CN207241424U - 一种用于机动车电机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种用于机动车电机的控制系统，它包括差速箱、电机和控制器，所述差速箱包括箱体，所述箱体内设有输出轮室、过渡轮室、主动轮室、从动轮室，所述电机包括电机轴、左端盖、右端盖、定子、第二转子和第一转子，所述电机轴上套有固定环，所述固定环上套有第一转子，所述第一转子上套有定子，所述定子的两侧分别绕有外线圈和内线圈，所述控制器包括微控制器MCU、复合电源、三相桥式逆变电路、电压检测电路、电流检测电路及转子位置检测电路。本实用新型降低了成本，延长了系统寿命，提高了车辆续航里程，还降低了系统工作噪音。

Description

一种用于机动车电机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于机动车电机的控制系统，属于机电设备技术领域。

背景技术

机动车控制器是用来控制机动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及机动车的其它电子器件的核心控制器件，它就像是机动车的大脑，是机动车上重要的部件。作为人们日常出行的机动车就目前来看主要包括汽车、电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等，机动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点，除汽车外，其余电动车因经济实用、节能环保的优势越来越受到大众的青睐。

电动车的控制器是整个电动汽车的核心控制部件，它控制电动机的运行使电动车正常行驶。作为电动车的指挥管理中心，会有多种信号参数进入控制器，控制器对电动机控制的性能的好坏直接决定着电动车的使用寿命和舒适性，现目前，市场上的电动车电机控制器逻辑比较简单，大多只具有开关功能，或只是简单的根据油门大小来调整输出功率的大小，其对电机的运行调控速度慢、调控精度差，致使电机运行的平稳性差，且电机故障频发，使用寿命低。不仅如此，目前有的电动车动力系统基本上都是属于单电机控制器、的动力系统。即使有少数双电机动力系统，是通过链条或者皮带等方式实现动力叠加。这种单电机控制器的结构存在以下缺陷：1、成本高，由于不得不采用大功率动力系统的电机和配套的控制器，因此成本较高；2、工作寿命短，由于只有一组动力系统，车辆在行驶过程中系统一直处于工作状态，导致设备老化快，使用寿命短；3、续航里程相对较短，由于只有一组动力系统，无论车辆负载轻或者重，大功率动力系统都一直处于工作状态，能量消耗大，从而续航里程短；4、噪音大，普通大功率动力系统工作时产生的噪音较大，同时变速箱隔音也较差。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的主要目的在于解决现目前的机动车控制器能耗大、工作寿命短的问题，而提供一种具有更低的能耗、工作寿命较长的用于机动车电机的控制系统。

本实用新型的技术方案：一种用于机动车电机的控制系统，包括差速箱、电机和控制器，其特征在于，所述差速箱包括箱体，所述箱体内设有输出轮室、过渡轮室、主动轮室、从动轮室，其特征在于：所述输出轮室内设有输出轮轴孔，过轮渡室设有过渡轮轴座，从动轮室设有从动轮轴座，主动轮室的上方设有电机轴孔，所述输出轮轴孔、过渡轮轴座和从动轮轴座的圆心位于同一直线上，所述电机轴孔的中心线与所述从动轮轴座的中心线相互垂直，所述电机轴孔的上端设有轴承座，所述输出轮轴孔外设有突出于输出轮室的轴套；所述电机包括电机轴、左端盖、右端盖、定子、第二转子和第一转子，所述电机轴上套有固定环，所述固定环上套有第一转子，所述第一转子上套有定子，所述定子的两侧分别绕有外线圈和内线圈，所述外线圈的外侧设有第二转子，所述第二转子固定在摩托车车轮的内圈上，所述固定环的两侧分别设有轴承，所述轴承外侧安装有左端盖和右端盖，所述左端盖和右端盖内部将定子封盖固定；所述控制器包括包括微控制器MCU、复合电源、三相桥式逆变电路、电压检测电路、电流检测电路及转子位置检测电路，所述复合电源的输出端接双向DC-DC变换器的输入端，双向DC-DC变换器的输出端分别接三相桥式整流电路的输出端和三相桥式逆变电路的输入端，三相桥式逆变电路的输出端接电机，所述微控制器MCU的PWM接口接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端接三相桥式逆变电路，三相桥式逆变电路和电机分别连接电压检测电路的输入端和电流检测电路的输入端，电压检测电路的输出端和电流检测电路的输出端经信号调理电路接微控制器MCU的A/D转换口，所述转子位置检测电路的输入端接电机，输出端接微控制器MCU的CAP接口，微控制器MCU的SPI接口分别接触摸按键和显示器。

优化地，在所述左端盖上还安装有霍尔组件，所述霍尔组件包括霍尔元件本体、焊接引脚、绝缘保护层；所述霍尔元件本体耦接于焊接引脚，所述绝缘保护层包裹在霍尔元件本体上；其中，所述焊接引脚为4个，其中第一引脚和第二引脚为供电引脚，第三引脚和第四引脚为输出信号引脚；所述焊接引脚分为上、下两层，焊接引脚的上层为上层引脚，上层引脚不与霍尔元件本体相连；焊接引脚的下层为下层引脚，下层引脚与霍尔元件本体相连；所述焊接引脚伸出霍尔元件本体的中间部分设置一过渡区，所述过渡区尺寸大于焊接引脚其余部分尺寸。

优化地，所述电机轴穿过左端盖并通过花键与左端盖连接，电机轴从右端盖穿出。

优化地，所述箱体内部各轮室周围及各轮室之间设有加强筋。

优化地，所述第一引脚以及第三引脚的下层引脚中间部分还设置有保险丝；所述霍尔元件本体上还设置一温度传感器。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、降低了成本，本实用新型采用了多电机动力系统替代目前普通的大功率单电机动力系统，可以使得每个电机的功率降低，从而相对于大功率单电机动力系统成本可大幅降低，从而实现降低能耗的目的。

2、延长了系统寿命，由于普通的单电机动力系统在车辆行驶过程中，整个系统一直都处于工作状态，系统使用寿命相对较短。而本实用新型的多电机动力系统在车辆巡航过程中可让过热的电机及控制系统暂停工作，得到良好的散热冷却，从而延长系统的使用寿命。

3、提高了车辆续航里程，可根据车辆的负载情况自动调整小功率动力系统的工作组数，在车辆负载轻时自动关闭一组或多组小功率动力系统，进行低功率巡航，降低能耗，从提升车辆续航里程。

4、系统工作噪音低，在巡航时可以只有部分小功率动力系统工作，产生的噪音较小。同时，采用铸铁变速箱体，隔音效果良好，使整个多电机动力系统的工作噪音比普通单电机动力系统大幅降低。

附图说明

图1为本实用新型控制系统中差速箱的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型控制系统中电机的结构示意图。

图4为本实用新型控制系统中控制器的结构示意图。

图5为本实用新型控制系统中霍尔组件的结构示意图。

图中，1—输出轮室，2—过渡轮室，3—从动轮室，4—轴承座，5—电机轴孔，6—主动轮室，7—从动轮轴座，8—过渡轮轴座，9—输出轮轴孔，10—轴套，11—加强筋，12—电机轴，13—左端盖，14—右端盖，15—定子，16—第二转子，17—第一转子，18—固定环，19—外线圈，20—内线圈，21—内圈，22—轴承，23—霍尔元件本体，24—焊接引脚，25—绝缘保护层，110—温度传感器，15-1—第一引脚，15-2—第二引脚，15-3—第三引脚，15-4—第四引脚，210—上层引脚，220—下层引脚，230—过渡区，240—保险丝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种用于机动车电机的控制系统，包括差速箱、电机和控制器，所述差速箱包括箱体，所述箱体内设有输出轮室1、过渡轮室2、主动轮室6、从动轮室3，所述输出轮室1内设有输出轮轴孔9，过轮渡室2设有过渡轮轴座8，从动轮室3设有从动轮轴座7，主动轮室6的上方设有电机轴孔5，所述输出轮轴孔9、过渡轮轴座8和从动轮轴座7的圆心位于同一直线上，所述电机轴孔5的中心线与所述从动轮轴座7的中心线相互垂直，所述电机轴孔5的上端设有轴承座4，所述输出轮轴孔9外设有突出于输出轮室1的轴套10；所述电机包括电机轴12、左端盖13、右端盖14、定子15、第二转子16和第一转子17，所述电机轴12上套有固定环18，所述固定环18上套有第一转子17，所述第一转子17上套有定子15，所述定子15的两侧分别绕有外线圈19和内线圈20，所述外线圈19的外侧设有第二转子16，所述第二转子16固定在摩托车车轮的内圈21上，所述固定环18的两侧分别设有轴承22，所述轴承22外侧安装有左端盖13和右端盖14，所述左端盖13和右端盖14内部将定子15封盖固定；所述控制器包括包括微控制器MCU、复合电源、三相桥式逆变电路、电压检测电路、电流检测电路及转子位置检测电路，所述复合电源的输出端接双向DC-DC变换器的输入端，双向DC-DC变换器的输出端分别接三相桥式整流电路的输出端和三相桥式逆变电路的输入端，三相桥式逆变电路的输出端接电机，所述微控制器MCU的PWM接口接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端接三相桥式逆变电路，三相桥式逆变电路和电机分别连接电压检测电路的输入端和电流检测电路的输入端，电压检测电路的输出端和电流检测电路的输出端经信号调理电路接微控制器MCU的A/D转换口，所述转子位置检测电路的输入端接电机，输出端接微控制器MCU的CAP接口，微控制器MCU的SPI接口分别接触摸按键和显示器。

在所述左端盖13上还安装有霍尔组件，所述霍尔组件包括霍尔元件本体23、焊接引脚24、绝缘保护层25；所述霍尔元件本体23耦接于焊接引脚24，所述绝缘保护层25包裹在霍尔元件本体23上；其中，所述焊接引脚24为4个，其中第一引脚15-1和第二引脚15-2为供电引脚，第三引脚15-3和第四引脚15-4为输出信号引脚；所述焊接引脚24分为上、下两层，焊接引脚24的上层为上层引脚210，上层引脚210不与霍尔元件本体23相连；焊接引脚15的下层为下层引脚220，下层引脚220与霍尔元件本体23相连；所述焊接引脚24伸出霍尔元件本体23的中间部分设置一过渡区230，所述过渡区230尺寸大于焊接引脚24其余部分尺寸。

所述电机轴12穿过左端盖13并通过花键与左端盖13连接，电机轴12从右端盖14穿出。 所述箱体内部各轮室周围及各轮室之间设有加强筋11。所述第一引脚15-1以及第三引脚15-3的下层引脚220中间部分还设置有保险丝240；所述霍尔元件本体23上还设置一温度传感器110。

工作原理：

电机工作时，作为摩托车（油动状态）行驶时，发动机工作，发动机输出与电机轴连接带动电机轴旋转，进而带动轮圈转动，后轮作为主动轮转动，车辆可正常行驶。此时转子（永磁体）跟着轮圈一起转动，而定子没有转动，根据发电机原理，电机定子线圈发电输出，并给蓄电池充电。切换到电动车（电动状态）使用时，电机定子不转，电机通电后，直接带动轮圈旋转，后轮作为主动轮转动，车辆可正常行驶。由于轮圈转动会带动电机轴转动，为防止电机轴带动发动机反转，电机轴安装单向齿轮与发动机输出轴连接，即发动机可以通过电机轴带动电机转子转动，而电机不能通过电机轴带动发动机工作。

控制器工作时，由三相桥式整流电路的输入端接充电桩为复合电源进行充电，复合电源提供的电压经滤波电路滤波后传给三相桥式逆变电路，最终由三相桥式逆变电路供给电机使用，电压检测模块采集到的电机的电压信号和电路检测模块采集到的电机的电流信号分别经信号调理电路输入到微控制器MCU的A/D接口，转子位置检测模块采集到的电压的转子位置信号输送到微控制器MCU的CAP接口，微控制器MCU对接收到的电压信号、电流信号及转子位置信号进行处理后，由微控制器MCU的PWM接口输出控制信号经光电隔离电路传送给PWM调控电路，由PWM调制电路加在三相桥式逆变电路上，从而改变三相桥式逆变电路的输出电压，进而调控电机的转速，使电机平稳运行。微控制器MCU会将各检测信号的数值通过显示器进行显示，以便于人们观察和维修，可通过触摸按键进行指令输入。若微控制器MCU接收到各检测信号后判断电机工作异常，会启动保护电路使电机缓慢停止运行，以保护电机安全和乘坐者的安全，同时启动报警电路进行报警，以警示乘坐者及时进行维修处理。

霍尔组件对于电机输出功率的检测，是通过检测电机转子的转动来实现的，当电机内转子转动时，在电磁作用下，霍尔组件能够监测到对应的信号，转子的转动速度直接反应出输出功率的大小，从而通过霍尔组件就能识别并反馈给对应的控制器设备。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种用于机动车电机的控制系统，包括差速箱、电机和控制器，其特征在于，所述差速箱包括箱体，所述箱体内设有输出轮室（1）、过渡轮室（2）、主动轮室（6）、从动轮室（3），其特征在于：所述输出轮室（1）内设有输出轮轴孔（9），过渡轮室（2）设有过渡轮轴座（8），从动轮室（3）设有从动轮轴座（7），主动轮室（6）的上方设有电机轴孔（5），所述输出轮轴孔（9）、过渡轮轴座（8）和从动轮轴座（7）的圆心位于同一直线上，所述电机轴孔（5）的中心线与所述从动轮轴座（7）的中心线相互垂直，所述电机轴孔（5）的上端设有轴承座（4），所述输出轮轴孔（9）外设有突出于输出轮室（1）的轴套（10）；所述电机包括电机轴（12）、左端盖（13）、右端盖（14）、定子（15）、第二转子（16）和第一转子（17），所述电机轴（12）上套有固定环（18），所述固定环（18）上套有第一转子（17），所述第一转子（17）上套有定子（15），所述定子（15）的两侧分别绕有外线圈（19）和内线圈（20），所述外线圈（19）的外侧设有第二转子（16），所述第二转子（16）固定在摩托车车轮的内圈（21）上，所述固定环（18）的两侧分别设有轴承（22），所述轴承（22）外侧安装有左端盖（13）和右端盖（14），所述左端盖（13）和右端盖（14）内部将定子（15）封盖固定；所述控制器包括微控制器MCU、复合电源、三相桥式逆变电路、电压检测电路、电流检测电路及转子位置检测电路，所述复合电源的输出端接双向DC-DC变换器的输入端，双向DC-DC变换器的输出端分别接三相桥式整流电路的输出端和三相桥式逆变电路的输入端，三相桥式逆变电路的输出端接电机，所述微控制器MCU的PWM接口接PWM调制电路的输入端，PWM调制电路的输出端接三相桥式逆变电路，三相桥式逆变电路和电机分别连接电压检测电路的输入端和电流检测电路的输入端，电压检测电路的输出端和电流检测电路的输出端经信号调理电路接微控制器MCU的A/D转换口，所述转子位置检测电路的输入端接电机，输出端接微控制器MCU的CAP接口，微控制器MCU的SPI接口分别接触摸按键和显示器；在所述左端盖（13）上还安装有霍尔组件，所述霍尔组件包括霍尔元件本体（23）、焊接引脚（24）、绝缘保护层（25）；所述霍尔元件本体（23）耦接于焊接引脚（24），所述绝缘保护层（25）包裹在霍尔元件本体（23）上；其中，所述焊接引脚（24）为4个，其中第一引脚（15-1）和第二引脚（15-2）为供电引脚，第三引脚（15-3）和第四引脚（15-4）为输出信号引脚；所述焊接引脚（24）分为上、下两层，焊接引脚（24）的上层为上层引脚（210），上层引脚（210）不与霍尔元件本体（23）相连；焊接引脚（24）的下层为下层引脚（220），下层引脚（220）与霍尔元件本体（23）相连；所述焊接引脚（24）伸出霍尔元件本体（23）的中间部分设置一过渡区（230），所述过渡区（230）尺寸大于焊接引脚（24）其余部分尺寸；所述电机轴（12）穿过左端盖（13）并通过花键与左端盖（13）连接，电机轴（12）从右端盖（14）穿出；所述箱体内部各轮室周围及各轮室之间设有加强筋（11）；所述第一引脚（15-1）以及第三引脚（15-3）的下层引脚（220）中间部分还设置有保险丝（240）；所述霍尔元件本体（23）上还设置一温度传感器（110）。