專利名稱：多核輪轂電機(jī)及其控制裝置，電動車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多核輪轂電機(jī)及其控制裝置，電動車。
背景技術(shù)：
在中國專利申請中，申請?zhí)枮镃N201120187129的多定子多轉(zhuǎn)子集成驅(qū)動差速同步式電機(jī)、申請?zhí)枮镃N201220211932的電動機(jī)、和申請?zhí)枮镃N201220278464的多轉(zhuǎn)子電動機(jī)公開了具有多轉(zhuǎn)子的電機(jī)，當(dāng)上述電機(jī)應(yīng)用于電動車輛時(shí)，即車輪的軸采用上述電機(jī)的定子，車輪的輪轂作為轉(zhuǎn)子時(shí)，可以通過控制上述電機(jī)來控制車輛的運(yùn)行。例如應(yīng)用于電動摩托車、電動汽車。此時(shí)，該電機(jī)可以稱為多核輪轂電機(jī)(即:多定子多轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī))。具體如何實(shí)現(xiàn)對輪轂電機(jī)的控制，以實(shí)現(xiàn)車輛高速減功，低速增功運(yùn)行的控制，是有待于解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種多核輪轂電機(jī)及其控制裝置，實(shí)現(xiàn)對車輛運(yùn)行的控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種多核輪轂電機(jī)控制裝置，包括:用戶控制部件，用于接收并生成用戶控制信息；采集傳感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息；采集傳感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息；連接各輪控制器的總控制器 ，與用戶控制部件、限速控制器和加力控制器連接，用于根據(jù)用戶控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各輪的控制指令發(fā)送給各輪控制器。由上，通過設(shè)置總控制器根據(jù)接收的各操作信號向各輪控制器發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)了對車輛運(yùn)行的精確控制。優(yōu)選地，應(yīng)用于電動自行車/摩托車時(shí)，所述用戶控制部件包括至少以下之一:左右斷電剎把、調(diào)速轉(zhuǎn)把、左右手把開關(guān)組合。優(yōu)選地，應(yīng)用于電動汽車時(shí)，所述用戶控制部件包括至少以下之一:剎車腳踏部件、仿油門腳踏部件、方向盤部件、開關(guān)部件。優(yōu)選地，所述限速控制器與至少以下之一傳感器連接:速度檢測器、雨滴傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及紅外測距傳感器。優(yōu)選地，所述加力控制器與至少以下之一傳感器連接:傾角傳感器以及重量傳感器優(yōu)選地，還包括與總控制器連接的至少以下之一:儀表盤、報(bào)警器主機(jī)、尾燈剎車燈。優(yōu)選地，還包括依次串聯(lián)連接到總控制器的電源和電源開關(guān)鎖。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種多核輪轂電機(jī)，包括上述輪轂電機(jī)控制裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種電動車，包括上述多核輪轂電機(jī)。

圖1為多核輪轂電機(jī)控制裝置原理圖；圖2為多核輪轂電機(jī)控制裝置應(yīng)用于單輪時(shí)的控制原理圖；圖3為多核輪轂電機(jī)控制裝置應(yīng)用于雙輪時(shí)的控制原理圖；圖4為多核輪轂電機(jī)控制裝置應(yīng)用于四輪時(shí)的控制原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1為多核輪轂電機(jī)控制裝置原理圖，如圖1所示，包括:一總控制器，可由單片機(jī)或CPU實(shí)現(xiàn)，其與各輪控制器連接，以將相應(yīng)的指令發(fā)送至各輪控制器；以及分別與總控制器連接的左右斷電剎把、調(diào)速轉(zhuǎn)把、左手把開關(guān)組合、儀表盤、限速控制器、加力控制器、報(bào)警器主機(jī)、右手把開關(guān)組合、尾燈剎車燈、電源開關(guān)鎖；所示限速控制器分別連接速度檢測器、雨滴傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器和紅外測距傳感器；所示加力控制器連接傾角傳感器和重量傳感器。下面進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:電源開關(guān)鎖，用于啟動輪轂電機(jī)控制裝置，同時(shí)啟動電源向其他各個(gè)部件的供電，其中所述電源可為高容量鋰電池。左右斷電剎把，屬于用戶控制部件之一，用于車輛剎車用，當(dāng)被操作時(shí)，向控制器發(fā)送一相應(yīng)的指令。
·[0031]調(diào)速轉(zhuǎn)把，屬于用戶控制部件之一，用于車輛的調(diào)速，可以對應(yīng)設(shè)定多個(gè)速度檔位，或者采用線性開關(guān)。當(dāng)被操作時(shí)，相應(yīng)的調(diào)速信號向控制器發(fā)送。例如可以是對應(yīng)不同速度檔位的電壓/電流信號。右手把、左手把開關(guān)組合，屬于用戶控制部件之一，可以對應(yīng)各種控制開關(guān)，當(dāng)被操作時(shí)，將相應(yīng)的控制信號發(fā)送至控制器。例如，開關(guān)組合中包括車前燈控制開關(guān)、喇叭控制開關(guān)、雨刷(當(dāng)應(yīng)用于汽車時(shí))開關(guān)等等。儀表盤，用于顯示由控制器所發(fā)過來的各種數(shù)據(jù)信息，如電量信息、速度信息、控制器由各個(gè)傳感器收集的信息等。限速控制器，與速度檢測器、雨滴傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器和紅外測距傳感器連接，分別接收各個(gè)傳感器上報(bào)的車速信息、雨量信息、車輛行駛的上下坡角度信息、車輛轉(zhuǎn)彎角度信息、與前車或后車(或者后面物體)距離的信息，并根據(jù)預(yù)置的限速方案，將應(yīng)限速的信號發(fā)送至控制器。該限速控制器也可以與總控制器由一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)。加力控制器，與傾角傳感器和重量傳感器連接，分別接收各個(gè)傳感器上傳的車輛行駛的上下坡角度信息、車輛承載的重量，并根據(jù)預(yù)置的限速方案，將加力的信號發(fā)送至控制器。該加力控制器也可以與總控制器由一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)。報(bào)警器主機(jī)，用于接收控制器的報(bào)警信息進(jìn)行聲音、閃光燈報(bào)警。尾燈、剎車燈，用于接收控制器的控制信息進(jìn)行顯示?？偪刂破鬟€根據(jù)上述各個(gè)裝置的輸入指令、控制信號確定車速、車輛采用的行駛方案(低速高力矩、高速低力矩等)，并生成相應(yīng)的控制指令發(fā)送至所控制的各輪控制器中相應(yīng)的控制器。各輪控制器收到指令后，執(zhí)行相應(yīng)的控制，例如控制驅(qū)動電路驅(qū)動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，及控制定子繞組的接線方式的切換等。下面再以本發(fā)明多核輪轂電機(jī)控制裝置應(yīng)用于具體車輛上，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2為應(yīng)用于單輪時(shí)的控制原理圖，例如用于僅驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)動的電動自行車、電動摩托車。參見圖2和圖1，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)介紹。需要說明的是，下述例子中僅列舉了上述與總控制器連接的部分控制部件，但不難理解，可根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的控制部件。該實(shí)施例中，多核電機(jī)包含兩組定子單元，a單元和b單元，定子繞組的連接方式有2種方式可選擇，如圖2所述，一種是星型連接，一種是角形連接。在星型連接中，還可輸出1/3的功率。且該例子是以定子轉(zhuǎn)子單元的功率量以2倍比的關(guān)系比例進(jìn)行選取設(shè)置為例進(jìn)行說明，由于同樣適用于定子轉(zhuǎn)子單元功率量可根據(jù)工況定量選取設(shè)置，故不再對根據(jù)工況定量選取設(shè)置的定子轉(zhuǎn)子單元進(jìn)行贅述(具體可參見申請?zhí)枮?01220275464.X的專利申請，本發(fā)明不再贅述)。a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至單輪控制器，單輪控制器進(jìn)一步連接至總控制器?？偪刂破魍ㄟ^用戶操作接口接收用戶通過調(diào)速轉(zhuǎn)把所施加的作為控制信號的電壓信號，例如5伏的電壓信號，線性開關(guān)的調(diào)速轉(zhuǎn)把能夠確保施加的電壓信號線性變化，以對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的無級變速，這樣，總控制器根據(jù)接收的表示不同速度控制的電壓信號，即可確定出對應(yīng)的速度指令提供給單輪控制器，并通過單輪控制器生成相應(yīng)的開關(guān)頻率，去控制驅(qū)動電路各個(gè)開關(guān)的開閉，從而控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖中所示的轉(zhuǎn)子位置反饋信號可以使單輪控制器確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該反饋信號可由霍爾傳感器測得。另外，總控制器通過單輪控制器控制驅(qū)動電路，可實(shí)現(xiàn)對定子轉(zhuǎn)子單元的選擇，例如當(dāng)通過總控制器及單輪控制器停止控制a單元對應(yīng)的驅(qū)動電路時(shí)，則a單元定子不被驅(qū)動，即表示未選定a單元輸入功率量。另外，通過總控制器及單輪控制器還可以去控制定子轉(zhuǎn)子單元中定子繞組在星型連接或角型連接方式之間進(jìn)行切換，由于此部分電路為公知技術(shù)，故不再對接線切換電路部分進(jìn)行贅 述。另外，當(dāng)限速控制器與傾角傳感器連接，然后限速控制器與總控制器相連接時(shí)，可通過限速控制器將傾角傳感器感測的信號發(fā)送至總控制器，從而總控制器獲知安裝該電動機(jī)的車輛與路面的傾斜角度信息，從而總控制器通過單輪控制器控制所需的驅(qū)動電路去驅(qū)動所需的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以及控制所需的定子轉(zhuǎn)子單元中定子繞組切換到所需的接線方式，即在星型連接或角型連接之間切換。這尤其適用于車輛下坡時(shí)的車速控制。又如當(dāng)限速控制器還連接速度傳感器時(shí)，也可設(shè)定最高時(shí)速，或如定速巡航功能?；蛘咴O(shè)置與加力控制器相連接的重量傳感器；總控制器則可通過加力控制器獲知該重量傳感器的重量檢測信息，并根據(jù)該重量信息通過單輪控制器控制驅(qū)動電路驅(qū)動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，及控制定子繞組的接線方式的切換。這尤其可適用于車輛根據(jù)載重多少進(jìn)行驅(qū)動方案的控制上。如圖3應(yīng)用于雙輪時(shí)的控制原理圖，例如用于驅(qū)動一個(gè)前輪和一個(gè)后輪轉(zhuǎn)動的摩托車(雙驅(qū))，或者用于驅(qū)動汽車的兩個(gè)前輪，本例中以驅(qū)動一個(gè)前輪和一個(gè)后輪轉(zhuǎn)動的摩托車為例進(jìn)行說明。[0047]對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)介紹。該實(shí)施例中，多轉(zhuǎn)子電機(jī)包含四組定子單元，根據(jù)前輪的a單元和b單元以及后輪的a單元和b單元，定子繞組的連接方式有2種方式可選擇，如圖3所示，連接方式與圖2所示實(shí)施例相同。其中前輪的a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至前輪控制器，前輪控制器進(jìn)一步連接至總控制器。后輪的a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至后輪控制器，后輪控制器也進(jìn)一步連接至總控制器?？偪刂破魍ㄟ^用戶操作接口接收用戶所施加的作為控制信號的電壓信號，例如5伏的電壓信號，該用戶操作接口可為線性開關(guān)，線性開關(guān)能夠確保施加的電壓信號線性變化，以對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的無級變速，這樣，總控制器根據(jù)接收的表示不同速度控制的電壓信號，即可確定出使用對應(yīng)的頻率通過前輪控制器和后輪控制器去控制各驅(qū)動電路各個(gè)開關(guān)的開閉，從而控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖中所示的轉(zhuǎn)子位置反饋信號可以使前輪控制器和后輪控制器確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該反饋信號可由霍爾傳感器測得。另外，總控制器通過前輪控制器和后輪控制器控制驅(qū)動電路，可實(shí)現(xiàn)對定子轉(zhuǎn)子單元的選擇，例如當(dāng)通過總控制器及前輪控制器停止控制a單元對應(yīng)的驅(qū)動電路時(shí)，則a單元定子不被驅(qū)動，即表示未選定a單元輸入功率量。另外，通過總控制器及前輪控制器和后輪控制器還可以去控制定子轉(zhuǎn)子單元中定子繞組在星型連接或角型連接方式之間進(jìn)行切換，由于此部分電路為公知技術(shù)，故不再對接線切換電路部分進(jìn)行贅述。應(yīng)用于汽車時(shí)，對應(yīng)應(yīng)用于電動自行車/摩托車的左右斷電剎把、調(diào)速轉(zhuǎn)把、左右手把開關(guān)組合則對應(yīng)于應(yīng)用于汽車的剎車腳踏部件、仿油門腳踏部件、方向盤部件。另外，與圖2所示實(shí)施例相同，本實(shí)施例中的限速控制器也可以連接傾角傳感器、速度檢測器、轉(zhuǎn)向傳感器以及紅外測距傳感器等，加力控制器也可以連接重量傳感器、傾角傳感器等?？偪刂破鞲鶕?jù)各傳感器測得的信號通過前輪控制器和后輪控制器控制定子轉(zhuǎn)子。例如，當(dāng)還具有轉(zhuǎn)向傳感器時(shí)，在轉(zhuǎn)向時(shí)通過對前后輪的協(xié)同控制，可以減輕轉(zhuǎn)向時(shí)車輛的側(cè)滑。
如圖4應(yīng)用于雙輪時(shí)的控制原理圖，例如用于驅(qū)動四個(gè)輪轉(zhuǎn)動的SUV、卡車等。對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)介紹。該實(shí)施例中，多轉(zhuǎn)子電機(jī)包含八組定子單元，令四個(gè)輪分別為A輪、B輪、C輪和D輪，各輪對應(yīng)兩組定子單元(a單元和b單元)，根據(jù)各輪的a單元和b單元，定子繞組的連接方式有2種方式可選擇，如圖4所示，該連接方式與圖2、圖3所示實(shí)施例相同。對于A輪，其a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至A輪控制器，A輪控制器進(jìn)一步連接至總控制器。對于B輪，其a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至B輪控制器，B輪控制器也進(jìn)一步連接至總控制器。對于C輪，其a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至C輪控制器，C輪控制器也進(jìn)一步連接至總控制器。對于D輪，其a單元和b單元的定子繞組分別連接至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接至C輪控制器，C輪控制器也進(jìn)一步連接至總控制器?？偪刂破魍ㄟ^用戶操作接口接收用戶所施加的作為控制信號的電壓信號，例如5伏的電壓信號，該用戶操作接口可為線性開關(guān)，線性開關(guān)能夠確保施加的電壓信號線性變化，以對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的無級變速，這樣，總控制器根據(jù)接收的表示不同速度控制的電壓信號，即可確定出使用對應(yīng)的頻率通過A輪控制器、B輪控制器、C輪控制器和D輪控制器去控制各驅(qū)動電路各個(gè)開關(guān)的開閉，從而控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以及控制定子轉(zhuǎn)子單元中定子繞組在星型連接或角型連接方式之間進(jìn)行切換，不再贅述。另外，與圖2所示實(shí)施例相同，本實(shí)施例中的限速控制器也可以連接傾角傳感器、速度檢測器、雨滴傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及紅外測距傳感器等，加力控制器也可以連接傾角傳感器、重量傳感器等?？偪刂破鞲鶕?jù)各傳感器測得的信號通過A輪控制器、B輪控制器、C輪控制器和D輪控制器控制定子轉(zhuǎn)子。例如，限速控制器連接雨滴傳感器(可以由濕度傳感器實(shí)現(xiàn))時(shí)，當(dāng)檢測到下雨時(shí)，則可以向總控制器發(fā)出限速控制。又如，檢測到車前、后存在小于設(shè)定距離的物體(如其他車或物體)，則限速控制器向總控制器發(fā)出限速控制，以保證車輛運(yùn)行安全。又如，總控制器還連接尾燈剎車燈、報(bào)警器主機(jī)等，將相應(yīng)的信息提供給用戶。本實(shí)用新型通過設(shè)置總控制器根據(jù)接收的各操作信號向各輪控制器發(fā)送控制指令，不僅實(shí)現(xiàn)了車輛上多個(gè)輪的輪間協(xié)調(diào)驅(qū)動，而且對車輛上多個(gè)輪(多核輪轂電機(jī))內(nèi)的各核進(jìn)行整車協(xié)調(diào)組合和控制。使車輛可根據(jù)各輪所處路面工況，調(diào)整力矩，轉(zhuǎn)速，功率大小，實(shí)現(xiàn)整車高效化。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。 ·
權(quán)利要求1.一種多核輪轂電機(jī)控制裝置，其特征在于，包括: 用戶控制部件，用于接收并生成用戶控制信息； 采集傳感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息； 采集傳感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息； 連接各輪控制器的總控制器，與用戶控制部件、限速控制器和加力控制器連接，用于根據(jù)用戶控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各輪的控制指令發(fā)送給各輪控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，應(yīng)用于電動自行車/摩托車時(shí)，所述用戶控制部件包括至少以下之一: 左右斷電剎把、調(diào)速轉(zhuǎn)把、左右手把開關(guān)組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，應(yīng)用于電動汽車時(shí)，所述用戶控制部件包括至少以下之一: 剎車腳踏部件、仿油門腳踏部件、方向盤部件、開關(guān)部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述限速控制器與至少以下之一傳感器連接: 速度檢測器、雨滴傳感器、傾角傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及紅外測距傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述加力控制器與至少以下之一傳感器連接: 傾角傳感器以及重量傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括與總控制器連接的至少以下之一: 儀表盤、報(bào)警器主機(jī)、尾燈剎車燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，還包括依次串聯(lián)連接到總控制器的電源和電源開關(guān)鎖。
8.—種多核輪轂電機(jī),其特征在于,包括權(quán)利要求1至7任一所述的多核輪轂電機(jī)控制>j-U ρ α裝直。
9.一種電動車,其特征在于,包括權(quán)利要求8所述的多核輪轂電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種多核輪轂電機(jī)控制裝置，電動車，該控制裝置包括用戶控制部件，用于接收并生成用戶控制信息；采集傳感器信息的限速控制器，用于生成速度限制信息；采集傳感器信息的加力控制器，用于生成加力控制信息；連接各輪控制器的總控制器，與用戶控制部件、限速控制器和加力控制器連接，用于根據(jù)用戶控制信息、速度限制信息和加力控制信息生成各輪的控制指令發(fā)送給各輪控制器。本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)了車輛上多個(gè)輪的輪間協(xié)調(diào)驅(qū)動，而且對車輛上多個(gè)輪(多核輪轂電機(jī))內(nèi)的各核進(jìn)行整車協(xié)調(diào)組合和控制。使車輛可根據(jù)各輪所處路面工況，調(diào)整力矩，轉(zhuǎn)速，功率大小，實(shí)現(xiàn)整車高效化。
文檔編號B60L15/20GK203126563SQ201320125739
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者黃寶琛, 黃新生 申請人:黃寶琛, 黃新生