CN203126563U - 多核轮毂电机及其控制装置，电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多核轮毂电机控制装置，电动车，该控制装置包括：用户控制部件，用于接收并生成用户控制信息；采集传感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息；采集传感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息；连接各轮控制器的总控制器，与用户控制部件、限速控制器和加力控制器连接，用于根据用户控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各轮的控制指令发送给各轮控制器。本实用新型不仅实现了车辆上多个轮的轮间协调驱动，而且对车辆上多个轮（多核轮毂电机）内的各核进行整车协调组合和控制。使车辆可根据各轮所处路面工况，调整力矩，转速，功率大小，实现整车高效化。

Description

多核轮毂电机及其控制装置,电动车

技术领域

本实用新型涉及一种多核轮毂电机及其控制装置，电动车。

背景技术

在中国专利申请中，申请号为CN201120187129的多定子多转子集成驱动差速同步式电机、申请号为CN201220211932的电动机、和申请号为CN201220278464的多转子电动机公开了具有多转子的电机，当上述电机应用于电动车辆时，即车轮的轴采用上述电机的定子，车轮的轮毂作为转子时，可以通过控制上述电机来控制车辆的运行。例如应用于电动摩托车、电动汽车。此时，该电机可以称为多核轮毂电机（即：多定子多转子轮毂电机）。具体如何实现对轮毂电机的控制，以实现车辆高速减功，低速增功运行的控制，是有待于解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种多核轮毂电机及其控制装置，实现对车辆运行的控制。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多核轮毂电机控制装置，包括：

用户控制部件，用于接收并生成用户控制信息；

采集传感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息；

采集传感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息；

连接各轮控制器的总控制器，与用户控制部件、限速控制器和加力控制器连接，用于根据用户控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各轮的控制指令发送给各轮控制器。

由上，通过设置总控制器根据接收的各操作信号向各轮控制器发送控制指令，实现了对车辆运行的精确控制。

优选地，应用于电动自行车/摩托车时，所述用户控制部件包括至少以下之一：

左右断电刹把、调速转把、左右手把开关组合。

优选地，应用于电动汽车时，所述用户控制部件包括至少以下之一：

刹车脚踏部件、仿油门脚踏部件、方向盘部件、开关部件。

优选地，所述限速控制器与至少以下之一传感器连接：

速度检测器、雨滴传感器、倾角传感器、转向传感器以及红外测距传感器。

优选地，所述加力控制器与至少以下之一传感器连接：

倾角传感器以及重量传感器

优选地，还包括与总控制器连接的至少以下之一：

仪表盘、报警器主机、尾灯刹车灯。

优选地，还包括依次串联连接到总控制器的电源和电源开关锁。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种多核轮毂电机，包括上述轮毂电机控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种电动车，包括上述多核轮毂电机。

附图说明

图1为多核轮毂电机控制装置原理图；

图2为多核轮毂电机控制装置应用于单轮时的控制原理图；

图3为多核轮毂电机控制装置应用于双轮时的控制原理图；

图4为多核轮毂电机控制装置应用于四轮时的控制原理图。

具体实施方式

图1为多核轮毂电机控制装置原理图，如图1所示，包括：

一总控制器，可由单片机或CPU实现，其与各轮控制器连接，以将相应的指令发送至各轮控制器；以及分别与总控制器连接的左右断电刹把、调速转把、左手把开关组合、仪表盘、限速控制器、加力控制器、报警器主机、右手把开关组合、尾灯刹车灯、电源开关锁；所示限速控制器分别连接速度检测器、雨滴传感器、倾角传感器、转向传感器和红外测距传感器；所示加力控制器连接倾角传感器和重量传感器。下面进行详细说明，其中：

电源开关锁，用于启动轮毂电机控制装置，同时启动电源向其他各个部件的供电，其中所述电源可为高容量锂电池。

左右断电刹把，属于用户控制部件之一，用于车辆刹车用，当被操作时，向控制器发送一相应的指令。

调速转把，属于用户控制部件之一，用于车辆的调速，可以对应设定多个速度档位，或者采用线性开关。当被操作时，相应的调速信号向控制器发送。例如可以是对应不同速度档位的电压/电流信号。

右手把、左手把开关组合，属于用户控制部件之一，可以对应各种控制开关，当被操作时，将相应的控制信号发送至控制器。例如，开关组合中包括车前灯控制开关、喇叭控制开关、雨刷（当应用于汽车时）开关等等。

仪表盘，用于显示由控制器所发过来的各种数据信息，如电量信息、速度信息、控制器由各个传感器收集的信息等。

限速控制器，与速度检测器、雨滴传感器、倾角传感器、转向传感器和红外测距传感器连接，分别接收各个传感器上报的车速信息、雨量信息、车辆行驶的上下坡角度信息、车辆转弯角度信息、与前车或后车（或者后面物体）距离的信息，并根据预置的限速方案，将应限速的信号发送至控制器。该限速控制器也可以与总控制器由一个CPU实现。

加力控制器，与倾角传感器和重量传感器连接，分别接收各个传感器上传的车辆行驶的上下坡角度信息、车辆承载的重量，并根据预置的限速方案，将加力的信号发送至控制器。该加力控制器也可以与总控制器由一个CPU实现。

报警器主机，用于接收控制器的报警信息进行声音、闪光灯报警。

尾灯、刹车灯，用于接收控制器的控制信息进行显示。

总控制器还根据上述各个装置的输入指令、控制信号确定车速、车辆采用的行驶方案（低速高力矩、高速低力矩等），并生成相应的控制指令发送至所控制的各轮控制器中相应的控制器。各轮控制器收到指令后，执行相应的控制，例如控制驱动电路驱动转子的转动，及控制定子绕组的接线方式的切换等。

下面再以本发明多核轮毂电机控制装置应用于具体车辆上，对本发明进一步详细说明。

如图2为应用于单轮时的控制原理图，例如用于仅驱动后轮转动的电动自行车、电动摩托车。参见图2和图1，对本实用新型进一步详细介绍。需要说明的是，下述例子中仅列举了上述与总控制器连接的部分控制部件，但不难理解，可根据需要设置相应的控制部件。

该实施例中，多核电机包含两组定子单元，a单元和b单元，定子绕组的连接方式有2种方式可选择，如图2所述，一种是星型连接，一种是角形连接。在星型连接中，还可输出1/3的功率。且该例子是以定子转子单元的功率量以2倍比的关系比例进行选取设置为例进行说明，由于同样适用于定子转子单元功率量可根据工况定量选取设置，故不再对根据工况定量选取设置的定子转子单元进行赘述（具体可参见申请号为201220275464.X的专利申请，本发明不再赘述）。

a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至单轮控制器，单轮控制器进一步连接至总控制器。总控制器通过用户操作接口接收用户通过调速转把所施加的作为控制信号的电压信号，例如5伏的电压信号，线性开关的调速转把能够确保施加的电压信号线性变化，以对应转子转动的无级变速，这样，总控制器根据接收的表示不同速度控制的电压信号，即可确定出对应的速度指令提供给单轮控制器，并通过单轮控制器生成相应的开关频率，去控制驱动电路各个开关的开闭，从而控制转子的转速。图中所示的转子位置反馈信号可以使单轮控制器确定转子转速，该反馈信号可由霍尔传感器测得。另外，总控制器通过单轮控制器控制驱动电路，可实现对定子转子单元的选择，例如当通过总控制器及单轮控制器停止控制a单元对应的驱动电路时，则a单元定子不被驱动，即表示未选定a单元输入功率量。另外，通过总控制器及单轮控制器还可以去控制定子转子单元中定子绕组在星型连接或角型连接方式之间进行切换，由于此部分电路为公知技术，故不再对接线切换电路部分进行赘述。

另外，当限速控制器与倾角传感器连接，然后限速控制器与总控制器相连接时，可通过限速控制器将倾角传感器感测的信号发送至总控制器，从而总控制器获知安装该电动机的车辆与路面的倾斜角度信息，从而总控制器通过单轮控制器控制所需的驱动电路去驱动所需的转子的转速，以及控制所需的定子转子单元中定子绕组切换到所需的接线方式，即在星型连接或角型连接之间切换。这尤其适用于车辆下坡时的车速控制。

又如当限速控制器还连接速度传感器时，也可设定最高时速，或如定速巡航功能。

或者设置与加力控制器相连接的重量传感器；总控制器则可通过加力控制器获知该重量传感器的重量检测信息，并根据该重量信息通过单轮控制器控制驱动电路驱动转子的转动，及控制定子绕组的接线方式的切换。这尤其可适用于车辆根据载重多少进行驱动方案的控制上。

如图3应用于双轮时的控制原理图，例如用于驱动一个前轮和一个后轮转动的摩托车（双驱），或者用于驱动汽车的两个前轮，本例中以驱动一个前轮和一个后轮转动的摩托车为例进行说明。

对本实用新型进一步详细介绍。该实施例中，多转子电机包含四组定子单元，根据前轮的a单元和b单元以及后轮的a单元和b单元，定子绕组的连接方式有2种方式可选择，如图3所示，连接方式与图2所示实施例相同。

其中前轮的a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至前轮控制器，前轮控制器进一步连接至总控制器。后轮的a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至后轮控制器，后轮控制器也进一步连接至总控制器。

总控制器通过用户操作接口接收用户所施加的作为控制信号的电压信号，例如5伏的电压信号，该用户操作接口可为线性开关，线性开关能够确保施加的电压信号线性变化，以对应转子转动的无级变速，这样，总控制器根据接收的表示不同速度控制的电压信号，即可确定出使用对应的频率通过前轮控制器和后轮控制器去控制各驱动电路各个开关的开闭，从而控制转子的转速。图中所示的转子位置反馈信号可以使前轮控制器和后轮控制器确定转子转速，该反馈信号可由霍尔传感器测得。另外，总控制器通过前轮控制器和后轮控制器控制驱动电路，可实现对定子转子单元的选择，例如当通过总控制器及前轮控制器停止控制a单元对应的驱动电路时，则a单元定子不被驱动，即表示未选定a单元输入功率量。另外，通过总控制器及前轮控制器和后轮控制器还可以去控制定子转子单元中定子绕组在星型连接或角型连接方式之间进行切换，由于此部分电路为公知技术，故不再对接线切换电路部分进行赘述。

应用于汽车时，对应应用于电动自行车/摩托车的左右断电刹把、调速转把、左右手把开关组合则对应于应用于汽车的刹车脚踏部件、仿油门脚踏部件、方向盘部件。

另外，与图2所示实施例相同，本实施例中的限速控制器也可以连接倾角传感器、速度检测器、转向传感器以及红外测距传感器等，加力控制器也可以连接重量传感器、倾角传感器等。总控制器根据各传感器测得的信号通过前轮控制器和后轮控制器控制定子转子。例如，当还具有转向传感器时，在转向时通过对前后轮的协同控制，可以减轻转向时车辆的侧滑。

如图4应用于双轮时的控制原理图，例如用于驱动四个轮转动的SUV、卡车等。

对本实用新型进一步详细介绍。该实施例中，多转子电机包含八组定子单元，令四个轮分别为A轮、B轮、C轮和D轮，各轮对应两组定子单元（a单元和b单元），根据各轮的a单元和b单元，定子绕组的连接方式有2种方式可选择，如图4所示，该连接方式与图2、图3所示实施例相同。

对于A轮，其a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至A轮控制器，A轮控制器进一步连接至总控制器。对于B轮，其a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至B轮控制器，B轮控制器也进一步连接至总控制器。对于C轮，其a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至C轮控制器，C轮控制器也进一步连接至总控制器。对于D轮，其a单元和b单元的定子绕组分别连接至驱动电路，驱动电路连接至C轮控制器，C轮控制器也进一步连接至总控制器。

总控制器通过用户操作接口接收用户所施加的作为控制信号的电压信号，例如5伏的电压信号，该用户操作接口可为线性开关，线性开关能够确保施加的电压信号线性变化，以对应转子转动的无级变速，这样，总控制器根据接收的表示不同速度控制的电压信号，即可确定出使用对应的频率通过A轮控制器、B轮控制器、C轮控制器和D轮控制器去控制各驱动电路各个开关的开闭，从而控制转子的转速，以及控制定子转子单元中定子绕组在星型连接或角型连接方式之间进行切换，不再赘述。

另外，与图2所示实施例相同，本实施例中的限速控制器也可以连接倾角传感器、速度检测器、雨滴传感器、转向传感器以及红外测距传感器等，加力控制器也可以连接倾角传感器、重量传感器等。总控制器根据各传感器测得的信号通过A轮控制器、B轮控制器、C轮控制器和D轮控制器控制定子转子。

例如，限速控制器连接雨滴传感器（可以由湿度传感器实现）时，当检测到下雨时，则可以向总控制器发出限速控制。又如，检测到车前、后存在小于设定距离的物体（如其他车或物体），则限速控制器向总控制器发出限速控制，以保证车辆运行安全。

又如，总控制器还连接尾灯刹车灯、报警器主机等，将相应的信息提供给用户。

本实用新型通过设置总控制器根据接收的各操作信号向各轮控制器发送控制指令，不仅实现了车辆上多个轮的轮间协调驱动，而且对车辆上多个轮（多核轮毂电机）内的各核进行整车协调组合和控制。使车辆可根据各轮所处路面工况，调整力矩，转速，功率大小，实现整车高效化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多核轮毂电机控制装置，其特征在于，包括：

用户控制部件，用于接收并生成用户控制信息；

采集传感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息；

采集传感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息；

连接各轮控制器的总控制器，与用户控制部件、限速控制器和加力控制器连接，用于根据用户控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各轮的控制指令发送给各轮控制器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，应用于电动自行车/摩托车时，所述用户控制部件包括至少以下之一：

左右断电刹把、调速转把、左右手把开关组合。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，应用于电动汽车时，所述用户控制部件包括至少以下之一：

刹车脚踏部件、仿油门脚踏部件、方向盘部件、开关部件。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述限速控制器与至少以下之一传感器连接：

速度检测器、雨滴传感器、倾角传感器、转向传感器以及红外测距传感器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加力控制器与至少以下之一传感器连接：

倾角传感器以及重量传感器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与总控制器连接的至少以下之一：

仪表盘、报警器主机、尾灯刹车灯。

7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，还包括依次串联连接到总控制器的电源和电源开关锁。

8.一种多核轮毂电机，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的多核轮毂电机控制装置。

9.一种电动车，其特征在于，包括权利要求8所述的多核轮毂电机。

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