可在全桥和半桥间自动切换的车用永磁轮毂电机驱动器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种永磁同步电机控制领域；具体涉及一种可在全桥和半桥间自动切换的车用永磁轮毂电机驱动器。


背景技术：

[0002]
轮毂电机又被称为车轮内装电机，它的最大特点是将车轮和电磁驱动装置合为一体，由于将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此可以给车辆带来更加灵活的空间设计，最大程度降低车身自重以及噪声，同样使得电动车辆的机械部分大为简化，少了这些机械传动机构的机械损失，直接提高了传动效率，减少不必要的能量损耗。
[0003]
电动汽车作为未来汽车研发的趋势之一，其电机驱动器的好坏直接决定了电动汽车的性能和可靠性，特别地，军用车辆由于工作环境、运行工况、负载特性与传统车辆存在着较大的差异，其对电机驱动系统的可靠性提出了更高的要求，并且由于工况多变，对电机驱动系统的通用性也提出了较高要求。军用车辆搭载轮毂电机能够提升军用车俩的机动性，能够提高军事侦查、人员输送、后勤保障等战术功能，能够改善车辆的经济性，提升军用车辆对复杂军用行驶工况的适应性，在复杂多变的现代战场中发挥着不可替代的作用。
[0004]
对于通用性来说，现有的军用车辆的轮毂电机驱动器大多只能驱动一种相数的电机，其中最为广泛的是三相永磁轮毂电机驱动器，而在驱动其他相数的永磁轮毂电机时，往往需要重新更换与之匹配的电机驱动器才可将其他相数的永磁轮毂电机进行驱动，间接地增加了成本，且其通用性不高。
[0005]
以目前最为流行的三相永磁轮毂电机驱动器为例，现有技术方案中的三相永磁轮毂电机闭环控制系统如图1所示，永磁轮毂电机闭环控制系统采用双闭环控制方法，内环为电流环，外环为转速环。左侧框图为三相永磁轮毂电机驱动器的总体结构，其中包括主控电路、三相电机驱动电路和接口反馈三大部分组成。右侧三相永磁轮毂电机的电机绕组端线接在三相永磁轮毂电机驱动器的三相电机端线接口上，三相永磁轮毂电机的旋转变压器引出线接在三相永磁轮毂电机驱动器的电机旋转变压器接口上。


技术实现要素：

[0006]
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可在全桥和半桥间自动切换的车用永磁轮毂电机驱动器，可驱动多种类型的永磁轮毂电机，通用性高，节约成本。
[0007]
本实用新型所述可在全桥和半桥间自动切换的车用永磁轮毂电机驱动器，包括主控器、多相电机驱动电路、切换电路、电流传感器、多相电机端线接口、旋转变压器解调电路和电机旋转变压器接口，所述多相电机驱动电路包括六相逆变桥电路，控制器的pwm输出端通过切换电路连接至六相逆变桥电路的输入端，多相电机驱动电路输出端连接多相电机端线接口，多相电机驱动电路输出端连接多相电机端线接口之间的连线上分别设置电流传感器，旋转变压器解调电路通过电机旋转变压器接口连接至电机旋转变压器，电流传感器和旋转变压器解调电路分别与主控器相连。
[0008]
本实用新型可以驱动一台六相永磁同步轮毂电机或一台无刷直流六相永磁轮毂电机，通过切换电路切换六相逆变桥电路的全桥驱动模式或半桥驱动模式，全桥驱动用于模式用于驱动六相永磁同步轮毂电机，半桥驱动模式用于驱动六相无刷直流多相永磁轮毂电机，避免了电机驱动器因可驱动永磁轮毂电机种类少而造成的替换成本高、通用性差的问题。
[0009]
优选地，多相电机驱动电路的开关器件采用带有体二极管的mosfet管，mosfet管的门极连接控制器的pwm输出端。
[0010]
优选地，所述切换电路包括继电器s1和继电器s2，主控器输出端连接至继电器s1和继电器s2的线圈，电源正极通过继电器s1常闭触点b1连接至六相逆变桥电路，六相逆变桥电路通过继电器s2常闭触点b2连接至电源负极，继电器s1常开触点a1和继电器s2常开触点a2短接并悬空，全桥驱动时，继电器s1常闭触点b1和继电器s2常闭触点b2均闭合，半桥驱动时，继电器s1常闭触点b1和继电器s2常开触点a2闭合，或者继电器s2常闭触点b2和继电器s1常开触点a1闭合，若逆变半桥某个桥臂因为某种原因损坏，则可切换成另一组半桥使逆变桥继续正常运行，大大降低了可能发生的驱动器内部驱动桥故障或电机本体故障对驱动系统造成危害的概率，保证了驱动系统的高可靠性。
[0011]
优选地，所述多相电机端线接口设有一个无刷直流电机中性点端口，继电器s1常开触点a1和继电器s2常开触点a2间设置引线连接至无刷直流电机中性点端口。
[0012]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
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本实用新型过切换电路切换六相逆变桥电路的全桥驱动模式或半桥驱动模式，全桥驱动用于模式用于驱动永磁同步轮毂电机，半桥驱动模式用于驱动无刷直流多相永磁轮毂电机，避免了电机驱动器因可驱动永磁轮毂电机种类少而造成的替换成本高、通用性差的问题，避免了电机驱动器因可驱动永磁轮毂电机种类少而造成的替换成本高、通用性差的问题。若逆变半桥某个桥臂因为某种原因损坏，则可切换成另一组半桥使逆变桥继续正常运行，大大降低了可能发生的驱动器内部驱动桥故障或电机本体故障对驱动系统造成危害的概率，保证了驱动系统的高可靠性。
附图说明
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图1现有三相永磁轮毂电机闭环控制系统框图。
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图2本实用新型结构框图。
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图3六相逆变桥电路原理图。
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图4旋转变压器解调电路原理图。
具体实施方式
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实施例1：
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如图2-3所示，本实用新型所述可在全桥和半桥间自动切换的车用永磁轮毂电机驱动器，包括主控器、多相电机驱动电路、电流传感器、多相电机端线接口、旋转变压器解调电路和电机旋转变压器接口，所述多相电机驱动电路包括六相逆变桥电路，六相逆变桥电路的输入端连接控制器的pwm输出端，多相电机驱动电路输出端连接多相电机端线接口，多相电机驱动电路输出端连接多相电机端线接口之间的连线上分别设置电流传感器，旋转变
压器解调电路通过电机旋转变压器接口连接至电机旋转变压器，电流传感器和旋转变压器解调电路分别与主控器相连。
[0020]
其中，多相电机驱动电路的开关器件采用带有体二极管的mosfet管，mosfet管的门极连接控制器的pwm输出端。
[0021]
切换电路包括继电器s1和继电器s2，主控器输出端连接至继电器s1和继电器s2的线圈，电源正极通过继电器s1常闭触点b1连接至六相逆变桥电路，六相逆变桥电路通过继电器s2常闭触点b2连接至电源负极，继电器s1常开触点a1和继电器s2常开触点a2短接并悬空，全桥驱动时，继电器s1常闭触点b1和继电器s2常闭触点b2均闭合，半桥驱动时，继电器s1常闭触点b1和继电器s2常闭触点a2闭合，或者继电器s2常闭触点b2和继电器s1常闭触点a1闭合，若逆变半桥某个桥臂因为某种原因损坏，则可切换成另一组半桥使逆变桥继续正常运行，大大降低了可能发生的驱动器内部驱动桥故障或电机本体故障对驱动系统造成危害的概率，保证了驱动系统的高可靠性，多相电机端线接口设有一个无刷直流电机中性点端n，继电器s1常开触点a1和继电器s2常开触点a2间设置引线连接至无刷直流电机中性点端n；如图4所示，旋转变压器解调电路核心部件为旋变解码芯片，refp、refn信号为旋变解码芯片传送到旋转变压器的两路互补激磁信号，sin、sinlo信号为旋转变压器传回到旋变解码芯片的两路互补正弦信号，cos、coslo信号为旋转变压器传回到旋变解码芯片的两路互补余弦信号。
[0022]
图3中，多相电机驱动电路含有6组桥臂，分别可以驱动多达6根多相电机绕组端线，端线在图中标记为a相、b相、c相、d相、e相、f相，分别与多相电机端线接口a端、b端、c端、d端、e端、f端相连接，udc为直流母线电压，为了方便将多相电机驱动电路的逆变全桥分为两组逆变半桥，设置与六相电机端口的无刷直流电机中性点端n相连的引线。
[0023]
本实用新型驱动永磁轮毂电机的几种工作方式如下：
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1、驱动一个六相永磁同步轮毂电机。在此工作方式下，此六相永磁同步轮毂电机绕组的六根端线应接在六相电机端线接口的a、b、c、d、e、f端上，n端悬空不接。电机旋转变压器引出线应接在电机旋转变压器接口上。继电器s1常闭触点b1闭合，继电器s2常闭触点b2闭合。这时六相逆变桥以全桥方式运行，a、b、c、d、e、f相都正常工作,电机旋转变压器接口正常工作。
[0025]
2、驱动一个直流无刷六相永磁轮毂电机。在此工作方式下，此直流无刷六相永磁轮毂电机绕组的六根绕组相线应接在六相电机端线接口的a、b、c、d、e、f端上，而其中性线应接在n端上。电机旋转变压器引出线应接在电机旋转变压器接口上。继电器s1常闭触点b1闭合，继电器s2常开触点a2闭合。这时六相逆变桥的下桥臂组全部停止工作，而上桥臂组全部以半桥方式运行来驱动电机。若在系统运行过程中上桥臂组中某个元器件出现故障，则会令继电器s1常开触点a1闭合，继电器s2常闭触点b2闭合，则会令六相逆变桥的上桥臂组全部停止工作，而下桥臂组全部以半桥方式继续运行。
[0026]
3、当电机绕组端线连接方式与上述工作方式的连接形式都不符合时，此永磁轮毂电机驱动器停止工作，这时逆变桥a、b、c、d、e、f相都停止工作，电机旋转变压器接口停止工作，继电器停止工作。
[0027]
本实用新型可以驱动一台六相永磁同步轮毂电机或一台无刷直流六相永磁轮毂电机，通过切换电路切换六相逆变桥电路的全桥驱动模式或半桥驱动模式，全桥驱动用于
模式用于驱动永磁同步轮毂电机，半桥驱动模式用于驱动无刷直流多相永磁轮毂电机，避免了电机驱动器因可驱动永磁轮毂电机种类少而造成的替换成本高、通用性差的问题。若逆变半桥某个桥臂因为某种原因损坏，则可切换成另一组半桥使逆变桥继续正常运行，大大降低了可能发生的驱动器内部驱动桥故障或电机本体故障对驱动系统造成危害的概率，保证了驱动系统的高可靠性。