CN113085518A - 一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统及其控制方法，所述系统包括前桥单元和后桥单元，其中，前桥单元和后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个减速器分别连接一个车轮；前桥单元和后桥单元还分别包括一个双电机控制器，每个双电机控制器通过两路三相线连接一个轴向磁通电机。解决了相关技术中基于径向磁通电机的电动汽车四轮独立驱动方法存在诸多不足的问题。
Description
技术领域
本申请涉及四轮独立电驱动技术领域，具体而言，涉及一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统及其控制方法。
背景技术
当前电动汽车四轮独立驱动领域的方案、架构、创新基本基于径向磁通电机的应用，而轴向磁通电机的应用尚处于空白阶段。基于径向磁通电机的电动汽车四轮独立驱动方法，存在以下不足：1、径向磁通电机的性能挖掘日渐触及天花板，急需新技术路线的引进；2、对于高性能车辆四轮独立电驱动系统方案，径向磁通电机的扭矩密度、功率密度难以满足；3、对于高性能车辆四轮独立电驱动系统方案，径向磁通电机的整车布置空间、质量目标优化存在很大挑战；4、当前四轮独立电驱动架构方案通常采用四电机方案，系统集成度低，整车空间占位较高，不符合高集成、低占位空间的技术发展方向。
发明内容
本申请实施例提供了一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统及其控制方法，以至少解决相关技术中基于径向磁通电机的电动汽车四轮独立驱动方法存在诸多不足的问题。
根据本申请的一个实施例，提供了一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统，所述电驱动系统包括前桥单元和后桥单元，其中，所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与所述轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个所述减速器分别连接一个车轮；所述前桥单元和所述后桥单元还分别包括一个双电机控制器，每个所述双电机控制器通过两路三相线连接一个所述轴向磁通电机。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种应用于上述轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的控制方法，包括：通过双电机控制器连接轴向磁通电机，将车内电池包发出的电流通过两路三相线输入轴向磁通电机，其中，所述电驱动系统包括前桥单元和后桥单元，所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个所述双电机控制器，每个所述双电机控制器通过两路三相线连接一个所述轴向磁通电机；通过所述轴向磁通电机，经过减速器，向车轮传输驱动力，其中，所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与所述轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个所述减速器分别连接一个车轮。
通过本申请实施例，采用轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的车辆，整车共装有两台电机单元，四台减速器单元。四轮独立电驱动系统采用四套轴向系统电机并配合减速器作为动力源，进而驱动车辆。通过上述技术方案，可以全面提升整车动力性，可以降低对整车布置空间的占用，可以降低整车目标质量需求，可以提升整车经济性，降低整车电耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例中一种可选的轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的结构示意图；
图2是根据本申请实施例的一种可选的双电机控制器的结构示意图；
图3是根据本申请实施例的一种可选的一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的控制方法的流程图。
附图标记说明
1，第一车轮；2，第二车轮；3，第三车轮；4，第四车轮；5，双电机控制器；6，轴向磁通电机；7，第一传动轴；8，第一减速器；9，轴向磁通电机转子；10，轴向磁通电机定子；11，第二减速器；12，第二传动轴。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
图1是根据本申请实施例中可选的一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：前桥单元和后桥单元，其中，前桥单元和后桥单元分别包括一个轴向磁通电机6和与轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器8，11，两个减速器分别连接一个车轮1，2，3，4；前桥单元和后桥单元还分别包括一个双电机控制器5，每个双电机控制器5通过两路三相线连接一个轴向磁通电机6。
可选地，轴向磁通电机6包括：两个定子(轴向磁通电机定子10)和四个转子(轴向磁通电机转子9)，每个定子的两边对称设置两个转子。
可选地，减速器包括：行星盘式减速器，多级速比式减速器。
可选地，前桥单元的轴向磁通电机连接两个行星盘式减速器，后桥单元的轴向磁通电机连接两个多级速比式减速器。
图2是根据本申请实施例的一种可选的双电机控制器的结构示意图，如图2所示，可选地，双电机控制器包括母线电容、控制电路板、驱动电路板、功率模块和低压接插件，其中，低压接插件同整车can通讯网络连接，接受从整车控制器发出的指令，完成控制电路板和整车控制器的信息交互，车内电池包发出的电流经高压直流母线与母线电容连接，经所述母线电容稳压滤波调制，随后电流通过母线电容与功率模块之间的导电回路与所述功率模块连接，功率模块将所述电池包发出的直流电流逆变成两路三相高压交流电，三相高压交流电通过两路三相线输入轴向磁通电机。
可选的一个实施方式中，前桥具体结合方式是：一台轴向磁通电机与一台行星盘式减速器结合，随后行星盘式减速器通过传动轴与车轮连接完成动力输出；前桥另外一侧结合方式同理。后桥具体结合方式是：一台轴向磁通电机与一台多级速比式减速器结合，随后多级速比式减速器通过传动轴与车轮连接完成动力输出；后桥另外一侧结合方式同理。
车辆每一个车轮均有一个单独的动力源提供动力输出，轴向磁通电机与车轮之间有一套减速机构实现减速增扭功能，整车为四轮独立驱动架构。
如图2所示，双电机控制器由母线电容、控制电路板、驱动电路板、功率模块、低压接插件等主要部件构成。整体采用功能集成方案，由电池包发出的电流经高压直流母线先与母线电容连接，经母线电容稳压滤波调制，随后电流通过母线电容与功率模块之间的导电回路与功率模块连接。
低压接插件同整车can通讯网络连接，接受从整车控制器发出的相关指令，及完成同整车控制器的相关信息交互，当需要实现四轮独立扭矩控制的时候，整车控制器下发两个扭矩指令信号，扭矩指令信号通过低压接插件进入双电机控制器，随后由控制电路板对相关信号进行识别，并下发给驱动电路板，当驱动电路板接收到扭矩信号，随后对功率模块进行占空比调制控制，并输出目标扭矩对应的三相励磁电流。这样从电池包发出的直流电流经功率模块逆变成两路三相高压交流电UVW，最后两路三相线同轴向磁通电机连接。
通过上述操作，前后两个双电机控制器分别对整车四个车轮的输出扭矩进行控制，并以此实现对整车的四轮独立控制。对于转速、功率的相关控制，或者信号交互等，与上述扭矩控制的基本原理相同。
本申请实施例还提供了一种应用于上述轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的控制方法，图3是根据本申请实施例的一种可选的一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的控制方法的流程图，如图3所示，所述方法包括：
步骤S302，通过双电机控制器连接轴向磁通电机，将车内电池包发出的电流通过两路三相线输入轴向磁通电机，其中，电驱动系统包括前桥单元和后桥单元，前桥单元和后桥单元分别包括一个双电机控制器，每个双电机控制器通过两路三相线连接一个轴向磁通电机；
步骤S304，通过轴向磁通电机，经过减速器，向车轮传输驱动力，其中，前桥单元和后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个减速器分别连接一个车轮。
可选地，前桥单元的动力输出方式为：将一台轴向磁通电机与两台行星盘式减速器结合，随后两台行星盘式减速器通过传动轴分别与第一车轮和第二车轮连接完成动力输出。
可选地，后桥单元的动力输出方式为：将一台轴向磁通电机与两台多级速比式减速器结合，随后两台多级速比式减速器通过传动轴分别与第三车轮和第四车轮连接完成动力输出。
可选地，通过双电机控制器连接轴向磁通电机，将车内电池包发出的电流通过两路三相线输入轴向磁通电机包括：车内电池包发出的电流经高压直流母线与所述母线电容连接，经所述母线电容稳压滤波调制，随后电流通过所述母线电容与功率模块之间的导电回路与所述功率模块连接，所述功率模块将所述电池包发出的直流电流逆变成两路三相高压交流电，所述三相高压交流电通过所述两路三相线输入所述轴向磁通电机，其中，所述双电机控制器包括母线电容、驱动电路板、功率模块。
可选地，所述方法还包括：双电机控制器通过低压接插件同整车can通讯网络连接，接受从整车控制器发出的指令，完成双电机控制器的控制电路板和整车控制器的信息交互。
通过本申请实施例，采用轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的车辆，整车共装有两台电机单元，四台减速器单元。四轮独立电驱动系统采用四套轴向系统电机并配合减速器作为动力源，进而驱动车辆。通过上述技术方案，可以全面提升整车动力性，可以降低对整车布置空间的占用，可以降低整车目标质量需求，可以提升整车经济性，降低整车电耗。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种轴向磁通电机四轮独立电驱动系统，其特征在于，所述电驱动系统包括前桥单元和后桥单元，其中，
所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与所述轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个所述减速器分别连接一个车轮；
所述前桥单元和所述后桥单元还分别包括一个双电机控制器，每个所述双电机控制器通过两路三相线连接一个所述轴向磁通电机。
2.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述轴向磁通电机包括：
两个定子和四个转子，每个所述定子的两边对称设置两个所述转子。
3.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述减速器包括：行星盘式减速器，多级速比式减速器。
4.根据权利要求3所述的电驱动系统，其特征在于，所述前桥单元的轴向磁通电机连接两个行星盘式减速器，所述后桥单元的轴向磁通电机连接两个多级速比式减速器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电驱动系统，其特征在于，所述双电机控制器包括母线电容、控制电路板、驱动电路板、功率模块和低压接插件，其中，所述低压接插件同整车can通讯网络连接，接受从整车控制器发出的指令，完成所述控制电路板和所述整车控制器的信息交互，车内电池包发出的电流经高压直流母线与所述母线电容连接，经所述母线电容稳压滤波调制，随后电流通过所述母线电容与功率模块之间的导电回路与所述功率模块连接，所述功率模块将所述电池包发出的直流电流逆变成两路三相高压交流电，所述三相高压交流电通过所述两路三相线输入所述轴向磁通电机。
6.一种应用于权利要求1至5任一项所述的轴向磁通电机四轮独立电驱动系统的控制方法，其特征在于，包括：
通过双电机控制器连接轴向磁通电机，将车内电池包发出的电流通过两路三相线输入轴向磁通电机，其中，所述电驱动系统包括前桥单元和后桥单元，所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个所述双电机控制器，每个所述双电机控制器通过两路三相线连接一个所述轴向磁通电机；
通过所述轴向磁通电机，经过减速器，向车轮传输驱动力，其中，所述前桥单元和所述后桥单元分别包括一个轴向磁通电机和与所述轴向磁通电机的两端分别连接的两个减速器，两个所述减速器分别连接一个车轮。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述前桥单元的动力输出方式为：
将一台所述轴向磁通电机与两台行星盘式减速器结合，随后两台所述行星盘式减速器通过传动轴分别与第一车轮和第二车轮连接完成动力输出。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述后桥单元的动力输出方式为：
将一台所述轴向磁通电机与两台多级速比式减速器结合，随后两台所述多级速比式减速器通过传动轴分别与第三车轮和第四车轮连接完成动力输出。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过双电机控制器连接轴向磁通电机，将车内电池包发出的电流通过两路三相线输入轴向磁通电机包括：
车内电池包发出的电流经高压直流母线与所述母线电容连接，经所述母线电容稳压滤波调制，随后电流通过所述母线电容与功率模块之间的导电回路与所述功率模块连接，所述功率模块将所述电池包发出的直流电流逆变成两路三相高压交流电，所述三相高压交流电通过所述两路三相线输入所述轴向磁通电机，其中，所述双电机控制器包括母线电容、驱动电路板、功率模块。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述双电机控制器通过低压接插件同整车can通讯网络连接，接受从整车控制器发出的指令，完成所述双电机控制器的控制电路板和所述整车控制器的信息交互。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210709 |