基于双转子电机的电动轮及其控制方法
【专利摘要】本发明公开一种基于双转子电机的电动轮及其控制方法，包括双转子电机、外转子电磁缓速制动器、内转子电磁缓速制动器、摩擦制动器。通过螺栓与外转子轴固定连接的摩擦制动盘，与固定在双转子电机机壳上的电磁缓速制动器的定子，形成外转子电磁缓速制动器；通过螺栓与内转子轴固定连接的电磁缓速制动盘，与固定在电机机壳上的电磁缓速制动器的定子，形成内转子电磁缓速制动器。本发明具有两种工作状态：驱动工况、制动工况。具有扩大电机再生制动的使用范围，增加了电动汽车的续驶里程和能源利用率；有效的减少摩擦制动器的使用次数，减少电动汽车的制动能量消耗，减少制动过程噪声和粉尘污染，绿色环保。
【专利说明】基于双转子电机的电动轮及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到电机控制【技术领域】，尤其涉及一种应用在四轮独立驱动的电动汽车上的基于双转子电机的电动轮及其控制方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，电动汽车在用于城市交通的运行时，大部分时间处于启动、加速、制动的工作状态，电机的起步性能(起动转矩/起动电流)、加速性能、低速时的效率、制动及滑行时的能量再生能力、过载能力、能量密度、可靠性对电动汽车尤为重要，是衡量电动汽车电机的重要指标。目前，一方面，电机再生制动提供的制动强度低，超过蓄电池SOC值范围以及温度的约束范围；另一方面，电机再生制动也要求放电电流不能过大和放电时间不能过长，因此电机再生制动不能使汽车制动停车和进行大强度制动，使得摩擦制动在电动汽车上仍广泛使用。
[0003]然而，当汽车行驶在交通拥挤的城市道路上时，需要频繁地进行不同强度下的制动，制动衬片在制动过程中的磨损会产生有害粉尘颗粒和尖锐的制动噪声；当汽车行驶在山区长下坡路面时，为了控制车速使其不至于过快，需要对汽车进行持续长时间的制动，摩擦制动器在制动过程中吸收的制动能量不断增加，制动衬片与制动盘因为温度的升高导致摩擦制动器的制动效能急剧下降，严重时甚至导致摩擦制动器失效，使得汽车的制动安全性受到严重的威胁。加之由于在电动汽车上没有发动机，传统发动机驱动汽车上真空助力制动系统没有真空源需要真空泵提供，这就消耗了电动汽车的能量。因为电动汽车在城市中频繁制动，这部分制动能量的消耗十分可观。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决传统四轮驱动电动汽车由于电机再生制动受到限制、需要大量使用摩擦制动，进而造成制动能量的浪费的问题，提供了一种基于双转子电机的电动轮及其控制方法。
[0005]本发明的原理为:按照电磁感应定律，导体在磁场中运动，或者导体静止但是处于随时间变化的磁场中时都可以造成磁力线与导体的相对切割，在导体中就会产生感应电动势，从而在导体内部就会产生感应电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为电涡流。导体中的电涡流在磁场中会使导体受到与其运动方向相反的力，同时电涡流在运动导体内部产生热功率，根据能量守恒定律电涡流所产生的热能与导体损失的动能相等。由于电涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗，电磁缓速制动器基本原理就是利用涡流损耗原理将运动导体的动能转化成热能消耗掉以达到制动的目的。电磁缓速制动为非接触式制动，具有无摩擦、无噪声、不产生粉尘和制动平稳等优点。
[0006]本发明的基于双转子电机的电动轮米用的技术方案是:一种基于双转子电机的电动轮，其特征在于:包括双转子电机、外转子电磁缓速制动器、内转子电磁缓速制动器、双转子电机的电动轮控制机构；所述双转子电机的两端分别连接所述外转子电磁缓速制动器以及所述内转子电磁缓速制动器；所述外转子电磁缓速制动器包括第一励磁线圈、第一铁芯、外转子电磁缓速制动器底板、摩擦制动盘；所述第一励磁线圈套在所述第一铁芯上，所述第一励磁线圈与所述第一铁芯形成励磁绕组；所述第一铁芯和所述外转子电磁缓速制动器底板固定在所述电机机壳的一侧端面上；所述外转子一侧轴端通过第一螺栓连接所述摩擦制动盘，所述摩擦制动盘作为外转子电磁缓速制动器的转子盘，所述摩擦制动盘下端安装有一个制动钳；所述内转子电磁缓速制动器包括第二励磁线圈、第二铁芯、外转子电磁缓速制动器底板、电磁缓速制动盘；所述第二励磁线圈套在所述第二铁芯上，所述第二励磁线圈与所述第二铁芯形成励磁绕组，所述第二铁芯和所述内转子电磁缓速制动器底板固定在所述电机机壳的另一侧端面上；所述内转子一侧轴端通过第二螺栓连接所述电磁缓速制动盘，所述电磁缓速制动盘作为内转子电磁缓速制动器的转子盘；所述双转子电机的电动轮控制机构包括蓄电池、DC/DC变换器、双转子电机控制单元、电磁缓速制动器控制单元、电源线；所述蓄电池输出端与所述DC/DC变换器输入端连接，所述DC/DC变换器输出端通过电源线分别于所述双转子电机控制单元输入端和所述电磁缓速制动器控制单元输入端连接，所述双转子电机控制单元输出端与所述双转子电机连接，所述电磁缓速制动器控制单元输出端分别与所述外转子电磁缓速制动器和所述内转子电磁缓速制动器连接。
[0007] 本发明的基于双转子电机的电动轮的控制方法采用的技术方案是:电动轮的工作有两种工况模式，即驱动工况和制动工况。
[0008]在驱动工况下，所述双转子电机控制单元通过所述DC/DC变换器控制所述蓄电池中给所述定子绕组加三相对称电压，在定子绕组中产生三相对称电流，从而产生定子磁场；所述外转子相对于所述电机机壳以?的转速旋转，外转子绕组中产生感应电动势以及电流，进而产生电磁转矩；所述内转子自
由转动，运行时内转子将相对于所述外转子以的转速与外转子一起做同步运行，外转子
通过与其固定连接的摩擦制动盘驱动车轮运转。
[0009]在制动工况下，可以提供四种制动方式:电机再生制动、内转子电磁缓速制动、外转子电磁缓速制动、摩擦制动。
[0010]假设驾驶员的制动需求的制动力矩为T，电机再生制动提供的制动力矩为Tl，内转子电磁缓速制动提供的制动力矩为T2，外转子电磁缓速制动提供的制动力矩为T3，摩擦制动提供的制动力矩为力矩T4。在电动汽车行驶时有下面两种情况:
第一种情况:当蓄电池的SOC值和温度允许电机再生制动，且电机再生制动使放电电流和放电时间在允许范围内时，双转子电机作为发电机，给蓄电池充电，制动步骤如下:
I)当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl > T。电动轮使用电机再生制动。
[0011]2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与机制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 > T电动轮同时使用电机再生制动与内转子电磁缓速制动。
[0012]3)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与机制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 < T0电动轮同时使用电机再生制动、内转子电磁缓速制动和摩擦制动。此时，摩擦制动提供的制动力矩T4=T 一(Τ1+Τ2)。[0013]第二种情况，蓄电池的SOC值、温度或者电机再生制动使放电电流和放电时间不允许双转子电机作为发电机向蓄电池充电时，制动步骤如下:
I)当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl > T。电动轮使用摩擦制动。
[0014]2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机再生制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 > T电动轮同时使用电机再生制动与内转子电磁缓速制动。
[0015]3)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机再生制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与外转子电磁缓速制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2+T3 > T0
[0016]4)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与外转子电磁缓速制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2+T3< T0电动轮同时使用电机再生制动、内转子电磁缓速制动、外转子电磁缓速制动、摩擦制动。此时，摩擦制动提供的制动力矩T4=T 一(Τ1+Τ2+Τ3)。
[0017]本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比明显具有以下有益效果:
1.克服了蓄电池SOC值、温度、电机再生制动发电电流和发电时间对电机再生制动的限制，扩大了电机再生制动的使用范围；
2.增加了外转子电磁缓速制动器和内转子电磁缓速制动器，能够额外提供一部分制动力矩，减少了摩擦制动器的使用次数；
3.节约的电动汽 车的能量消耗，增加了电动汽车的续驶里程和能源利用率；制动过程减少噪声和粉尘污染，绿色环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1双转子轮毂电机的剖视图；
图2外转子电磁缓速制动器的定子结构主视图；
图3外转子电磁缓速制动器的定子结构剖视图；
图4内转子电磁缓速制动器的定子结构主视图；
图5内转子电磁缓速制动器的定子结构剖视图；
图6双转子电机的电动轮控制机构示意图。
[0019]图中:I一摩擦制动盘，2—第一螺栓，2-1—第二螺栓，3—制动钳，4一外转子电磁缓速制动器底板，5—定子绕组，6—外转子内侧绕组，7—外转子外侧绕组，8—第一轴承，9 一第二轴承，10—内转子电磁缓速制动器底板，11 一第一励磁线圈，11-1 一第二励磁线圈，12—第一螺钉，12~1 一第二螺钉，13 一第一铁芯，13~1 一第二铁芯，14 一电磁缓速制动盘，15—外转子，16—内转子，17—电机机壳，18—外转子电磁缓速制动器，19 一内转子电磁缓速制动器，20—双转子电机，21 —电磁缓速制动器控制单元，22—双转子电机控制单元，23—DC/DC变换器，24—蓄电池，25—电源线，26—车轮。
【具体实施方式】[0020]下面结合附图来具体描述本发明的双转子电机的电动轮结构和工作原理。
[0021]一种基于双转子电机的电动轮，包括双转子电机、外转子电磁缓速制动器、内转子电磁缓速制动器、双转子电机的电动轮控制机构。
[0022]如图1所示，所述双转子电机20内部构件的位置关系由外向内依次包括:电机机壳17、定子绕组5、外转子外侧绕组7、外转子15、外转子内侧绕组6、内转子16 ;所述贴近电机机壳17内侧上安装三相对称的所述定子绕组5，所述外转子15上固定有内外侧两个绕组，即所述外转子内侧绕组6与所述外转子外侧绕组7，所述内侧绕组6与所述外侧绕组7是反相序联结；所述双转子电机20中心部位为所述内转子16，所述内转子16上安装有面对所述外转子内侧绕组6的永磁铁；所述外转子15通过第一轴承8支撑在所述内转子16上，所述外转子15与所述电机机壳17之间由第二轴承9相连，具体为所述外转子15两端内侧贴近所述内转子16处有第一轴承8同所述内转子16相支撑连接，所述外转子15两端外侧贴近电机机壳17凸起处有所述第二轴承9同电机机壳17支撑连接；上述定子绕组5、外转子15以及所述外转子外侧绕组7构成外电机，是一个异步电机；所述外转子内侧绕组6作为定子绕组、所述内转子16作为励磁转子构成内电机，是一个同步电机。
[0023]如图1、图2和图3所示，所述外转子电磁缓速制动器18包括第一励磁线圈11、第一铁芯13、外转子电磁缓速制动器底板4、摩擦制动盘I ;所述第一励磁线圈11套在所述第一铁芯13上，所述第一励磁线圈11与所述第一铁芯13形成励磁绕组；所述第一铁芯13和所述外转子电磁缓速制动器底板4固定在所述电机机壳17的一侧端面上，即所述第一铁芯13通过第一螺钉12固定在所述外转子电磁缓速制动器底板4上，所述外转子电磁缓速制动器底板4通过周向布置的第一螺钉12连接在所述电机机壳17 —侧端面上；所述外转子15 一侧轴端通过第一螺栓2连接所述摩擦制动盘1，所述摩擦制动盘I作为外转子电磁缓速制动器的转子盘，与外转子电磁缓速制动器的定子集成在一起成为所述外转子电磁缓速制动器18，所述摩擦制动盘I下端安装有一个制动钳3 ;此外，上述外转子电磁缓速制动器底板4的上圆周沿着周向均匀布置5个所述励磁绕组，所述励磁绕组的不同磁极相间布置，所述第一铁芯13的端面与所述摩擦制动盘I的间隙为1mm。
[0024]如图1、图4和图5所示，所述内转子电磁缓速制动器19包括第二励磁线圈11_1、第二铁芯13-1、外转子电磁缓速制动器底板10、电磁缓速制动盘14 ;所述第二励磁线圈
11-1套在所述第二铁芯13-1上，所述第二励磁线圈11-1与所述第二铁芯13-1形成励磁绕组，所述第二铁芯13-1和所述内转子电磁缓速制动器底板10固定在所述电机机壳17的另一侧端面上，即所述第二铁芯13-1通过第二螺钉12-1固定在所述内转子电磁缓速制动器底板10上；所述位于内转子16 —侧轴端处的的内转子电磁缓速制动器底板10通过周向布置的第二螺钉12-1连接在所述电机机壳17另一侧端面上；所述内转子16 —侧轴端通过第二螺栓2-1连接所述电磁缓速制动盘14，所述电磁缓速制动盘14作为内转子电磁缓速制动器的转子盘，与内转子电磁缓速制动器的定子集成在一起成为内转子电磁缓速制动器19 ;此外，上述内转子电磁缓速制动器底板10沿着周向均匀布置8个所述励磁绕组，所述励磁绕组的不同磁极相间布置，所述第二铁芯13-1的端面与所述电磁缓速制动盘14的间隙为 Imm0
[0025]如图6所示，所述双转子电机的电动轮控制机构包括蓄电池24、DC/DC变换器23、双转子电机控制单元22、电磁缓速制动器控制单元21、电源线25 ;所述蓄电池24输出端与所述DC/DC变换器23输入端连接，所述DC/DC变换器23输出端通过所述电源线25分别于所述双转子电机控制单元22输入端和所述电磁缓速制动器控制单元21输入端连接，所述双转子电机控制单元22输出端与所述双转子电机20连接，所述电磁缓速制动器控制单元21输出端分别与所述外转子电磁缓速制动器18和所述内转子电磁缓速制动器19连接。此夕卜，摩擦制动盘I与车轮26固定连接。
[0026]本发明所述的电动轮可以被控制在两种基本模式下工作，即驱动工况和制动工况。
[0027]在驱动工况下:双转子电机控制单元22通过DC/DC变换器23控制蓄电池24中给定子绕组5加三相对称电压，定子绕组5中产生三相对称电流，从而产生定子磁场。外转子15相对于电机机壳17以》的转速旋转，外转子绕组中产生感应电势、电流，从而产生电
磁转矩；内转子16自由转动，运行时内转子16将相对于外转子15以的转速与外转子15
一起做同步运行。外转子15通过与其固定连接的摩擦制动盘I驱动车轮26。
[0028]在制动工况下可以提供四种制动方式:电机再生制动、内转子电磁缓速制动、外转子电磁缓速制动、摩擦制动。
[0029]电机再生制动:内转子16自由转动，电机机壳17的定子绕组5没有施加电压，车轮26通过与其固定的摩擦制动盘I带动外转子15旋转，产生旋转的磁场。这样定子绕组5就在不断切割磁场，因此在定子绕组5中产生感应电流和感应电压，双转子电机20通过双转子电机控制单元22通过DC/DC变换器23将电能回收到蓄电池24中；内转子16作为励磁转子，外转子15的内侧绕组6作为定子，构成一个同步电机。内转子16将随着外转子15做同步旋转，同时内转子16和外转子15将产生同步旋转磁场，增加了制动能量回收的能力。
[0030]内转子电磁缓速制动:给内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，产生制动力矩在电磁缓速制动盘14上，使内转子16上作用有制动力矩。不向外转子15绕组通电流，这样内转子16作为定子，而外转子15作为转子构成了永磁式缓速器。内转子16为永磁转子，其产生的磁场在内转子磁极、气隙、外转子15之间构成回路。这时在旋转的外转子绕组的内部无数个闭合导线所包围的面积内的磁通量就发生了变化，从而在外转子绕组的内部产生无数涡旋状的感应电流，内外转子就构成一个永磁缓速器，一旦涡电流产生后磁场就对带电的外转子15产生阻止其运动的阻力，使车轮26减速。
[0031]外转子电磁缓速制动器制动:电磁缓速制动器控制单元21通过DC/DC变换器23将电能从蓄电池24中输入外转子电磁缓速制动器18，外转子电磁缓速制动器18的第一励磁线圈11中通有电流，产生制动力矩在摩擦制动盘I上，使车轮26减速。
[0032]摩擦制动:向制动钳3中充高压制动液，产生制动力矩在摩擦制动盘I上，使车轮26减速。
[0033]下面结合附图6来具体描述本发明的基于双转子电机的电动轮的控制方法。假设驾驶员的制动需求的制动力矩为T，电机再生制动提供的制动力矩为Tl，内转子电磁缓速制动提供的制动力矩为T2，外转子电磁缓速制动提供的制动力矩为T3，摩擦制动提供的制动力矩为力矩T4。
[0034]在电动汽车行驶时有下面两种情况:
第一种情况:当蓄电池24的SOC值和温度允许电机再生制动，且电机再生制动使放电电流和放电时间在允许范围内时，双转子电机作为发电机，给蓄电池充电:
I)当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl > T。电动轮使用电机再生制动。
[0035]2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 > T电动轮同时使用电机再生制动与内转子电磁缓速制动。电磁缓速制动器控制单元21通过DC/DC变换器23将电能从蓄电池24中输入内转子电磁缓速制动器19，内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，内转子电磁缓速制动起作用。
[0036]3)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 < T0电动轮同时使用电机再生制动、内转子电磁缓速制动和摩擦制动。电磁缓速制动器控制单元21通过DC/DC变换器23将电能从蓄电池24中输入内转子电磁缓速制动器19，内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，内转子电磁缓速制动起作用；摩擦制动提供的制动力矩T4=T 一(Τ1+Τ2)。
[0037]第二种情况:蓄电池24的SOC值、温度或者电机再生制动使放电电流和放电时间不允许双转子电机作为发电机向蓄电池充电时:
I)当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl > Τ。电动轮使用摩擦制动。
[0038]2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Τ1+Τ2 > T电动轮同时使用电机再生制动与内转子电磁缓速制动。双转子电机控制单元22将双转子电机20回收的电流输入到电磁缓速制动器控制单元21，电磁缓速制动器控制单元21将回收的电流输入内转子电磁缓速制动器19，内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，内转子电磁缓速制动起作用。
[0039]3)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且永磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与外转子电磁缓速制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Τ1+Τ2+Τ3 > T0电动轮同时使用电机再生制动、内转子电磁缓速制动和外转子电磁缓速制动。双转子电机控制单元22将双转子电机20回收的电流输入到电磁缓速制动器控制单元21，电磁缓速制动器控制单元21将回收的电流输入内转子电磁缓速制动器19，内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，内转子电磁缓速制动起作用；电磁缓速制动器控制单元21将回收的电流输入外转子电磁缓速制动器18，外转子电磁缓速制动器18的第一励磁线圈11中通有电流，外转子电磁缓速制动起作用。
[0040]4)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与电磁缓速制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Τ1+Τ2+Τ3 < T0电动轮同时使用电机再生制动、内转子电磁缓速制动、外转子电磁缓速制动、摩擦制动。双转子电机控制单元22将双转子电机20回收的电流输入到电磁缓速制动器控制单元21，电磁缓速制动器控制单元21将回收的电流输入内转子电磁缓速制动器19，内转子电磁缓速制动器19的第二励磁线圈11-1中通有电流，内转子电磁缓速制动起作用。电磁缓速制动器控制单元21将回收的电流输入外转子电磁缓速制动器18，外转子电磁缓速制动器18的第一励磁线圈11中通有电流，外转子电磁缓速制动起作用。摩擦制动提供的制动力矩T4=T -(Τ1+Τ2+Τ3)。
【权利要求】
1.一种基于双转子电机的电动轮，其特征在于:包括双转子电机(20)、外转子电磁缓速制动器(18)、内转子电磁缓速制动器(19)、双转子电机的电动轮控制机构；所述双转子电机(20)的一端连接所述外转子电磁缓速制动器(18)，所述双转子电机(20)的另一端连接所述内转子电磁缓速制动器(19)； 所述外转子电磁缓速制动器(18)包括第一励磁线圈(11)、第一铁芯(13)、外转子电磁缓速制动器底板(4)、摩擦制动盘(I);所述第一励磁线圈(11)套在所述第一铁芯(13)上，所述第一励磁线圈(11)与所述第一铁芯(13)形成励磁绕组；所述第一铁芯(13)和所述外转子电磁缓速制动器底板(4)固定在所述电机机壳(17)的一侧端面上；所述外转子(15) —侧轴端通过第一螺栓(2)连接所述摩擦制动盘(I )，所述摩擦制动盘(I)作为外转子电磁缓速制动器的转子盘，所述摩擦制动盘(I)下端安装有一个制动钳(3)； 所述内转子电磁缓速制动器(19)包括第二励磁线圈(11-1)、第二铁芯(13-1)、外转子电磁缓速制动器底板(10)、电磁缓速制动盘(14);所述第二励磁线圈(11-1)套在所述第二铁芯(13-1)上，所述第二励磁线圈(11-1)与所述第二铁芯(13-1)形成励磁绕组，所述第二铁芯(13-1)和所述内转子电磁缓速制动器底板(10)固定在所述电机机壳(17)的另一侧端面上；所述内转子(16) —侧轴端通过第二螺栓(2-1)连接所述电磁缓速制动盘(14)，所述电磁缓速制动盘(14) 作为内转子电磁缓速制动器的转子盘； 所述双转子电机的电动轮控制机构包括蓄电池(24)、DC/DC变换器(23)、双转子电机控制单元(22)、电磁缓速制动器控制单元(21)、电源线(25);所述蓄电池(24)输出端与所述DC/DC变换器(23)输入端连接，所述DC/DC变换器(23)输出端通过电源线(25)分别于所述双转子电机控制单元(22)输入端和所述电磁缓速制动器控制单元(21)输入端连接，所述双转子电机控制 单元(22)输出端与所述双转子电机(20)连接，所述电磁缓速制动器控制单元(21)输出端分别与所述外转子电磁缓速制动器(18)和所述内转子电磁缓速制动器(19)连接。
2.根据权利要求1所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述双转子电机(20)内部构件的位置关系由外向内依次包括:电机机壳(17)、定子绕组(5)、外转子外侧绕组(7)、外转子(15)、外转子内侧绕组(6)、内转子(16);所述贴近电机机壳(17)内侧上安装三相对称的所述定子绕组(5)，所述外转子(15)上固定有内外侧两个绕组，即所述外转子内侧绕组(6)与所述外转子外侧绕组(7)，所述双转子电机(20)中心部位为所述内转子(16)，所述内转子(16)上安装有面对所述外转子内侧绕组(6)的永磁铁；所述外转子(15)通过第一轴承(8)支撑在所述内转子(16)上，所述外转子(15)与所述电机机壳(17)之间由第二轴承(9)相连。
3.根据权利要求1或2所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述内侧绕组(6)与所述外侧绕组(7)是反相序联结。
4.根据权利要求1所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述第一铁芯(13)通过第一螺钉(12)固定在所述外转子电磁缓速制动器底板(4)上，所述外转子电磁缓速制动器底板(4)通过周向布置的第一螺钉(12)连接在所述电机机壳(17)—侧端面上。
5.根据权利要求1所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述第二铁芯(13-1)通过第二螺钉(12-1)固定在所述内转子电磁缓速制动器底板(10)上；所述内转子电磁缓速制动器底板(10)通过周向布置的第二螺钉(12-1)连接在所述电机机壳(17)另一侧端面上。
6.根据权利要求1或2所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述定子绕组(5)、所述外转子(15)以及所述外转子外侧绕组(7)构成外电机，是一个异步电机；所述外转子内侧绕组(6)作为定子绕组、所述内转子(16)作为励磁转子构成内电机，是一个同步电机。
7.根据权利要求1所述的双转子电机的电动轮，其特征在于:所述外转子电磁缓速制动器底板(4)的上圆周沿着周向均匀布置5个所述励磁绕组，所述励磁绕组的不同磁极相间布置，所述第一铁芯(13)的端面与所述摩擦制动盘(I)的间隙为1mm;所述内转子电磁缓速制动器底板(10)沿着周向均匀布置8个所述励磁绕组，所述励磁绕组的不同磁极相间布置，所述第二铁芯(13-1)的端面与所述电磁缓速制动盘(14)的间隙为1_。
8.一种基于双转子电机的 电动轮的控制方法，其特征在于:所述电动轮工作在两种工况模式下，即驱动工况和制动工况: 在驱动工况时:所述双转子电机控制单元(22)通过所述DC/DC变换器(23)控制所述蓄电池(24)中给所述定子绕组(5)加三相对称电压，在定子绕组(5)中产生三相对称电流，从而产生定子磁场；所述外转子(15)相对于所述电机机壳(17)以转速?旋转，外转子绕组中产生感应电动势以及电流，进而产生电磁转矩；所述内转子(16)自由转动，运行时内转子(16)将相对于所述外转子(15)以《%的转速与外转子(15) —起做同步运行，外转子(15)通过与其固定连接的摩擦制动盘(I)驱动车轮(26)运转； 在制动工况时:双转子电机的电动轮制动方式有四种，分别为:电机再生制动、内转子电磁缓速制动、外转子电磁缓速制动、摩擦制动；则四种制动方式下的制动力矩分别标记为:电机再生制动提供的制动力矩记为Tl，内转子电磁缓速制动提供的制动力矩记为T2，外转子电磁缓速制动提供的制动力矩记为T3,摩擦制动提供的制动力矩为力矩记为T4,将驾驶员的制动需求的制动力矩记为T。
9.根据权利要求8所述的双转子电机的电动轮的控制方法，其特征在于:所述电机在制动工况下，当所述蓄电池(24)的SOC值和温度允许电机再生制动，且电机再生制动使放电电流和放电时间在允许范围内时，包括下述制动步骤: O当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl > T，电动轮使用所述电机再生制动； 2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 > T，则电动轮同时使用所述电机再生制动与所述内转子电磁缓速制动； 3 )当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机再生制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 < T，电动轮同时使用所述电机再生制动、所述内转子电磁缓速制动和所述摩擦制动；此时，所述摩擦制动提供的制动力矩T4=T 一 (Τ1+Τ2) ο
10.根据权利要求8所述的双转子电机的电动轮的控制方法，其特征在于:所述电机在制动工况下，当所述蓄电池(24)的SOC值、温度或者电机再生制动使放电电流和放电时间不允许双转子电机作为发电机向蓄电池充电时，包括下述制动步骤: 1)当电机再生制动提供的制动力矩大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即Tl> Τ，电动轮使用所述摩擦制动；2)当电机再生制动提供的制动力矩小于驾驶员的制动需求的制动力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机再生制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2 > T，电动轮同时使用所述电机再生制动与所述内转子电磁缓速制动； 。3 )当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩与电机再生制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动 力矩，且内转子电磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与外转子电磁缓速制动提供的制动力矩之和大于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2+T3 > T，电动轮同时使用所述电机再生制动、所述内转子电磁缓速制动和所述外转子电磁缓速制动； 。4)当内转子电磁缓速制动提供的制动力矩、电机再生制动提供的制动力矩与外转子电磁缓速制动提供的制动力矩之和小于驾驶员的制动需求的制动力矩，即T1+T2+T3 < T，电动轮同时使用所述电机再生制动、所述内转子电磁缓速制动、所述外转子电磁缓速制动、所述摩擦制动；此时，所述摩擦制动提供的制动力矩为T4=T - (Τ1+Τ2+Τ3)。
【文档编号】B60L7/10GK103935232SQ201410162607
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】何仁, 胡东海 申请人:江苏大学