驱动系统、电机控制方法及助力型电动车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及家用电器领域，更具体而言，涉及一种驱动系统、一种电机控制方法和一种包括有该驱动系统的助力型电动车。
【背景技术】
[0002]现有技术中，电动车的电机分为有齿电机和无齿电机两种。有齿电机具有齿轮减速机构和超越式离合器，电机的转速很高，电机经齿轮减速机构减速后输出扭矩。无齿电机没有齿轮减速机构和超越式离合器，电机的转速低，电机扭矩不经任何减速直接输出。目前助力型电动车都采用有齿电机驱动，但有齿电机存在成本高、低负载下效率低和变速齿轮易磨损等问题。无齿电机的成本低，但存在磁阻大的问题，这会对助力型电动车的滑行距离和用户骑行的舒适度造成极不好的影响，目前还没有一种方法可以很好地解决无齿电机的磁阻问题，因此目前无法将无齿电机应用到助力型电动车上。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本发明的第一个目的在于，提供一种采用无齿电机的驱动系统。
[0005]本发明的第二个目的在于，提供一种电机控制方法。
[0006]本发明的第三个目的在于，提供一种助力型电动车，包括上述驱动系统。
[0007]为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种驱动系统，用于助力型电动车，包括:无齿电机，所述无齿电机直接输出扭矩；电源，用于为所述无齿电机提供电流；矢量控制器，分别与所述无齿电机和所述电源连接，用于通过控制所述电流的电流矢量控制所述无齿电机的扭矩和磁阻。
[0008]本驱动系统采用了弱磁控制技术，无齿电机的磁阻是其内部的永磁体的磁场造成的，电机内的铁芯线圈通电后，铁芯(定子)和铁芯线圈会产生励磁磁场，励磁磁场方向与永磁体的磁场方向相反，通过矢量控制器改变电源输送给无齿电机的电流的电流矢量，可增大励磁磁场，通过励磁磁场削弱永磁体的磁场，从而减小无齿电机的磁阻。通过上述方法可解决无齿电机的磁阻问题，以使无齿电机可应用到助力型电动车中。无齿电机与有齿电机相比，无齿电机中不存在齿轮减速机构和超越式离合器，电机的零件少、设计精度低，助力型电动车采用无齿电机驱动可大幅降低产品的生产成本，并解决变速齿轮磨损问题，延长电机的使用寿命，从而提升产品的市场竞争力。同时，通过矢量控制器改变电源输送给无齿电机的电流的电流矢量，还可控制无齿电机的扭矩，可解决现有技术中有齿电机在低负载下效率低的问题。
[0009]在上述技术方案中，所述电流为转矩电流与励磁电流的矢量和。
[0010]在上述技术方案中，优选地，所述矢量控制器具体用于:通过控制所述励磁电流的大小控制所述无齿电机的磁阻；通过控制所述转矩电流的大小控制所述无齿电机的扭矩。[0011 ] 根据本发明的实施例的驱动系统，无齿电机的铁芯线圈所获得的电流为转矩电流与励磁电流的矢量和，转矩电流使铁芯和铁芯线圈产生驱动磁场，驱动电机转子旋转，以产生扭矩。励磁电流使铁芯和铁芯线圈产生励磁磁场，以减小无齿电机的磁阻。控制转矩电流可控制无齿电机的扭矩，以控制助力型电动车的动力输出；增大励磁电流可减小无齿电机的磁阻，以提升助力型电动车使用无齿电机时的滑行距离及骑行的舒适感。
[0012]在上述任一技术方案中，优选地，所述驱动系统还包括:驱动检测装置，与所述矢量控制器连接，用于检测用户给予所述助力型电动车的脚蹬的驱动力及所述脚蹬的转速，并将检测信号输送给所述矢量控制器，以使所述矢量控制器根据所述检测信号控制所述电流的电流矢量。
[0013]根据本发明的实施例的驱动系统，矢量控制器根据驱动检测装置的检测结果调整电流的电流矢量(即转矩电流和励磁电流的大小)，使无齿电机提供合适的动力输出，并将无齿电机的磁阻控制在合适的大小，从而提升助力型电动车的运行效果。
[0014]在上述任一技术方案中，优选地，所述驱动检测装置为力矩传感器。
[0015]根据本发明的实施例的驱动系统，力矩传感器的检测效果好，驱动检测装置选用力矩传感器可提升检测效果，从而提升助力型电动车的运行效果。
[0016]在上述任一技术方案中，优选地，所述脚蹬的转速大于所述无齿电机的转速时，所述驱动系统对所述电源进行充电。
[0017]根据本发明的实施例的驱动系统，现有助力型电动车的驱动系统都采用有齿电机驱动，当外界转速超过电机转子转速时，电机内部的超越式离合器会将电机转子与变速齿轮分离，因此无法进行反充电。本方案提供的驱动系统采用无齿电机驱动，电机内没有变速齿轮和超越式离合器，当外界转速超过电机转子转速时，通过控制技术实现驱动系统对电源进行反充电，这样可提升产品的续航能力。
[0018]在上述任一技术方案中，优选地，所述无齿电机为无霍尔电机；所述矢量控制器为无霍尔控制器。
[0019]根据本发明的实施例的驱动系统，现有助力型电动车的驱动系统都采用有齿电机驱动，有齿电机需要在电机内安装霍尔传感器和变速齿轮，通过霍尔传感器检测电机转子与定子的相对位置，通过变速齿轮来实现速度和动力的变化，这样极大地增大了产品的生产成本，且霍尔传感器易损坏、变速齿轮易磨损，降低了电机的寿命。本方案提供的驱动系统采用无齿电机驱动，无齿电机可采用无霍尔检测技术(通过铁芯线圈的反电动势来计算电机转子与定子的相对位置)检测电机转子与定子的相对位置，矢量控制器采用无霍尔技术，电机选用不安装霍尔传感器的无齿电机，这样低了产品的成本，并解决了霍尔传感器易损坏和变速齿轮易磨损的问题，延长了电机寿命。
[0020]本发明第二方面的实施例提供了一种电机控制方法，用于包括有电源、矢量控制器和所述电机的驱动系统，包括:通过所述矢量控制器控制所述电源提供给所述电机的电流的电流矢量，以控制所述电机的扭矩和磁阻。
[0021]根据本发明的实施例的电机控制方法，电机的磁阻是其内部的永磁体的磁场造成的，电机内的定子线圈通电后，定子和定子线圈会产生励磁磁场和驱动磁场，励磁磁场方向与永磁体的磁场方向相反，通过矢量控制器改变电源输送给电机的电流的电流矢量，可控制励磁磁场的大小，通过励磁磁场削弱永磁体的磁场，从而减小电机的磁阻；驱动磁场用于驱动电机转子旋转，以产生扭矩，通过矢量控制器改变电源输送给电机的电流的电流矢量，可控制电机的扭矩，从而控制电机的动力输出。
[0022]在上述技术方案中，所述电流为转矩电流与励磁电流的矢量和，通过所述矢量控制器控制所述电源提供给所述电机的电流的电流矢量，以控制所述电机的扭矩和磁阻的步骤具体包括:通过所述矢量控制器控制所述励磁电流的大小，以控制所述电机的磁阻；通过所述矢量控制器控制所述转矩电流的大小，以控制所述电机的扭矩。
[0023]根据本发明的实施例的电机控制方法，电机的定子线圈所获得的电流为转矩电流与励磁电流的矢量和，转矩电流使定子和定子线圈产生驱动磁场，驱动电机转子旋转，以产生扭矩，控制转矩电流可控制电机的扭矩，以控制助力型电动车的动力输出；励磁电流使定子和定子线圈产生励磁磁场，励磁磁场可削弱电机中永磁体的磁场，控制励磁电流的大小可控制励磁磁场的大小，以控制电机的磁阻。
[0024]本发明第三方面的实施例提供了一种助力型电动车，包括有如本发明第一方面任一实施例所述的驱动系统。
[0025]本发明第三方面实施例提供的助力型电动车，包括有本发明第一方面任一实施例提供的驱动系统，因此该助力型电动车具有上述任一实施例提供的驱动系统的全部有益效果，在此不再赘述。
[0026]本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0027]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0028]图1是本发明的一个实施例所述的驱动系统的结构示意图；
[0029]图2是本发明的一个实施例所述的驱动系统的电机控制原理示意图；
[0030]图3是本发明的一个实施例所述的电机控制方法的流程示意图；
[0031]图4是本发明的另一个实施例所述的电机控制方法的流程示意图。
[0032]其中，图2中N代表永磁体的N极，S代表永磁体的S极，13代表转距电流，A代表驱动磁场，^代表励磁电流，B代表励磁磁场。
[0033]图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0034]1021永磁体，1022铁芯线圈，1023铁芯。
【具体实施方式】
[0035]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0037]如图1和图2所示，本发明第一方面的实施例提供了一种驱动系统100，用于助力型电动车，包括:无齿电机102、电源104和矢量控制器106。
[0038]其中，所述电源104用于为所述无齿电机102提供电流。所述矢量控制器106分别与所述无齿电机102和所述电源104连接，用于通过控制所述电流的电流矢量控制所述无齿电机102的扭矩和磁阻。
[0039]本驱动系统100采用了弱磁控制技术，无齿电机102的磁阻是其内部的永磁体1021的磁场造成的，电机内的铁芯1023线圈1022通电后，铁芯1023(定子)和铁芯1023线圈1022会产生励磁磁场B，励磁磁场B方向与永磁体1021的磁场方向相反，通过矢量控制器106改变电源104输送给无齿电机102的电流的电流矢量，可增大励磁磁场B，通过励磁磁场B削弱永磁体1021的磁场，从而减小无齿电机102的磁阻。通过上述方法可解决无齿电机102的磁阻问题，以使无齿电机102可应用到助力型电动车中。无齿电机102与有齿电机相比，无齿电机1