专利名称：绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统及方法
技术领域：
本发明专利属于一种四轮全驱电动汽车牵引及差速控制系统。
背景技术：
目前四轮全驱电动汽车多采用永磁电机、开关磁阻电机及鼠笼式异步电机牵引，其能量传递方式为:蓄电池——逆变器——牵引电机，能量只能在蓄电池和电机之间传递，电动状态时蓄电池为电机提供能量，制动状态时电机将能量回馈给蓄电池。当汽车需要大转矩升速或制动时，所需动态能量大幅度增加，因蓄电池对馈送电流的严格限制，使系统瞬态能量难以满足车辆驱动性能要求。并且这种蓄电池与电机间的频繁充放电更使蓄电池的使用寿命减短。绕线式异步电机动态响应快、起动、制动、加速、减速各工况下能量分配灵活,制造技术成熟，但由于绕线式异步电机因需要两套功率变换装置，控制成本高因此难以运用于电动汽车的牵引。
发明内容
发明目的:本发明提供了一种采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统及方法，其目的是提出一种新型的牵引系统，提高车辆转向时的差速控制性能，加快转向时左、右轮牵引电机的速度调节，提高能量回收率，解决以往的控制系统控制效果不理想的问题。技术方案:本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:该系统包括驾驶员操纵机构、车辆转向机构、差速控制机构、能量管理系统、蓄电池、四个独立的牵引控制系统、四个功率变换单元和四个绕线式异步牵引电机；驾驶员操纵机构一方面连接至车辆转向机构，另一方面连接至差速控制系统，车辆转向机构也连接至差速控制系统，差速控制系统分别连接四个独立的牵引控制系统，四个独立的牵引控制系统一对一对应连接至四个功率变换单元，四个功率变换单元一对一对应连接四个绕线式异步牵引电机；能量管理系统和蓄电池均连接至四个功率变换单元。四个独立的牵引控制系统分为左前轮电机牵引控制系统(6)、右前轮电机牵引控制系统、左后轮电机牵引控制系统和右后轮电机牵引控制系统；四个功率变换单元为左前轮功率变换单元、右前轮功率变换单元、左后轮功率变换单元和右后轮功率变换单元；四个绕线式异步牵引电机为左前轮绕线式异步牵引电机、右前轮绕线式异步牵引电机、左后轮绕线式异步牵引电机和右后轮绕线式异步牵引电机；差速控制系统分别连接至左前轮电机牵引控制系统、右前轮电机牵引控制系统、左后轮电机牵引控制系统和右后轮电机牵引控制系统，左前轮电机牵引控制系统、右前轮电机牵引控制系统、左后轮电机牵引控制系统和右后轮电机牵引控制系统分别对应连接左前轮功率变换单元、右前轮功率变换单元、左后轮功率变换单元和右后轮功率变换单元，左前轮功率变换单元、右前轮功率变换单元、左后轮功率变换单元和右后轮功率变换单元分别对应连接左前轮绕线式异步牵引电机、右前轮绕线式异步牵引电机、左后轮绕线式异步牵引电机和右后轮绕线式异步牵引电机。左前轮功率变换单元、右前轮功率变换单元、左后轮功率变换单元和右后轮功率变换单元连接能量管理系统和蓄电池。左前轮绕线式异步牵引电机和右前轮绕线式异步牵引电机的转子直接对接在一起，左后轮绕线式异步牵引电机和右后轮绕线式异步牵引电机的转子也直接对接在一起。每个功率变换单元均配备了含有超级电容的双向DC/DC斩波电路和逆变器；双向DC/DC斩波电路连接至逆变器，逆变器连接至绕线式异步牵引电机，双向DC/DC斩波电路连接蓄电池，电机牵引控制系统连接双向DC/DC斩波电路和逆变器。利用上述的绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统所实施的采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动方法，其特征在于:该方法的步骤如下:利用四个绕线式异步牵引电机分别用于牵引电动汽车的四个车轮，利用四个功率变换单元将蓄电池的直流供电电源转化成四个绕线式异步牵引电机所需的三相交流电源，利用差速控制系统根据驾驶员发出的车速及转向指令计算出四个车轮所需的轮速，再利用四个电机牵引控制系统分别独立控制四个绕线式异步牵引电机的定子电压频率及幅值。将左前轮绕线式异步牵引电机和右前轮绕线式异步牵引电机的转子直接对接在一起，将左后轮绕线式异步牵引电机和右后轮绕线式异步牵引电机的转子直接对接在一起；直行时，四个绕线式异步牵引电机相当于普通异步电机，而转向时，左前轮绕线式异步牵引电机和右前轮绕线式异步牵引电机通过对接的转子进行能量传递，左后轮绕线式异步牵引电机和右后轮绕线式异步牵引电机通过对接的转子进行能量传递。所述方法的具体步骤如下:
①、利用驾驶员操纵机构输出方向盘转向信号和车速信号，将方向盘转向信号传给转向机构，将车速信号传递给差速控制机构，使得转向机构输出的前轮转向信号与驾驶员操纵机构输出的车速信号共同作为差速控制机构的输入信号；
②、利用差速控制机构根据前轮转向信号和车速信号计算出四个驱动轮各自的线速度，并将这四个线速度信号分别输出到左前轮电机牵引控制系统、右前轮电机牵引控制系统、左后轮电机牵引控制系统和右后轮电机牵引控制系统；
③、四个电机牵引控制系统根据差速控制机构提供的线速度轮速指令，分别生成四轮功率变换单元逆变器的PWM控制信号，并将这四组PWM信号分别输出到左前轮电机功率变换单元、右前轮电机功率变换单元、左后轮电机功率变换单元和右后轮电机功率变换单元;
④、利用能量管理系统输出控制信号给四个功率变换单元控制能流方向；利用四个功率变换单元牵引各自的绕线式异步牵引电机电动运行，电机电动运行时，通过蓄电池5将输出的直流电源经功率变换单元内的双向DC/ DC变换机构进行斩波升压，升压后作为功率变换单元内的逆变器的母线电压，当功率变换单元牵引各自的绕线式异步牵引电机回馈制动运行时，双向DC/ DC变换机构将逆变器输出的直流电压进行斩波降压，由此制动能量回馈给蓄电池；
⑤、利用四个功率变换单元根据各自电机牵引控制系统输出的PWM控制信号分别生成左前轮绕线式牵引电机的定子电压、右前轮绕线式牵引电机的定子电压、左后轮绕线式牵引电机(16)的定子电压和右后轮绕线式牵弓I电机的定子电压，以调节各绕线式异步牵弓I电机的转速，使其跟踪差速控制系统的轮速指令；
⑥、将左前轮绕线式异步牵引电机的转子三相绕组分别与右前轮绕线式异步牵引电机的转子三相绕组对接，当车辆直行左前轮绕线式异步牵引电机和右前轮绕线式异步牵引电机的转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，前轮两绕线式异步牵引电机出现转速差后，两电机的转子电压不同，产生转子电流，一个电机通过转子吸收另一个电机通过转子输入的能量，此时左右前轮两绕线式异步牵引电机低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右前轮绕线式异步牵引电机亦通过定子与蓄电池进行能量交换；
⑦、将左后轮绕线式异步牵引电机的转子三相绕组分别与右后轮绕线式异步牵引电机的转子三相绕组对接，当车辆直行两后轮绕线式异步牵引电机转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，后轮两绕线式异步牵引电机出现转速差后，两电机的转子电压不同，转子电流不为零，此时左右轮两绕线式异步牵引电机低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右后轮绕线式异步牵弓I电机亦通过定子与蓄电池进行能量交换。优点及效果:
本发明提供一种采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动及差速控制系统，包括驾驶员操纵机构，车辆转向机构，差速控制机构，能量管理系统，蓄电池，四个绕线式异步牵引电机，四个功率变换单元，四个独立的牵引控制机构。本发明采用具有双绕组的绕线式异步电机牵引，一方面利用电机双绕组实现更为灵活的转向差速控制，另一方面采用两前轮及两后轮绕线式牵引电机转子对接的驱动结构、实现与鼠笼型异步电机或永磁同步电机相同的控制策略(矢量控制或直接转矩控制)。本驱动系统在转向差速时，充分利用绕线式电机具有定子、转子两套绕组的优势，一方面能量通过功率变换单元在蓄电池与牵引电机间流动，同时可通过对接的转子，左、右两电机实现升速电机向降速电机馈能，提高动态响应速度和能量回收率；另一方面，转子对接的形式使电机转子无需功率变换单元，因此这种驱动装置与普通交流电机牵引系统的功率变换单元数量相同，成本相同。本发明的绕线式异步电机的双绕组可同时进行能量交换，对于工况复杂的车辆操控要求来说，绕线电机控制更为灵活，对车辆的操控更为有利，本发明能充分利用绕线式异步电机双绕组的优势，同时不增加功率变换设备。本发明的四轮全驱牵引及差速系统巧妙运用了绕线式牵引电机的特点，实现差速时不仅电机与蓄电池之间进行能流交换，而且左、右牵引电机间亦进行能流交换，转向时左、右两电机分别在亚同步区和超同步区工作，能量自动在两电机间合理分配，提高转向时的动态响应速度及能量或收率。
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图1为本发明的结构示意框图。
具体实施方式
:下面结合附图对本发明做进一步的描述:
如图1所示，本发明提供一种采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，该系统包括驾驶员操纵机构1、车辆转向机构2、差速控制机构3、能量管理系统4、蓄电池5、四个独立的牵引控制系统、四个功率变换单元和四个绕线式异步牵引电机；驾驶员操纵机构I 一方面连接至车辆转向机构2，另一方面连接至差速控制系统3，车辆转向机构2也连接至差速控制系统3，差速控制系统3分别连接四个独立的牵引控制系统，四个独立的牵引控制系统一对一对应连接至四个功率变换单元，四个功率变换单元一对一对应连接四个绕线式异步牵引电机；能量管理系统4和蓄电池5均连接至四个功率变换单元。四个独立的牵引控制系统分为左前轮电机牵引控制系统6、右前轮电机牵引控制系统7、左后轮电机牵引控制系统8和右后轮电机牵引控制系统9 ;四个功率变换单元为左前轮功率变换单元10、右前轮功率变换单元11、左后轮功率变换单元12和右后轮功率变换单元13 ;四个绕线式异步牵引电机为左前轮绕线式异步牵引电机14、右前轮绕线式异步牵引电机15、左后轮绕线式异步牵引电机16和右后轮绕线式异步牵引电机17 ;差速控制系统3分别连接至左前轮电机牵引控制系统6、右前轮电机牵引控制系统7、左后轮电机牵引控制系统8和右后轮电机牵引控制系统9，左前轮电机牵引控制系统6、右前轮电机牵引控制系统7、左后轮电机牵引控制系统8和右后轮电机牵引控制系统9分别对应连接左如轮功率变换单元10、右前轮功率变换单元11、左后轮功率变换单元12和右后轮功率变换单元13，左前轮功率变换单元10、右前轮功率变换单元11、左后轮功率变换单元12和右后轮功率变换单元13分别对应连接左前轮绕线式异步牵引电机14、右前轮绕线式异步牵引电机15、左后轮绕线式异步牵引电机16和右后轮绕线式异步牵引电机17。左前轮功率变换单元10、右前轮功率变换单元11、左后轮功率变换单元12和右后轮功率变换单元13连接能量管理系统4和蓄电池5。左前轮绕线式异步牵引电机14和右前轮绕线式异步牵引电机15的转子直接对接在一起，左后轮绕线式异步牵引电机16和右后轮绕线式异步牵引电机17的转子也直接对
接在一起。每个功率变换单元均配备了含有超级电容的双向DC/DC斩波电路和逆变器。双向DC/DC斩波电路连接至逆变器，逆变器连接至绕线式异步牵引电机，双向DC/DC斩波电路连接蓄电池(5)，电机牵引控制系统连接双向DC/DC斩波电路和逆变器。双向DC/DC斩波电路的作用是绕线式异步牵引电机14、15、16和17电动运行时将蓄电池5电压升至逆变器母线电压，制动时将逆变器母线电压降至蓄电池5电压，回收电机回馈能量。双向DC/DC斩波电路由电机牵引控制系统6、7、8和9对其进行控制，使其能够根据绕线式异步牵引电机14、15、16和17的工作状态，在升压和降压两种工作状态间切换，并调节双向DC/DC斩波电路的输出电压使其稳定。逆变器的功能是电动时将双向DC/DC斩波电路输出的直流母线电压变换成三相交流PWM电压，为绕线式异步牵引电机14、15、16和17提供定子电压；制动时将绕线式异步牵引电机14、15、16和17定子回馈的交流电压转换成直流电压，再由双向DC/DC斩波电路降压，蓄电池5回收。逆变器由电机牵引控制系统6、7、8和9对其进行控制，使其可根据差速控制机构3输出的牵引指令输出相应的PWM信号，驱动四个绕线式异步牵引电机14、15、16和17，见图2。本发明在汽车直行时，左、右两前轮绕线式异步牵引电机转速相同，转子绕组电流为零，两电机之间无能量流动；左、右两后轮绕线式异步牵引电机转速亦相同，转子绕组电流为零，两电机之间无能量流动。汽车转向时，左、右前和轮绕线式异步牵引电机产生差速，两电机转速不同，能量会从转速较慢的电机通过控制绕组向较快的电机传递，同样，左、右两后轮绕线式异步牵引电机亦产生差速，两电机转速不同，能量会从转速较慢的电机通过控制绕组向较快的电机传递，实现能量的自由分配。如汽车右转向，左前轮绕线式异步牵引电机运行在超同步状态下，右前轮绕线式异步牵引电机运行在次同步状态下。左前轮绕线式异步电机轴上输出的功率大于定子绕组侧输入的电磁功率，此时定子绕组侧输入不足的部分必然由转子绕组侧提供。转子绕组侧输入的有功功率除绕组铜耗外，其余的部分转化为机械功率输出。此时转轴上总机械功率由定子绕组侧输入的有功功率和转子绕组侧输入的有功功率共同提供。右前轮绕线式异步牵引电机转轴上总机械功率小于定子绕组侧输入的电功率，那么其余的部分必然流向转子绕组侧，能量由转子绕组侧回馈给蓄电池。四个绕线式异步牵引电机14、15、16、17分别用于牵引电动汽车的四个车轮，四个功率变换单元10、11、12、13用于将蓄电池5的直流供电电源转化成四个绕线式异步牵引电机所需的三相交流电源，差速控制系统3根据驾驶员发出的车速及转向指令计算出四个车轮所需的轮速，四个电机牵引控制系统6、7、8、9分别独立控制四个绕线式异步牵引电机的定子电压频率及幅值，左前轮绕线式异步牵引电机14和右前轮绕线式异步牵引电机15的转子直接对接在一起，直行时，四个绕线式异步牵引电机相当于异步电机，而转向时，左前轮绕线式异步牵引电机14和右前轮绕线式异步牵引电机15通过对接的转子进行能量传递，两后轮亦如此，这种结构可提高差速时左右轮轮速及能量调节速度，提高能量回馈量。本发明的具体实施方法如下:利用驾驶员操纵机构I输出方向盘转向信号和车速信号，将方向盘转向信号传给转向机构2，将车速信号传递给差速控制机构3，转向机构2输出的前轮转向信号与驾驶员操纵机构I输出的车速信号共同作为差速控制机构3的输入；差速控制机构3根据前轮转向信号和车速信号计算出四个驱动轮各自的线速度，并将这四个线速度信号分别输出到左前轮电机牵引控制系统6、右前轮电机牵引控制系统7、左后轮电机牵引控制系统8、右后轮电机牵引控制系统9 ;四个电机牵引控制系统根据轮速指令，分别生成四轮功率变换单元逆变器的PWM控制信号，并将这四组PWM信号分别输出到左前轮电机功率变换单元10、右前轮电机功率变换单元11、左后轮电机功率变换单元12、右后轮电机功率变换单元13 ;能量管理系统4输出控制信号给四个功率变换单元10、11、12和13控制能流方向；四个功率变换单元各自有一个双向DC/ DC变换机构，功率变换单元牵引各自的绕线式异步电机电动运行时，蓄电池5将输出的直流电源经功率变换单元内的双向DC/ DC变换机构进行斩波升压，升压后作为逆变器的母线电压，当功率变换单元牵引各自的绕线式异步电机回馈制动运行时，双向DC/ DC变换机构将逆变器输出的直流电压进行斩波降压，由此制动能量可回馈给蓄电池5 ;四个功率变换单元10、11、12、13根据各自电机牵引控制系统6、7、8、9输出的PWM控制信号生成左前轮绕线式牵引电机14的定子电压、右前轮绕线式牵引电机15的定子电压、左后轮绕线式牵引电机16的定子电压和右后轮绕线式牵引电机17的定子电压，以调节各绕线式异步牵引电机14、15、16和17的转速，使其跟踪差速控制系统3的轮速指令，左前轮绕线式异步牵引电机14的转子三相绕组分别与右前轮绕线式异步牵引电机15的转子三相绕组对接，当车辆直行左前轮绕线式异步牵引电机14和右前轮绕线式异步牵弓丨电机15转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，前轮两绕线式异步牵引电机14和15出现转速差后，两电机的转子电压不同，产生转子电流，一个电机通过转子吸收另一个电机通过转子输入的能量，此时左右前轮两绕线式异步牵引电机14和15低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右前轮绕线式异步牵引电机亦通过定子与蓄电池5进行能量交换。左后轮绕线式异步牵引电机16的转子三相绕组分别与右后轮绕线式异步牵引电机17的转子三相绕组对接，当车辆直行两后轮绕线式异步牵引电机16和17转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，后轮两绕线式异步牵引电机出现转速差后，两电机的转子电压不同，转子电流不为零，此时左右轮两绕线式异步牵引电机低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右后轮绕线式异步牵引电机16和17亦通过定子与蓄电池5进行能量交换。综上所述，本发明一方面通过定子绕组仍可实现牵引电机与蓄电池间双向能量传递，另一方面，由于车辆转向时左、右两轮存在差速，两前轮绕线式异步牵引电机之间可通过转子绕组进行能量传递。牵引方式性能上既保留了四轮独立驱动的优势，可独立控制左、右轮牵引电机的转矩，又发挥出能量在两电机间自由分配的能力，差速转向时能量多通道自然分配、利用率高。本发明的四轮牵引电机的转矩独立控制能力为汽车性能的提高提供了空间，采用四轮独立驱动的电动汽车转向时不再需要机械差速器，而是通过控制左、右轮牵引电机，使轮胎纵向力产生差值，进而生成转向力矩，实现精确的转向控制，与传统的差速控制相比，能够更加有效地提升汽车的操纵能力及稳定性。
权利要求
1.一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:该系统包括驾驶员操纵机构(I)、车辆转向机构(2 )、差速控制机构(3 )、能量管理系统(4)、蓄电池(5 )、四个独立的牵引控制系统、四个功率变换单元和四个绕线式异步牵引电机；驾驶员操纵机构(I) 一方面连接至车辆转向机构(2)，另一方面连接至差速控制系统(3)，车辆转向机构(2)也连接至差速控制系统(3)，差速控制系统(3)分别连接四个独立的牵引控制系统，四个独立的牵引控制系统一对一对应连接至四个功率变换单元，四个功率变换单元一对一对应连接四个绕线式异步牵引电机；能量管理系统(4)和蓄电池(5)均连接至四个功率变换单元。
2.根据权利要求1所述的一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:四个独立的牵引控制系统分为左前轮电机牵引控制系统(6)、右前轮电机牵引控制系统(7)、左后轮电机牵引控制系统(8)和右后轮电机牵引控制系统(9);四个功率变换单元为左前轮功率变换单元(10)、右前轮功率变换单元(11)、左后轮功率变换单元(12)和右后轮功率变换单元(13);四个绕线式异步牵引电机为左前轮绕线式异步牵引电机(14)、右前轮绕线式异步牵引电机(15)、左后轮绕线式异步牵引电机(16)和右后轮绕线式异步牵引电机(17);差速控制系统(3)分别连接至左前轮电机牵引控制系统(6)、右前轮电机牵引控制系统(7)、左后轮电机牵引控制系统(8)和右后轮电机牵引控制系统(9)，左前轮电机牵引控制系统(6)、右前轮电机牵引控制系统(7)、左后轮电机牵引控制系统(8)和右后轮电机牵引控制系统(9)分别对应连接左前轮功率变换单元(10)、右前轮功率变换单元(11)、左后轮功率变换单元(12)和右后轮功率变换单元(13)，左前轮功率变换单元(10)、右前轮功率变换单元(11 )、左后轮功率变换单元(12)和右后轮功率变换单元(13)分别对应连接左前轮绕线式异步牵引电机(14)、右前轮绕线式异步牵引电机(15)、左后轮绕线式异步牵引电机(16)和右后轮绕线式异步牵引电机(17)。
3.根据权利要求2所述的一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:左前轮功率变 换单元(10)、右前轮功率变换单元(11)、左后轮功率变换单元(12)和右后轮功率变换单元(13)连接能量管理系统(4)和蓄电池(5)。
4.根据权利要求1所述的一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:左前轮绕线式异步牵引电机(14)和右前轮绕线式异步牵引电机(15)的转子直接对接在一起，左后轮绕线式异步牵引电机(16)和右后轮绕线式异步牵引电机(17)的转子也直接对接在一起。
5.根据权利要求1所述的一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于:每个功率变换单元均配备了含有超级电容的双向DC/DC斩波电路和逆变器；双向DC/DC斩波电路连接至逆变器，逆变器连接至绕线式异步牵引电机，双向DC/DC斩波电路连接蓄电池(5)，电机牵引控制系统连接双向DC/DC斩波电路和逆变器。
6.利用权利要求4所述的绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统所实施的采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动方法，其特征在于:该方法的步骤如下:利用四个绕线式异步牵引电机分别用于牵引电动汽车的四个车轮，利用四个功率变换单元将蓄电池(5)的直流供电电源转化成四个绕线式异步牵引电机所需的三相交流电源，利用差速控制系统(3)根据驾驶员发出的车速及转向指令计算出四个车轮所需的轮速，再利用四个电机牵引控制系统分别独立控制四个绕线式异步牵引电机的定子电压频率及幅值。
7.根据权利要求1所述的采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动方法，其特征在于:将左前轮绕线式异步牵引电机(14)和右前轮绕线式异步牵引电机(15)的转子直接对接在一起，将左后轮绕线式异步牵引电机(16)和右后轮绕线式异步牵引电机(17)的转子直接对接在一起；直行时，四个绕线式异步牵引电机相当于普通异步电机，而转向时，左前轮绕线式异步牵引电机(14)和右前轮绕线式异步牵引电机(15)通过对接的转子进行能量传递，左后轮绕线式异步牵引电机(16)和右后轮绕线式异步牵引电机(17)通过对接的转子进行能量传递。
8.根据权利要求7所述的采用绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动方法，其特征在于:所述方法的具体步骤如下: ①、利用驾驶员操纵机构(I)输出方向盘转向信号和车速信号，将方向盘转向信号传给转向机构(2)，将车速信号传递给差速控制机构(3)，使得转向机构(2)输出的前轮转向信号与驾驶员操纵机构(I)输出的车速信号共同作为差速控制机构(3)的输入信号； ②、利用差速控制机构(3)根据前轮转向信号和车速信号计算出四个驱动轮各自的线速度，并将这四个线速度信号分别输出到左前轮电机牵引控制系统(6)、右前轮电机牵引控制系统(7)、左后轮电机牵引控制系统(8)和右后轮电机牵引控制系统(9)； ③、四个电机牵引控制系统根据差速控制机构(3)提供的线速度轮速指令，分别生成四轮功率变换单元逆变器的PWM控制信号，并将这四组PWM信号分别输出到左前轮电机功率变换单元(10)、右前轮电机功率变换单元(11)、左后轮电机功率变换单元(12)和右后轮电机功率变换单元(13); ④、利用能量管理系统(4)输出控制信号给四个功率变换单元控制能流方向；利用四个功率变换单元牵引各自的绕线式异步牵引电机电动运行，电机电动运行时，通过蓄电池5将输出的直流电源经功率变换单元内的双向DC/ DC变换机构进行斩波升压，升压后作为功率变换单元内的逆变器的母线电压，当功率变换单元牵引各自的绕线式异步牵引电机回馈制动运行时，双向DC/ DC变换机构将逆变器输出的直流电压进行斩波降压，由此制动能量回馈给蓄电池(5); ⑤、利用四个功率变换单元根据各自电机牵引控制系统输出的PWM控制信号分别生成左前轮绕线式牵引电机(14)的定子电压、右前轮绕线式牵引电机(15)的定子电压、左后轮绕线式牵引电机(16)的定子电压和右后轮绕线式牵引电机(17)的定子电压，以调节各绕线式异步牵引电机的转速，使其跟踪差速控制系统(3)的轮速指令； ⑥、将左前轮绕线式异步牵引电机(14)的转子三相绕组分别与右前轮绕线式异步牵引电机(15)的转子三相绕组对接，当车辆直行左前轮绕线式异步牵引电机(14)和右前轮绕线式异步牵引电机(15)的转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，前轮两绕线式异步牵引电机出现转速差后，两电机的转子电压不同，产生转子电流，一个电机通过转子吸收另一个电机通过转子输入的能量，此时左右前轮两绕线式异步牵引电机低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右前轮绕线式异步牵引电机亦通过定子与蓄电池5进行能量交换； ⑦、将左后轮绕线式异步牵引电机(16)的转子三相绕组分别与右后轮绕线式异步牵引电机(17)的转子三相绕组对接，当车辆直行两后轮绕线式异步牵引电机转速相同时，两电机的转子电压相同，对接后的转子电流为零，两电机分别只通过定子进行能量输入与输出；而车辆转向行驶，后轮两绕线式异步牵引电机出现转速差后，两电机的转子电压不同，转子电流不为零，此时左右 轮两绕线式异步牵引电机低速的一个通过对接的转子向高速的另一个电机输出能量，同时左右后轮绕线式异步牵引电机亦通过定子与蓄电池(5)进行能量交换。
全文摘要
本发明提供一种绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，其特征在于该系统包括驾驶员操纵机构、车辆转向机构、差速控制机构、能量管理系统、蓄电池、四个独立的牵引控制系统、四个功率变换单元和四个绕线式异步牵引电机；驾驶员操纵机构一方面连接至车辆转向机构，另一方面连接至差速控制系统，车辆转向机构也连接至差速控制系统，差速控制系统分别连接四个独立的牵引控制系统，四个独立的牵引控制系统一对一对应连接至四个功率变换单元，四个功率变换单元一对一对应连接四个绕线式异步牵引电机；能量管理系统和蓄电池均连接至四个功率变换单元。本发明能够更加有效地提升汽车的操纵能力及稳定性。
文档编号B60L15/32GK103213517SQ201210493280
公开日2013年7月24日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者丁惜瀛, 张泽宇, 王晶晶, 刘德阳, 裴延亮, 张洪月, 于华 申请人:沈阳工业大学