一种控制电动自行车电机功率的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制电动自行车电机功率的方法，包括电动自行车，所述电动自行车包括硬件结构、控制结构和蓄电池，所述硬件结构包括车身、轮毂、转把和手刹，所述控制结构包括助力传感器、控制器和电动机，所述电动机设为高效稀土永磁电机，所述电动机是蓄电池电能转换机械能，驱动电动车轮毂的部件。通过采用电磁转矩与电机功率相结合的方式进行综合控制，通过控制定子和转子的磁场进行有效控制电机的转速，并且能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，整体控制方法较为科学，且更加节能高效。

A Method of Controlling the Power of Electric Bicycle Motor

The invention discloses a method for controlling the motor power of an electric bicycle, including an electric bicycle. The electric bicycle comprises a hardware structure, a control structure and a storage battery. The hardware structure includes a body, a hub, a handlebar and a hand brake. The control structure includes a power sensor, a controller and a motor. The motor is set up as a high-efficiency rare earth permanent magnet motor. The electric bicycle comprises a body, a wheel hub, a handlebar and a hand brake. The motor is a part of the storage battery which converts electrical energy into mechanical energy and drives the electric wheel hub. The motor speed can be effectively controlled by controlling the magnetic field of the stator and rotor, and the driving power and braking power of the motor can be limited step by step according to the state of battery power and the actual power demand of the motor. The overall control method is more scientific and more energy-saving and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种控制电动自行车电机功率的方法
本专利技术涉及电动车电机功率
，尤其是一种控制电动自行车电机功率的方法。
技术介绍
电动自行车的初级阶段也被称作是电动自行车的早期实验性生产阶段，从时间上讲，也就是1995年到1999年。这个阶段主要是对电动自行车的四大件，电机、电池、充电器和控制器的关键技术摸索研究。在研发生产方面主要是以生产企业自发的汇集信息、跟踪技术、组织市场观察、小批量的市场试用投放，也使得电动自行车开始进入了消费者的视野，并被他们逐步的认可到接受。从技术层面上来讲，早期的电动自行车，新电池充电一次只能行驶大约30公里，电池寿命短，爬坡能力差，容易磨损，而且电机也都是有刷无齿电机，电动自行车已经是节能环保的一种代步工具。电动自行车最重要的配件是电机，一辆电动自行车的电机基本决定了这辆车的性能和档次。电动自行车所使用的电机大都是高效稀土永磁电机，其中主要又分高速有刷齿+轮减速电机、低速有刷电机和低速无刷电机三种。电机是将电池电能转换机械能，驱动电动车轮旋转的部件。在电动车上使用的电机，其机械结构、转速范围与通电形式上有许多种。常见的有：有刷有齿轮毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、高磁盘电机、侧挂电机等，然而目前电动车对电机功率的控制方法效率低，耗能较多，不够环保，针对以上，在这里提出一种控制电动自行车电机功率的方法。
技术实现思路
本专利技术为解决上述现象，采用以下改性的技术方案，一种控制电动自行车电机功率的方法，包括电动自行车，所述电动自行车包括硬件结构、控制结构和蓄电池，所述硬件结构包括车身、轮毂、转把和手刹，所述控制结构包括助力传感器、控制器和电动机，所述电动机设为高效稀土永磁电机，所述电动机是蓄电池电能转换机械能，驱动电动车轮毂的部件。作为本专利技术的进一步优选方式，所述电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为：PM＝MΩ或Ω＝PM/M，公式中除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。作为本专利技术的进一步优选方式，还包括功率控制，功率控制是以轴功率PM为调速主控量，作用对象必然是电枢或伪电枢，电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小，即M＝Mfz，当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定，因此电磁转矩与调速控制无关，不改变其量值。作为本专利技术的进一步优选方式，还包括电磁转矩控制，电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，功率控制造成电磁转矩响应，设电机调速钱的稳态转速为Ω1，轴功率为PM1,调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为PM2，由于电磁转矩M＝PM/Ω,故调速时，电磁转矩变为，M＝PM2/Ω,由于受惯性作用，在t＝0的调速瞬时Ω＝Ω1，故M＝PM2/Ω1,t＝0时，此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1＝PM12/Ω1不等，转矩平衡破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡，其变化规律为，Ω1＝(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2，电磁转矩则为M＝PM2/(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2,随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡,即M＝PM2/Ω2＝Mfz，转速稳定在Ω2不便，电机调速结束。作为本专利技术的进一步优选方式，还包括，功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁场通量保持不变，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量，功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不便，属于恒转矩调速。作为本专利技术的进一步优选方式，还包括，功率控制包括定子伪电枢功率控制和转子功率控制，所述定子伪电枢功率控制须将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离，针对同一定子绕组，即保持主磁极产生的磁场，又控制其向电枢传递电磁功率。本专利技术的控制电动自行车电机功率的方法，通过采用电磁转矩与电机功率相结合的方式进行综合控制，通过控制定子和转子的磁场进行有效控制电机的转速，并且能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，整体控制方法较为科学，且更加节能高效。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种控制电动自行车电机功率的方法，包括电动自行车，所述电动自行车包括硬件结构、控制结构和蓄电池，所述硬件结构包括车身、轮毂、转把和手刹，所述控制结构包括助力传感器、控制器和电动机，所述电动机设为高效稀土永磁电机，所述电动机是蓄电池电能转换机械能，驱动电动车轮毂的部件。所述电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为：PM＝MΩ或Ω＝PM/M，公式中除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。还包括功率控制，功率控制是以轴功率PM为调速主控量，作用对象必然是电枢或伪电枢，电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小，即M＝Mfz，当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定，因此电磁转矩与调速控制无关，不改变其量值。还包括电磁转矩控制，电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，功率控制造成电磁转矩响应，设电机调速钱的稳态转速为Ω1，轴功率为PM1,调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为PM2，由于电磁转矩M＝PM/Ω,故调速时，电磁转矩变为，M＝PM2/Ω,由于受惯性作用，在t＝0的调速瞬时Ω＝Ω1，故M＝PM2/Ω1,t＝0时，此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1＝PM12/Ω1不等，转矩平衡破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡，其变化规律为，Ω1＝(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2，电磁转矩则为M＝PM2/(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2,随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡,即M＝PM2/Ω2＝Mfz，转速稳定在Ω2不便，电机调速结束。还包括，功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁场通量保持不变，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量，功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不便，属于恒转矩调速。还包括，功率控制包括定子伪电枢功率控制和转子功率控制，所述定子伪电枢功率控制须将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离，针对同一定子绕组，即保持主磁极产生的磁场，又控制其向电枢传递电磁功率。本专利技术的电机功率控制方法参数表格如下：表1传统电机功率控制方法参数表格如下：表2。通过表格明显可以看出本专利技术的方法更节能，方法更优。综上，本专利技术通过采用电磁转矩与电机功率相结合的方式进行综合控制，通过控制定子和转子的磁场进行有效控制电机的转速，并且能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，整体控制方法较为科学，且更加节能高效。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点,对于本领域技术人员而言，显然本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制电动自行车电机功率的方法，包括电动自行车，其特征在于：所述电动自行车包括硬件结构、控制结构和蓄电池，所述硬件结构包括车身、轮毂、转把和手刹，所述控制结构包括助力传感器、控制器和电动机，所述电动机设为高效稀土永磁电机，所述电动机是蓄电池电能转换机械能，驱动电动车轮毂的部件。

【技术特征摘要】
1.一种控制电动自行车电机功率的方法，包括电动自行车，其特征在于：所述电动自行车包括硬件结构、控制结构和蓄电池，所述硬件结构包括车身、轮毂、转把和手刹，所述控制结构包括助力传感器、控制器和电动机，所述电动机设为高效稀土永磁电机，所述电动机是蓄电池电能转换机械能，驱动电动车轮毂的部件。2.根据权利要求1所述的一种控制电动自行车电机功率的方法，其特征在于，所述电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为：PM＝MΩ或Ω＝PM/M，公式中除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。3.根据权利要求1所述的一种控制电动自行车电机功率的方法，其特征在于，还包括功率控制，功率控制是以轴功率PM为调速主控量，作用对象必然是电枢或伪电枢，电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小，即M＝Mfz，当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定，因此电磁转矩与调速控制无关，不改变其量值。4.根据权利要求1所述的一种控制电动自行车电机功率的方法，其特征在于，还包括电磁转矩控制，电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，功率控制造成电磁转矩响应，设电机调速钱...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡恒芳，谭承林，
申请(专利权)人：苏州锂智车业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32