本发明公开了一种轮毂电机控制器及控制方法。过程为：实时监测车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度的时间t，将监测的信息分别与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度、时间和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机或高转速正弦波控制电机。本发明通过实时监测车辆的各种信息，将监测的信息与设定值进行比较判断，根据判断结果的不同采用低转速高载波频率拟似直流方波控制与高转速正弦波控制的交替复合控制方法，从而满足越野车在低速时输出大扭矩，在高速时平稳运转的需求。
1.一种轮毂电机控制方法，其特征在于：实时监测车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度的时间t，将监测的车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t和给定转矩M分别与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度、时间和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机或高转速正弦波控制电机或反馈监测数据至整车控制器；
比较判断的过程为：按照车轮轮速V、给定转矩M、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC的顺序，根据车轮轮速V大小的不同，选择设定的不同的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间，将给定转矩M、监测的轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t分别与选择的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间进行比较判断；
所述设定的车轮轮速包括依次增大的第一车轮轮速V1、第二车轮轮速V2和第三车轮轮速V3，所述设定的轮毂电机线圈温度包括依次增大的第五轮毂电机线圈温度T5、第四轮毂电机线圈温度T4、第一轮毂电机线圈温度T1和第二轮毂电机线圈温度T2，所述设定的电机控制器温度包括依次增大的第五电机控制器温度TC5、第四电机控制器温度TC4、第一电机控制器温度TC1和第二电机控制器温度TC2，所述设定的车轮转矩包括依次增大的第一转矩M1、第二转矩M2和最大转矩MP，设定的时间包括第一时间t1和第二时间t2。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V大于第二车轮轮速V2且小于第三车轮轮速V3、给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第五轮毂电机线圈温度T5、电机控制器温度TC小于第五电机控制器温度TC5时，则采用高转速正弦波控制电机；
当车轮轮速V大于等于第三车轮轮速V3或给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第五轮毂电机线圈温度T5或电机控制器温度TC大于等于第五电机控制器温度TC5时，则反馈监测数据至整车控制器。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V和二阶导数 大于零时：若给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第四轮毂电机线圈温度T4、电机控制器温度TC小于第四电机控制器温度TC4，则采用高转速正弦波控制电机；
若给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第四轮毂电机线圈温度T4或电机控制器温度TC大于等于第四电机控制器温度TC4，则反馈监测数据至整车控制器。
4.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零时：若给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC3时，则反馈监测数据至整车控制器。
5.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零、给定转矩M小于第一扭矩M1时：若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
6.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1时：
若给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2时，则反馈监测数据至整车控制器。
7.根据权利要求1所述的轮毂电机控制方法，其特征在于：当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1、给定转矩M小于第一扭矩M1时：若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
整车控制器，用于输出给定的车轮转矩至复合控制器，接收监测数据进行自检重新设定参数；
轮速监测模块，用于实时监测车轮轮速并发送轮速数据至复合控制器；
温度监测模块，用于实时监测轮毂电机线圈温度和电机控制器温度发送温度数据至复合控制器；
复合控制器，用于根据接收的数据与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同输出方波控制信号或正弦波控制信号至电机控制模块或输出监测数据至整车控制器；
比较判断的过程为：按照车轮轮速V、给定转矩M、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC的顺序，根据车轮轮速V大小的不同，选择设定的不同的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间，将给定转矩M、监测的轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t分别与选择的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间进行比较判断；其中，所述设定的车轮轮速包括依次增大的第一车轮轮速V1、第二车轮轮速V2和第三车轮轮速V3，所述设定的轮毂电机线圈温度包括依次增大的第五轮毂电机线圈温度T5、第四轮毂电机线圈温度T4、第一轮毂电机线圈温度T1和第二轮毂电机线圈温度T2，所述设定的电机控制器温度包括依次增大的第五电机控制器温度TC5、第四电机控制器温度TC4、第一电机控制器温度TC1和第二电机控制器温度TC2，所述设定的车轮转矩包括依次增大的第一转矩M1、第二转矩M2和最大转矩MP，设定的时间包括第一时间t1和第二时间t2；
电机控制模块，用于根据接收的方波控制信号采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机，或根据接收的正弦波控制信号采用高转速正弦波控制电机。
9.根据权利要求8所述的轮毂电机控制器，其特征在于：还包括时间记录模块，用于在监测到轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度后进行计时，并发送计时时间至复合控制器；
所述复合控制器接收计时时间与设定的时间进行比较，并结合轮毂电机线圈温度、电机控制器温度的判断结果输出正弦波控制信号至电机控制器或输出监测数据至整车控制器。
一种轮毂电机控制器及控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于无铁芯永磁同步电机控制技术领域，具体涉及一种轮毂电机控制器及控制方法。
背景技术
[0002] 电能作为一种新型清洁能源，将成为未来能源发展的必然趋势，电动汽车也将必然取代传统的燃油汽车成为新时代的交通方式。与传统汽车相比，采用分布式驱动结构的电动轮汽车，可以省去复杂笨重的变速箱、传动轴以及差速器等传动系统，显著降低整车质量且分布更加均衡，高传动效率，节约能源，同时便于实现低底板汽车的设计，方便乘客乘坐，并且可以利用电机再生制动同时回收各车轮的制动能量，提高电动越野车的续驶里程。更显著的优点是电机控制比发动机控制更为准确，响应及时迅速，因此可以实现多个车轮单独控制，比传统车辆更容易实现ABS/TCS/ESP等复杂的车辆动力学控制。同时，越野汽车行驶的路面比较复杂，常常需要在泥泞与松软路面上行驶，特别是需要具备一定的越障能力，从而在低速状态下，要输出很大的扭矩。
[0003] 与其他种类的电机相比，永磁同步电机结构简单、损耗小、效率高、体积小、重量轻，具有相对较好的性能，更容易实现轮毂电机的设计。其中，轴向磁通无铁芯永磁同步电机，没有齿槽转矩、过载能力极强、轴向尺寸短、重量轻、结构紧凑，特别适合布置在车轮内部。但是由于电机本身没有铁芯，定子绕组电感很小，定子绕组电流不能连续，导致电机会产生转矩波动，从而使得传统的控制策略不能满足此类电机的控制要求。
[0004] 永磁同步电机的控制可分为方波驱动和正弦波驱动两种。前者的电磁转矩由电流基波和谐波产生，出力较大，控制和结构简单，启动和调速方便；但存在转矩脉动，超高速运行因弱磁调速困难而难以实现。后者电机运转平稳，转矩脉动小，超高速运转时，可采用矢量控制等方法进行弱磁调速；但启动和调速实现复杂，系统的稳定性、启动以及低速时的转矩动态响应有待提高。单纯用方波驱动或正弦波驱动无法适应越野车既需要在低速时输出大扭矩，又要在高速时平稳运转的需求。
发明内容
[0005] 本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种轮毂电机控制器及控制方法。
[0006] 本发明采用的技术方案是：一种轮毂电机控制方法，实时监测车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度的时间t，将监测的车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t和给定转矩M分别与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度、时间和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机或高转速正弦波控制电机或反馈监测数据至整车控制器。
[0007] 进一步地，比较判断的过程为：按照车轮轮速V、给定转矩M、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC的顺序，根据车轮轮速V大小的不同，选择设定的不同的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间，将给定转矩M、监测的轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t分别与选择的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间进行比较判断；
[0008] 所述设定的车轮轮速包括依次增大的第一车轮轮速V1、第二车轮轮速V2和第三车轮轮速V3，所述设定的轮毂电机线圈温度包括依次增大的第五轮毂电机线圈温度T5、第四轮毂电机线圈温度T4、第一轮毂电机线圈温度T1和第二轮毂电机线圈温度T2，所述设定的电机控制器温度包括依次增大的第五电机控制器温度TC5、第四电机控制器温度TC4、第一电机控制器温度TC1和第二电机控制器温度TC2，所述设定的车轮转矩包括依次增大的第一转矩M1、第二转矩M2和最大转矩MP，设定的时间包括第一时间t1和第二时间t2。
[0009] 进一步地，当车轮轮速V大于第二车轮轮速V2且小于第三车轮轮速V3、给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第五轮毂电机线圈温度T5、电机控制器温度TC小于第五电机控制器温度TC5时，则采用高转速正弦波控制电机；
[0010] 当车轮轮速V大于等于第三车轮轮速V3或给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第五轮毂电机线圈温度T5或电机控制器温度TC大于等于第五电机控制器温度TC5时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0011] 进一步地，当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V和二阶导数 大于零时，
[0012] 若给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第四轮毂电机线圈温度T4、电机控制器温度TC小于第四电机控制器温度TC4，则采用高转速正弦波控制电机；
[0013] 若给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第四轮毂电机线圈温度T4或电机控制器温度TC大于等于第四电机控制器温度TC4，则反馈监测数据至整车控制器。
[0014] 进一步地，当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零时，
[0015] 若给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0016] 若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC3时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0017] 进一步地，当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零、给定转矩M小于第一扭矩M1时，[0018] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
[0019] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0020] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0021] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0022] 进一步地，当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1时，
[0023] 若给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0024] 若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0025] 更进一步地，当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1、给定转矩M小于第一扭矩M1时，[0026] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
[0027] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0028] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0029] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0030] 一种轮毂电机控制器，包括
[0031] 整车控制器，用于输出给定的车轮转矩至复合控制器，接收监测数据进行自检重新设定参数；
[0032] 轮速监测模块，用于实时监测车轮轮速并发送轮速数据至复合控制器；
[0033] 温度监测模块，用于实时监测轮毂电机线圈温度和电机控制器温度发送温度数据至复合控制器；
[0034] 复合控制器，用于根据接收的数据与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同输出方波控制信号或正弦波控制信号至电机控制模块或输出监测数据至整车控制器；
[0035] 电机控制模块，用于根据接收的方波控制信号采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机，或根据接收的正弦波控制信号采用高转速正弦波控制电机。
[0036] 进一步地，还包括时间记录模块，用于在监测到轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度后进行计时，并发送计时时间至复合控制器；
[0037] 所述复合控制器接收计时时间与设定的时间进行比较，并结合轮毂电机线圈温度、电机控制器温度的判断结果输出正弦波控制信号至电机控制器或输出监测数据至整车控制器。
[0038] 本发明通过实时监测车轮轮速V轮毂电机线圈温度、电机控制器温度等信息，将监测的信息与设定值进行比较判断，根据判断结果的不同采用低转速高载波频率拟似直流方波等功率指数曲线与高转速正弦波等转距直平线交替的复合控制方法，该控制方法解决了越野汽车低速状态下要输出很大的扭矩、无铁芯电机定子绕组电流不能连续导致电机会产生转矩波动等问题，可以很好的结合方波驱动和正弦波驱动控制的优点，从而满足越野车在低速时输出大扭矩，在高速时平稳运转的需求。
[0039] 越野汽车行驶的路面比较复杂，常常需要在泥泞与松软路面上行驶，特别是需要具备一定的越障能力，从而在低速状态下，短时间内要输出很大的扭矩。本发明通过设置时间记录模块，设定采用轮毂电机线圈温度和电机控制器温度超过设定温度的时间t与设定时间做比较，从而满足短时间内电机可以输出很大的扭矩，而电机也不会因温度过高而损害。
附图说明
[0040] 图1为本发明控制器的原理示意图。
[0041] 图2为本发明电机控制模块的原理示意图。
[0042] 图3为本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0044] 如图1所示，本发明一种轮毂电机控制器，具体是指越野车用轴向磁通无铁芯永磁同步轮毂电机控制器，包括
[0045] 整车控制器1，用于输出给定的车轮转矩至复合控制器，接收监测数据进行自检重新设定参数或综合其他信息进行判断；
[0046] 轮速监测模块3，用于实时监测车轮轮速并发送轮速数据至复合控制器，轮速监测模块具体为轮速传感器；
[0047] 温度监测模块4，用于实时监测轮毂电机线圈温度和电机控制器温度发送温度数据至复合控制器，温度监测模块包括轮毂电机线圈温度传感器和轮毂电机控制器温度传感器；
[0048] 复合控制器2，用于根据接收的数据与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和车轮转矩进行比较判断，根据判断结果的不同输出方波控制信号或正弦波控制信号至电机控制模块或输出监测数据至整车控制器；
[0049] 电机控制模块6，用于根据接收的方波控制信号采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机，或根据接收的正弦波控制信号采用高转速正弦波控制电机7。
[0050] 上述方案中，还包括时间记录模块5，用于在监测到轮毂电机线圈温度和/或电机控制器温度超过设定温度后进行计时，并发送计时时间至复合控制器；所述复合控制器接收计时时间与设定的时间进行比较，并结合轮毂电机线圈温度、电机控制器温度的判断结果输出正弦波控制信号至电机控制器或输出监测数据至整车控制器。时间记录模块5可以设计两个，用于分别记录轮毂电机线圈温度超过设定温度后的时间和电机控制器温度超过设定温度后的时间，也可以只设计一个，在轮毂电机线圈温度或电机控制器温度超过设定温度后进行计时。
[0051] 上述方案中，如图2所示，电机控制模块包括有控制电路和与控制电路的信号输出端相连用于驱动轴向磁通无铁芯电机的三电平逆变电路，所述电机的输出轴通过一个角度传感器连接控制电路的信号输入端，所述三电平逆变电路的三相输出分别通过电流传感器连接控制电路的信号输入端，所述角度传感器采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器。控制电路根据电机的实际运行状态选择定子电流的换相角度，减小电机的转矩脉动。控制电路根据角度传感器反馈的转子的位置角，估算出盘式无铁芯电机的电磁转矩，从而实现了电机的转矩闭环控制。即控制电路根据电机的运行工况和转速，对定子电流的换相角度做出相应的调整，例如提前换相或滞后换相。换相角度调整的依据为当前电机转子的位置角度。
[0052] 本发明采用上述的轮毂电机控制器实现越野车用轴向磁通无铁芯永磁同步轮毂电机低转速高载波频率拟似直流方波等功率指数曲线与高转速正弦波等转距直平线交替的复合控制方法为：各监测模块实时监测车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、轮毂电机线圈温度超过设定温度的时间t和电机控制器温度超过设定温度的时间t，并将监测的车轮轮速V、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t和给定转矩M发送给复合控制器，复合控制器将接收的数据分别与设定的车轮轮速、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度、时间和车轮转矩进行比较判断，判断车轮速度是否在限定范围内，转矩是否在限定范围内，轮毂电机线圈温度和控制器温度是否在限定范围内，根据判断结果的不同最终判定是采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机或高转速正弦波控制电机；若出现速度超过限定速度，温度超过限定温度，扭矩超过限定扭矩，则反馈信号给整车控制器，由整车控制器综合其他信息进行判断。反馈监测数据至整车控制器。
[0053] 与硅电子器件相比，碳化硅功率模块电能损失可降低一半以上，发热量就会相应减少，因此可实现电力转换器的小型化，缩小冷却装置。同时因器件散热性提高，使得装置的体积缩小了一半，实现装置的小型化。虽然IGBT的开关频率已经很高，一般能达到20KHz，但是碳化硅功率模块可以达到它的10倍以上，开关频率越高，输出的正弦波电压越加完美，转矩脉动越小，从而弥补了无铁芯电机因电感小而带来的转矩脉动，使得传统的永磁同步电机控制策略也可以很好的应用于无铁芯永磁同步电机。
[0054] 低转速采用了高载波频率拟似直流方波的控制方法，其具有低速大转矩特性，使电机堵转时工效提高一倍，电流小温度低，解决了堵转机内急剧升温的难题，较好的满足越野车的越障要求。角度传感器与电机三相绕组的通电顺序有严格的逻辑关系，电机驱动电路能按一定逻辑换相，保证电机转子的连续运转。转子每转过60°电角度，逆变器功率开关管就进行一次换流，改变定子磁状态一次。因此电机共有六个磁状态，各状态均为两相导通，每相绕组中流过电流的时间相当于转子旋转120°电角度,每个功率开关管的导通角为120°电角度,逆变器为120°导通型。完成一个循环，即实现360°电角度的导通。为减小定子的转矩脉动，一般稀土永磁电机会在360°机械角度(即旋转一周)中，实现多个360°电角度的导通。改变逆变器功率开关管的逻辑关系，可改变电枢绕组各相的导通顺序，实现电机的反转。
[0055] 高转速采用了基于三电平逆变器的矢量控制方法。永磁同步电机矢量控制方法主要有：cosφ＝l控制、最大输出功率控制、恒磁链控制、最大转矩/电流比控制、id＝0控制、弱磁控制等。由于轴向磁通无铁芯永磁同步电机的转子磁钢为表贴形式，d、q轴电感相等，所以本发明采用id＝0控制算法，以在同样的电流下获得最大的输出转矩。
[0056] 三电平逆变器的基本空间矢量分成6个大区域。为简化算法的实现，再将每个大区域分成6个小区域，。大区域用1、2、3、4、5、6表示，小区域用A、B、C、D表示。大扇区是按照每60°进行划分的，根据参考电压矢量的角度可以判断其所在的大扇区。然后判断参考电压矢量所在的小扇区。传统的两电平逆变器只能输出正、负两种电平，而三电平逆变器能输出正、零、负三种电平，使得输出电压波形更加接近正弦，减小了输出波形的正弦畸变率。另外由于三电平逆变器的每个桥臂上有4个功率开关管，相比于传统的两电平逆变器，三电平逆变器上每个功率开关管的电压应力减小了一半。
[0057] 三相三电平逆变器一共有12个开关管，可以输出27种开关状态，逆变器的输出有Udc/2、-Udc/2、0三种电平。通过控制三电平逆变器中各个开关管的导通和关断，使得逆变器输出电平根据正弦趋势变化，从而在电机的定子绕组中得到近似正弦的电流波形。三电平逆变器控制下的电机定子电流曲线，由于采用高频率的碳化硅功率模块，加以三电平逆变器的输出电压比两电平逆变器输出的电压更接近正弦，所以定子绕组电流波动很小，转矩更加平稳。同时，本发明采用的三电平逆变器可以克服传统逆变器较高的dv/dt，di/dt所引起的开关应力，减小功率开关管电压应力所带来的影响，适用于母线电压较高的应用场合。
[0058] 上述方案中，比较判断的过程为：按照车轮轮速V、给定转矩M、轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC的顺序，根据车轮轮速V大小的不同，选择设定的不同的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间，将给定转矩M、监测的轮毂电机线圈温度T、电机控制器温度TC、时间t分别与选择的车轮转矩、轮毂电机线圈温度、电机控制器温度和时间进行比较判断。其中，所述设定的车轮轮速包括依次增大的第一车轮轮速V1、第二车轮轮速V2和第三车轮轮速V3，所述设定的轮毂电机线圈温度包括依次增大的第五轮毂电机线圈温度T5、第四轮毂电机线圈温度T4、第一轮毂电机线圈温度T1和第二轮毂电机线圈温度T2，所述设定的电机控制器温度包括依次增大的第五电机控制器温度TC5、第四电机控制器温度TC4、第一电机控制器温度TC1和第二电机控制器温度TC2，所述设定的车轮转矩包括依次增大的第一转矩M1、第二转矩M2和最大转矩MP，设定的时间包括第一时间t1和第二时间t2。设定的参数根据整车使用工况及车型特点通过实车标定确定。
[0059] 具体地，低转速高载波频率拟似直流方波等功率指数曲线与高转速正弦波等转距直平线交替(以下简称正弦波控制)的复合控制的流程图如图3所示，复合控制器接收车轮轮速传感器传来的车轮轮速v并判断：
[0060] (1)、当车轮轮速V大于等于第三车轮轮速V3时，反馈监测数据至整车控制器。
[0061] (2)、当车轮轮速V大于第二车轮轮速V2且小于第三车轮轮速V3时：
[0062] 若同时满足给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第五轮毂电机线圈温度T5、电机控制器温度TC小于第五电机控制器温度TC5时，则采用高转速正弦波控制电机；
[0063] 若给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第五轮毂电机线圈温度T5或电机控制器温度TC大于等于第五电机控制器温度TC5时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0064] (3)、当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V和二阶导数 大于零时：
[0065] 若同时满足给定转矩M小于最大扭矩MP、轮毂电机线圈温度T小于第四轮毂电机线圈温度T4、电机控制器温度TC小于第四电机控制器温度TC4，则采用高转速正弦波控制电机；
[0066] 若给定转矩M大于等于最大扭矩MP或轮毂电机线圈温度T大于等于第四轮毂电机线圈温度T4或电机控制器温度TC大于等于第四电机控制器温度TC4，则反馈监测数据至整车控制器。
[0067] (4)、当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零时：
[0068] 若同时满足给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0069] 若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC3时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0070] (5)、当车轮轮速V大于第一车轮轮速V1且小于第二车轮轮速V2、车轮轮速V的一阶导数V小于零或一阶导数V大于零且二阶导数 小于零、给定转矩M小于第一扭矩M1时：
[0071] 若同时满足轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
[0072] 若同时满足在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0073] 若同时满足轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0074] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0075] (6)、当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1时：
[0076] 若同时满足给定转矩M大于第一扭矩M1且小于第二扭矩M2、轮毂电机线圈温度T小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0077] 若给定转矩M大于等于第二扭矩M2或轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2或电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2时，则反馈故障信号至整车控制器。
[0078] (7)、当车轮轮速V小于第一车轮轮速V1、给定转矩M小于第一扭矩M1时：
[0079] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、电机控制器温度TC小于第一电机控制器温度TC1，则采用高转速正弦波控制电机；
[0080] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1且小于第二轮毂电机线圈温度T2、电机控制器温度TC小于第二电机控制器温度TC2时，则低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0081] 若轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1、在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度TC1且小于第二电机控制器温度TC2时，则采用低转速高载波频率拟似直流方波控制电机；
[0082] 若在第一时间t1内轮毂电机线圈温度T大于等于第二轮毂电机线圈温度T2、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且在第二时间t2内电机控制器温度TC大于等于第二电机控制器温度TC2、或轮毂电机线圈温度T大于等于第一轮毂电机线圈温度T1的时间t超过第一时间t1、或轮毂电机线圈温度T小于第一轮毂电机线圈温度T1且电机控制器温度TC大于等于第一电机控制器温度的时间t超过第二时间t2时，则反馈监测数据至整车控制器。
[0083] 某一轮毂电机越野车的标定参数如下：
[0084] V1＝30Km/h，V2＝90Km/h，V3＝125Km/h；
[0085] M1＝1000Nm，M2＝1500Nm，MP＝当前转速下，根据最大功率求得的转矩；
[0086] T1＝110℃，T2＝125℃，T4＝98℃，T5＝93℃；
[0087] TC1＝77℃，TC2＝85℃，TC4＝69℃，TC5＝66℃；
[0088] t1＝t2＝25s。
[0089] 当车辆以V＝10Km/h的车速正在进行爬坡时，整车控制器综合判断后假定此时请求扭矩M为1200Nm，电机线圈温度传感器此时采集的温度T假定为110℃，电机控制器温度传感器此时采集的温度TC假定为80℃，经过电机控制器复合控制程序判断，符合上述的第(4)步的条件，则进行方波控制。
[0090] 当车辆以V＝73Km/h的车速正在进行行驶时，整车控制器综合判断后假定此时请求扭矩M为100Nm，根据电机最大功率和整车参数求得，当前车速下MP＝180Nm。经计算此时V＝0.8m/s2， 电机线圈温度传感器此时采集的温度T假定为65℃，电机控制器温度传感器此时采集的温度TC假定为48℃，经过电机控制器复合控制程序判断，符合上述的第(3)步中的采用正弦波控制的设定条件，则进行正弦波控制。
[0091] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
