一种磁悬浮轮毂电机控制系统技术方案

本发明专利技术旨在提供一种磁悬浮轮毂电机控制系统，通过驾驶员意图判断模块VCU判断驾驶员意图，然后驱动DSP控制芯片利用霍尔传感器获得当前电机转子的位置，判断当前所需的驱动扭矩，将控制指令发送给高压电源，对磁悬浮轮毂电机的驱动绕组提供交变的电流，使驱动绕组产生旋转的磁场，磁悬浮轮毂电机的产生驱动力，使永磁转子转动驱动车轮；同时悬浮DSP控制芯片高压电源给模块对磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组提供对应的交变电流，使悬浮绕组产生的磁场始终与永磁转子的磁场相同，产生纵向悬浮力。本发明专利技术控制方法简单，通过驾驶员意图判断模块对驾驶员意图进行分析，控制磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组和驱动绕组，使磁悬浮轮毂电机达到使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮轮毂电机控制系统
本专利技术是关于一种磁悬浮轮毂电机控制系统，涉及电机技术、磁悬浮技术、计算机控制技术及新能源汽车

技术介绍
新能源汽车用电机作为新型动力驱动与传统汽车相比，在能量供给系统、动力总成系统、整车布置、整车控制系统等都有巨大的不同；动力总成系统对整车设计是至关重要的，其不仅提供驱动力矩及径向与横向力矩，而且更直接决定整车的安全性与舒适性。目前，新能源汽车在动力总成系统比传统汽车虽然有一定的简化，利用电机产生扭矩，通过传动轴、减速器、差速器传递到驱动轮。此驱动系统结构仍然较为复杂，占用较大的空间，产生较大的震动及噪声且传递到车内，影响乘车的舒适性；并且复杂的机械传动机构，大大降低了新能源汽车电能向机械能的转换效率及制动能量回收率，更加不利于汽车智能化控制。随着近些年计算机智能化控制技术和轮毂电机技术的发展，新能源汽车驱动系统更趋向于轮毂电机驱动，磁悬浮轮毂电机在新能源汽车中将具有更广阔的应用前景。良好的驱动性能离不开优异的控制器，磁悬浮轮毂电机新颖的电机结构，只有优异的控制器和控制策略才能使磁悬浮轮毂电机发挥出出色的驱动性能和较高的能量利用率，更加有利于汽车智能化的发展。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种磁悬浮轮毂电机控制系统，其包括驾驶员意图判断模块、用于驱动磁悬浮轮毂电机的驱动模块、用于为磁悬浮轮毂电机永磁转子与定子之间提供纵向悬浮力的悬浮模块以及用于驾驶员意图判断模块、驱动模块以及悬浮模块供电的高压电源；其技术方案在于：其中，驾驶员意图判断模块包括VCU整车控制器、加速踏板信号采集单元、制动踏板信号采集单元、挡位信号采集单元；其中，驱动模块包括驱动DSP控制芯片、驱动电路、IPM模块、驱动电压采集单元、驱动电流采集单元、第一信号检测处理单元、驱动控制逻辑单元、RDC转换电路以及永磁转子位置检测单元；其中，悬浮模块包括悬浮DSP控制芯片、悬浮电路、悬浮电压采集单元、悬浮电流采集单元、第二信号检测处理单元、悬浮控制逻辑单元；其中，VCU整车控制器采集加速踏板信号、制动踏板信号、挡位信号，判断当前驾驶员的行驶意图；其中，VCU整车控制器与悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过通信模块连接；悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过SPI模块连接；其中，永磁转子位置传感器采集的当前转子位置信号，经过RDC转换电路将永磁转子位置信号传递到驱动控制逻辑单元，然后传递到驱动DSP控制芯片；驱动DSP控制芯片根据VCU采集的加速踏板信号；同时，第一信号检测单元采集IPM模块的母线电压信号和电流信号，将该电压和电流信号传递到驱动DSP控制芯片，驱动DSP控制芯片根据该电压、电流信号以及加速踏板信号计算得到当前的驱动扭矩，然后转换为电流和电压信号，然后将驱动扭矩信号传递给BMS，由动力高压电源提供相应的电流和电压；经过驱动电路和IPM模块控制驱动绕组，驱动绕组产生磁场，然后与磁悬浮轮毂电机的永磁转子的驱动永磁体产生驱动扭矩；根据驱动DSP采集到的转子位置信号通过SPI模块，传递到悬浮DSP控制芯片，从而判断当前悬浮绕组的位置，即悬浮绕组与悬浮磁极的磁场重合角度，并且获取当前磁悬浮轮毂电机永磁转子转速；第二信号检测处理单元采集当前悬浮电路中的悬浮电流采集单元、悬浮电压采集单元所采集到的电流和电压信号，从而在悬浮DSP芯片中计算当前的悬浮力；然后将悬浮力信号传递给动力高压电源，使磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组产生磁场，与磁悬浮轮毂电机的悬浮永磁体产生相应的悬浮斥力。所述的VCU整车控制器根据当前驾驶员转向盘转向角度以及转向速度，从而计算出当前所需的转向力矩；然后转换为电流和电压信号，然后将转向力矩信号传递给BMS，由动力高压电源提供相应的电流和电压；经过驱动电路和IPM模块控制驱动绕组，驱动绕组产生磁场，然后与磁悬浮轮毂电机的永磁转子的驱动永磁体产生转向力矩。所述的悬浮DSP控制芯片采集设置在磁悬浮轮毂电机定子轴上的位移传感器的数据，用以判断当前的轮毂电机的冲击度，结合第二信号检测处理单元采集当前悬浮电路中的电流采集单元、电压采集单元所采集到的电流信号和电压信号，悬浮DSP控制芯片对冲击度和电流信号和电压信号进行判断，从而在悬浮DSP芯片中计算当前的悬浮力；然后将悬浮力信号传递给动力高压电源，使磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组产生磁场，与磁悬浮轮毂电机的悬浮永磁体产生相应的悬浮斥力。所述的VCU整车控制器接收到制动踏板信号传递到驱动DSP控制芯片，控制磁悬浮轮毂电机的驱动绕组切割磁感线产生电能，实现制动能量回收；同时产生制动力，使轮毂电机的永磁转子慢慢停下，从而实现汽车停车。所述的高压电源包括电池组、主继电器、预充继电器、预充电阻、第一熔断器、第二熔断器、第一电容、第二电容、第一IGBT组、第二IGBT组；其中，电池组的正极连接主继电器的常开触点的一端；主继电器的常开触点的另一端与第一熔断器的一端和第二熔断器的一端同时并联；其中，第一熔断器的另一端连接第一电容，第一电容的输出端输出三相电连接第一IGBT组；其中，第二熔断器的另一端连接第二电容，第二电容的输出端输出三相电连接第二IGBT组；其中，第一电容与第一IGBT组之间并联驱动模块的输出端；其中，第二电容与第二IGBT组之间并联悬浮模块的输出端。本专利技术所带来的有益效果为：本专利技术通过驾驶员意图判断模块VCU判断驾驶员意图，然后驱动DSP控制芯片利用霍尔传感器获得当前电机专制的位置，计算当前所需的驱动扭矩，将控制指令发送给BMS，使高压电源对磁悬浮轮毂电机的驱动绕组提供交变的电流，使驱动绕组产生旋转的磁场，磁悬浮轮毂电机的产生驱动力，使永磁转子转动驱动车轮；同时悬浮DSP控制芯片高压电源给模块对磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组提供对应的交变电流，使悬浮绕组产生的磁场始终与永磁转子的磁场相同，产生纵向悬浮力。本专利技术控制方法简单，通过驾驶员意图判断模块对驾驶员意图进行分析，根据驾驶员意图控制磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组和驱动绕组，使磁悬浮轮毂电机达到使用要求。附图说明图1是本专利技术的原理框图。图2是高压电源的原理框图。图3是磁悬浮轮毂电机结构示意图。图4是图3的左视图。图5是图3的右视图。图6是安装本专利技术所述系统的硬件结构图。图7是图6的仰视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1~2，所述的一种磁悬浮轮毂电机控制系统，包括驾驶员意图判断模块、用于驱动磁悬浮轮毂电机的驱动模块2、用于为磁悬浮轮毂电机永磁转子8与定子之间提供纵向悬浮力的悬浮模块3以及用于驾驶员意图判断模块、驱动模块2以及悬浮模块3供电的电源供给模块4；其技术方案在于：其中，驾驶员意图判断模块包括VCU整车控制器1、加速踏板信号采集单元、制动踏板信号采集单元、挡位信号采集单元；其中，驱动模块2包括驱动DSP控制芯片201、驱动电路202、IPM模块203、驱动电压采集单元204、驱动电流采集单元205、第一信号检测处理单元206、驱动控制逻辑单元207、RDC转换电路208以及永磁转子8位置检测单元209；其中，悬浮模块3包括悬浮DSP控制芯片301、悬浮电路302、悬浮电压采集单元303、悬浮电流采集单元304、第二信号检测处理单元305、悬浮控制逻辑单元306；其中，VCU整车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮轮毂电机控制系统，包括驾驶员意图判断模块、用于驱动磁悬浮轮毂电机的驱动模块、用于为磁悬浮轮毂电机永磁转子与定子之间提供纵向悬浮力的悬浮模块以及用于驾驶员意图判断模块、驱动模块以及悬浮模块供电的高压电源；其特征在于：其中，驾驶员意图判断模块包括VCU整车控制器、加速踏板信号采集单元、制动踏板信号采集单元、挡位信号采集单元；其中，驱动模块包括驱动DSP控制芯片、驱动电路、IPM电路、驱动电压采集单元、驱动电流采集单元、第一信号检测处理单元、驱动控制逻辑单元、RDC转换电路以及永磁转子位置检测单元；其中，悬浮模块包括悬浮DSP控制芯片、悬浮电路、悬浮电压采集单元、悬浮电流采集单元、第二信号检测处理单元、悬浮控制逻辑单元；其中，VCU整车控制器采集加速踏板信号、制动踏板信号、挡位信号，判断当前驾驶员的行驶意图；其中，VCU整车控制器与悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过通信模块连接；悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过SPI模块连接；其中，永磁转子位置传感器采集的当前转子位置信号，经过RDC转换电路将永磁转子位置信号传递到驱动控制逻辑单元，然后传递到驱动DSP控制芯片；驱动DSP控制芯片接收VCU采集的加速踏板信号，第一信号检测单元采集IPM电路的母线电压信号和电流信号，将该电压和电流信号传递到驱动DSP控制芯片，驱动DSP控制芯片根据该电压、电流信号以及加速踏板信号计算得到当前的驱动扭矩，然后转换为电流和电压信号，然后将驱动扭矩信号传递给动力高压电源，提供相应的电流和电压；经过驱动电路和IPM模块控制驱动绕组，驱动绕组产生磁场，然后与磁悬浮轮毂电机的永磁转子的驱动永磁体产生驱动扭矩；驱动DSP采集到的转子位置信号通过SPI模块，传递到悬浮DSP控制芯片，从而判断当前悬浮绕组的位置，即悬浮绕组与悬浮磁极的磁场重合角度，并且获取当前磁悬浮轮毂电机永磁转子转速；第二信号检测处理单元采集当前悬浮电路中的悬浮电流采集单元、悬浮电压采集单元所采集到的电流和电压信号，从而在悬浮DSP芯片中计算当前的悬浮力；然后将悬浮力信号传递给动力高压电源，使磁悬浮轮毂电机的悬浮绕组产生磁场，与磁悬浮轮毂电机的悬浮永磁体产生相应的悬浮斥力。...

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮轮毂电机控制系统，包括驾驶员意图判断模块、用于驱动磁悬浮轮毂电机的驱动模块、用于为磁悬浮轮毂电机永磁转子与定子之间提供纵向悬浮力的悬浮模块以及用于驾驶员意图判断模块、驱动模块以及悬浮模块供电的高压电源；其特征在于：其中，驾驶员意图判断模块包括VCU整车控制器、加速踏板信号采集单元、制动踏板信号采集单元、挡位信号采集单元；其中，驱动模块包括驱动DSP控制芯片、驱动电路、IPM电路、驱动电压采集单元、驱动电流采集单元、第一信号检测处理单元、驱动控制逻辑单元、RDC转换电路以及永磁转子位置检测单元；其中，悬浮模块包括悬浮DSP控制芯片、悬浮电路、悬浮电压采集单元、悬浮电流采集单元、第二信号检测处理单元、悬浮控制逻辑单元；其中，VCU整车控制器采集加速踏板信号、制动踏板信号、挡位信号，判断当前驾驶员的行驶意图；其中，VCU整车控制器与悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过通信模块连接；悬浮DSP控制芯片和驱动DSP控制芯片通过SPI模块连接；其中，永磁转子位置传感器采集的当前转子位置信号，经过RDC转换电路将永磁转子位置信号传递到驱动控制逻辑单元，然后传递到驱动DSP控制芯片；驱动DSP控制芯片接收VCU采集的加速踏板信号，第一信号检测单元采集IPM电路的母线电压信号和电流信号，将该电压和电流信号传递到驱动DSP控制芯片，驱动DSP控制芯片根据该电压、电流信号以及加速踏板信号计算得到当前的驱动扭矩，然后转换为电流和电压信号，然后将驱动扭矩信号传递给动力高压电源，提供相应的电流和电压；经过驱动电路和IPM模块控制驱动绕组，驱动绕组产生磁场，然后与磁悬浮轮毂电机的永磁转子的驱动永磁体产生驱动扭矩；驱动DSP采集到的转子位置信号通过SPI模块，传递到悬浮DSP控制芯片，从而判断当前悬浮绕组的位置，即悬浮绕组与悬浮磁极的磁场重合角度，并且获取当前磁悬浮轮毂电机永磁转子转速；第二信号检测处理单元采集当前悬浮电路中的悬浮电流采集单元、悬浮电压采集单元所采集到的电流和电压信号，从而在悬浮DSP芯片中计算当前的悬浮力；然后将悬浮力信号传递给动力高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永巍，吴静波，付申振，郭志军，申彦杰，邓利军，吴依伟，杜自发，毛静雯，刘佳凯，肖金涛，贾德顺，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41