驅(qū)動系統(tǒng)、電機控制方法及助力型電動車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及家用電器領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種驅(qū)動系統(tǒng)、一種電機控制方法和一種包括有該驅(qū)動系統(tǒng)的助力型電動車。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，電動車的電機分為有齒電機和無齒電機兩種。有齒電機具有齒輪減速機構(gòu)和超越式離合器，電機的轉(zhuǎn)速很高，電機經(jīng)齒輪減速機構(gòu)減速后輸出扭矩。無齒電機沒有齒輪減速機構(gòu)和超越式離合器，電機的轉(zhuǎn)速低，電機扭矩不經(jīng)任何減速直接輸出。目前助力型電動車都采用有齒電機驅(qū)動，但有齒電機存在成本高、低負載下效率低和變速齒輪易磨損等問題。無齒電機的成本低，但存在磁阻大的問題，這會對助力型電動車的滑行距離和用戶騎行的舒適度造成極不好的影響，目前還沒有一種方法可以很好地解決無齒電機的磁阻問題，因此目前無法將無齒電機應(yīng)用到助力型電動車上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本發(fā)明的第一個目的在于，提供一種采用無齒電機的驅(qū)動系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的第二個目的在于，提供一種電機控制方法。
[0006]本發(fā)明的第三個目的在于，提供一種助力型電動車，包括上述驅(qū)動系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提供了一種驅(qū)動系統(tǒng)，用于助力型電動車，包括:無齒電機，所述無齒電機直接輸出扭矩；電源，用于為所述無齒電機提供電流；矢量控制器，分別與所述無齒電機和所述電源連接，用于通過控制所述電流的電流矢量控制所述無齒電機的扭矩和磁阻。
[0008]本驅(qū)動系統(tǒng)采用了弱磁控制技術(shù)，無齒電機的磁阻是其內(nèi)部的永磁體的磁場造成的，電機內(nèi)的鐵芯線圈通電后，鐵芯(定子)和鐵芯線圈會產(chǎn)生勵磁磁場，勵磁磁場方向與永磁體的磁場方向相反，通過矢量控制器改變電源輸送給無齒電機的電流的電流矢量，可增大勵磁磁場，通過勵磁磁場削弱永磁體的磁場，從而減小無齒電機的磁阻。通過上述方法可解決無齒電機的磁阻問題，以使無齒電機可應(yīng)用到助力型電動車中。無齒電機與有齒電機相比，無齒電機中不存在齒輪減速機構(gòu)和超越式離合器，電機的零件少、設(shè)計精度低，助力型電動車采用無齒電機驅(qū)動可大幅降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，并解決變速齒輪磨損問題，延長電機的使用壽命，從而提升產(chǎn)品的市場競爭力。同時，通過矢量控制器改變電源輸送給無齒電機的電流的電流矢量，還可控制無齒電機的扭矩，可解決現(xiàn)有技術(shù)中有齒電機在低負載下效率低的問題。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述電流為轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流的矢量和。
[0010]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述矢量控制器具體用于:通過控制所述勵磁電流的大小控制所述無齒電機的磁阻；通過控制所述轉(zhuǎn)矩電流的大小控制所述無齒電機的扭矩。[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的驅(qū)動系統(tǒng)，無齒電機的鐵芯線圈所獲得的電流為轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流的矢量和，轉(zhuǎn)矩電流使鐵芯和鐵芯線圈產(chǎn)生驅(qū)動磁場，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生扭矩。勵磁電流使鐵芯和鐵芯線圈產(chǎn)生勵磁磁場，以減小無齒電機的磁阻?？刂妻D(zhuǎn)矩電流可控制無齒電機的扭矩，以控制助力型電動車的動力輸出；增大勵磁電流可減小無齒電機的磁阻，以提升助力型電動車使用無齒電機時的滑行距離及騎行的舒適感。
[0012]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述驅(qū)動系統(tǒng)還包括:驅(qū)動檢測裝置，與所述矢量控制器連接，用于檢測用戶給予所述助力型電動車的腳蹬的驅(qū)動力及所述腳蹬的轉(zhuǎn)速，并將檢測信號輸送給所述矢量控制器，以使所述矢量控制器根據(jù)所述檢測信號控制所述電流的電流矢量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例的驅(qū)動系統(tǒng)，矢量控制器根據(jù)驅(qū)動檢測裝置的檢測結(jié)果調(diào)整電流的電流矢量(即轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流的大小)，使無齒電機提供合適的動力輸出，并將無齒電機的磁阻控制在合適的大小，從而提升助力型電動車的運行效果。
[0014]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述驅(qū)動檢測裝置為力矩傳感器。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例的驅(qū)動系統(tǒng)，力矩傳感器的檢測效果好，驅(qū)動檢測裝置選用力矩傳感器可提升檢測效果，從而提升助力型電動車的運行效果。
[0016]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述腳蹬的轉(zhuǎn)速大于所述無齒電機的轉(zhuǎn)速時，所述驅(qū)動系統(tǒng)對所述電源進行充電。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施例的驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)有助力型電動車的驅(qū)動系統(tǒng)都采用有齒電機驅(qū)動，當(dāng)外界轉(zhuǎn)速超過電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，電機內(nèi)部的超越式離合器會將電機轉(zhuǎn)子與變速齒輪分離，因此無法進行反充電。本方案提供的驅(qū)動系統(tǒng)采用無齒電機驅(qū)動，電機內(nèi)沒有變速齒輪和超越式離合器，當(dāng)外界轉(zhuǎn)速超過電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，通過控制技術(shù)實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)對電源進行反充電，這樣可提升產(chǎn)品的續(xù)航能力。
[0018]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述無齒電機為無霍爾電機；所述矢量控制器為無霍爾控制器。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實施例的驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)有助力型電動車的驅(qū)動系統(tǒng)都采用有齒電機驅(qū)動，有齒電機需要在電機內(nèi)安裝霍爾傳感器和變速齒輪，通過霍爾傳感器檢測電機轉(zhuǎn)子與定子的相對位置，通過變速齒輪來實現(xiàn)速度和動力的變化，這樣極大地增大了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，且霍爾傳感器易損壞、變速齒輪易磨損，降低了電機的壽命。本方案提供的驅(qū)動系統(tǒng)采用無齒電機驅(qū)動，無齒電機可采用無霍爾檢測技術(shù)(通過鐵芯線圈的反電動勢來計算電機轉(zhuǎn)子與定子的相對位置)檢測電機轉(zhuǎn)子與定子的相對位置，矢量控制器采用無霍爾技術(shù)，電機選用不安裝霍爾傳感器的無齒電機，這樣低了產(chǎn)品的成本，并解決了霍爾傳感器易損壞和變速齒輪易磨損的問題，延長了電機壽命。
[0020]本發(fā)明第二方面的實施例提供了一種電機控制方法，用于包括有電源、矢量控制器和所述電機的驅(qū)動系統(tǒng)，包括:通過所述矢量控制器控制所述電源提供給所述電機的電流的電流矢量，以控制所述電機的扭矩和磁阻。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實施例的電機控制方法，電機的磁阻是其內(nèi)部的永磁體的磁場造成的，電機內(nèi)的定子線圈通電后，定子和定子線圈會產(chǎn)生勵磁磁場和驅(qū)動磁場，勵磁磁場方向與永磁體的磁場方向相反，通過矢量控制器改變電源輸送給電機的電流的電流矢量，可控制勵磁磁場的大小，通過勵磁磁場削弱永磁體的磁場，從而減小電機的磁阻；驅(qū)動磁場用于驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生扭矩，通過矢量控制器改變電源輸送給電機的電流的電流矢量，可控制電機的扭矩，從而控制電機的動力輸出。
[0022]在上述技術(shù)方案中，所述電流為轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流的矢量和，通過所述矢量控制器控制所述電源提供給所述電機的電流的電流矢量，以控制所述電機的扭矩和磁阻的步驟具體包括:通過所述矢量控制器控制所述勵磁電流的大小，以控制所述電機的磁阻；通過所述矢量控制器控制所述轉(zhuǎn)矩電流的大小，以控制所述電機的扭矩。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施例的電機控制方法，電機的定子線圈所獲得的電流為轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流的矢量和，轉(zhuǎn)矩電流使定子和定子線圈產(chǎn)生驅(qū)動磁場，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生扭矩，控制轉(zhuǎn)矩電流可控制電機的扭矩，以控制助力型電動車的動力輸出；勵磁電流使定子和定子線圈產(chǎn)生勵磁磁場，勵磁磁場可削弱電機中永磁體的磁場，控制勵磁電流的大小可控制勵磁磁場的大小，以控制電機的磁阻。
[0024]本發(fā)明第三方面的實施例提供了一種助力型電動車，包括有如本發(fā)明第一方面任一實施例所述的驅(qū)動系統(tǒng)。
[0025]本發(fā)明第三方面實施例提供的助力型電動車，包括有本發(fā)明第一方面任一實施例提供的驅(qū)動系統(tǒng)，因此該助力型電動車具有上述任一實施例提供的驅(qū)動系統(tǒng)的全部有益效果，在此不再贅述。
[0026]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是本發(fā)明的一個實施例所述的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的一個實施例所述的驅(qū)動系統(tǒng)的電機控制原理示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明的一個實施例所述的電機控制方法的流程示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明的另一個實施例所述的電機控制方法的流程示意圖。
[0032]其中，圖2中N代表永磁體的N極，S代表永磁體的S極，13代表轉(zhuǎn)距電流，A代表驅(qū)動磁場，^代表勵磁電流，B代表勵磁磁場。
[0033]圖2中附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系為:
[0034]1021永磁體，1022鐵芯線圈，1023鐵芯。
【具體實施方式】
[0035]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0036]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
[0037]如圖1和圖2所示，本發(fā)明第一方面的實施例提供了一種驅(qū)動系統(tǒng)100，用于助力型電動車，包括:無齒電機102、電源104和矢量控制器106。
[0038]其中，所述電源104用于為所述無齒電機102提供電流。所述矢量控制器106分別與所述無齒電機102和所述電源104連接，用于通過控制所述電流的電流矢量控制所述無齒電機102的扭矩和磁阻。
[0039]本驅(qū)動系統(tǒng)100采用了弱磁控制技術(shù)，無齒電機102的磁阻是其內(nèi)部的永磁體1021的磁場造成的，電機內(nèi)的鐵芯1023線圈1022通電后，鐵芯1023(定子)和鐵芯1023線圈1022會產(chǎn)生勵磁磁場B，勵磁磁場B方向與永磁體1021的磁場方向相反，通過矢量控制器106改變電源104輸送給無齒電機102的電流的電流矢量，可增大勵磁磁場B，通過勵磁磁場B削弱永磁體1021的磁場，從而減小無齒電機102的磁阻。通過上述方法可解決無齒電機102的磁阻問題，以使無齒電機102可應(yīng)用到助力型電動車中。無齒電機102與有齒電機相比，無齒電機1