差速器、左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器三合为一，并且将左车轮转速传感器信号和右车轮转速传感器信号统一采入，真正做到系统最省，整体最优。
附图说明
图1双轮毂电机电子差速与调速集中控制器控制框图。
标号说明：
1双轮毂电机电子差速与调速集中控制器
11控制信号集中调理单元模块
12右轮速度信号前置处理模块
13右轮前置驱动单元模块
14左轮前置驱动单元模块
15左轮速度信号前置处理模块
16左轮毂电机控制器
17右轮毂电机控制器
2右车轮转速传感器
3右轮毂电机位置霍尔信号
4左轮毂电机位置霍尔信号
5左车轮转速传感器
6转弯传感器接口
7调速踏板接口
8刹车踏板接口
9电子驻车/防盗遥控接口
20右轮毂电机M-y
30左轮毂电机M-z
50单片计算机
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种双轮毂电机电子差速与调速集中控制器1，内部包括控制信号集中调理单元模块11、右轮速度信号前置处理模块12、右轮前置驱动单元模块13、左轮前置驱动单元模块14、左轮速度信号前置处理模块15、左轮毂电机控制器16、右轮毂电机控制器17和单片计算机50，其要点是：双轮毂电机电子差速与调速集中控制器1内部同时将电子差速器和左轮毂电机控制器与右轮毂电机控制器结合在一体，其内部所有的组件均为模块结构，所述的单片计算机50为核心控制器，分别与控制信号集中调理单元模块11、右轮速度信号前置处理模块12、右轮前置驱动单元模块13、左轮前置驱动单元模块14、左轮速度信号前置处理模块15、左轮毂电机控制器16和右轮毂电机控制器17相连，其中，信号连接的流向分别是，右轮速度信号前置处理模块12、左轮速度信号前置处理模块15和控制信号集中调理单元模块11处理后的数据直接送到单片计算机50的I/O端口，单片计算机50处理后的输出控制信号分别送到右轮前置驱动单元模块13和左轮前置驱动单元模块14。
其中，所述的控制信号集中调理单元模块11中内嵌了转弯传感器接口6、调速踏板接口7、刹车踏板接口8、电子驻车/防盗遥控接口9，所有的外部控制信号经以上接口集中输入，统一处理。
所述的左轮前置驱动单元模块14直接与左轮毂电机控制器16相连，左轮毂电机控制器16的输出直接与左轮毂电机M-z30相连，左轮毂电机位置霍尔信号4送到左轮毂电机控制器16中。
所述的右轮前置驱动单元模块13直接与左轮毂电机控制器17相连，右轮毂电机控制器17的输出直接与右轮毂电机M-y20相连，右轮毂电机位置霍尔信号3送到右轮毂电机控制器17中。
左车轮转速传感器5检测到来自左轮毂电机M-z30的速度信号后，将送到左轮速度信号前置处理模块15，右车轮转速传感器2检测到来自右轮毂电机M-y20的速度信号后送到右轮速度信号前置处理模块15，从而单片计算机50可据此调整左右车轮的速度，实现速度的闭环控制，保证左右轮的同步滚动。
目前，电动车的机电一体化驱动和轮毂电机驱动，是电机驱动系统的基本发展方向，它们使电动车摆脱了机械传动系统的约束，使电气化集成控制成为可能，从而有可能充分实现电动车的电控优势，构成智能化的驱动控制系统，本发明完全顺应了这种发展趋势与要求。
本发明的巧妙之处是，双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内部组件为模块结构，所有的外部控制信号均为集中输入，统一处理，从而使得接线简单，维修方便，其双轮毂电机电子差速与调速集中控制器内部同时内置了电动车驱动所需的控制信号和速度反馈信号处理模块，嵌入了左轮毂电机和右轮毂电机的前置和终端驱动控制电路，保证双轮毂电机驱动的电动车的控制总成同时兼备转弯时的差速控制，行驶时的速度控制，临时停车时的驻车控制，泊车时的防盗控制。
特别有意义的是，双轮毂电机电子差速与调速集中控制器同时将电子差速器、左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器三合为一，并且将左车轮转速传感器信号和右车轮转速传感器信号统一采入，真正实现了系统最省，整体最优的闭环控制。
Claims (5)
1.一种双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)，内部包括控制信号集中调理单元模块(11)、右轮速度信号前置处理模块(12)、右轮前置驱动单元模块(13)、左轮前置驱动单元模块(14)、左轮速度信号前置处理模块(15)、左轮毂电机控制器(16)、右轮毂电机控制器(17)和单片计算机(50)，其特征是：双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)内部同时将电子差速器、左轮毂电机控制器与右轮毂电机控制器三者结合在一体，其内部所有的组件均为模块结构，其中所述的单片计算机(50)，分别与控制信号集中调理单元模块(11)、右轮速度信号前置处理模块(12)、右轮前置驱动单元模块(13)、左轮前置驱动单元模块(14)、左轮速度信号前置处理模块(15)、左轮毂电机控制器(16)和右轮毂电机控制器(17)相连，其中，信号连接的流向分别是，右轮速度信号前置处理模块(12)、左轮速度信号前置处理模块(15)和控制信号集中调理单元模块(11)处理后的数据直接送到单片计算机(50)的I/O端口，单片计算机(50)处理后的输出控制信号分别送到右轮前置驱动单元模块(13)和左轮前置驱动单元模块(14)。
2.根据权利要求1所述的双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)，其特征在于，所述的控制信号集中调理单元模块(11)中内嵌了转弯传感器接口(6)、调速踏板接口(7)、刹车踏板接口(8)、电子驻车/防盗遥控接口(9)，所有的外部控制信号经以上接口集中输入，由控制信号集中调理单元模块(11)统一处理。
3.根据权利要求1所述的双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)，其特征在于，所述的左轮前置驱动单元模块(14)直接与左轮毂电机控制器(16)相连，左轮毂电机控制器(16)的输出直接与左轮毂电机M-z(30)相连，左轮毂电机位置霍尔信号(4)送到左轮毂电机控制器(16)中。
4.根据权利要求1所述的双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)，其特征在于，所述的右轮前置驱动单元模块(13)直接与左轮毂电机控制器(17)相连，右轮毂电机控制器(17)的输出直接与右轮毂电机M-y(20)相连，右轮毂电机位置霍尔信号(3)送到右轮毂电机控制器(17)中。
5.根据权利要求1所述的双轮毂电机电子差速与调速集中控制器(1)，其特征在于，左车轮转速传感器(5)检测到来自左轮毂电机M-z(30)的速度信号后，将送到左轮速度信号前置处理模块(15)，右车轮转速传感器(2)检测到来自右轮毂电机M-y(20)的速度信号后送到右轮速度信号前置处理模块(15)。
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