四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點是電動汽車四個驅(qū)動輪的牽引電機均采用三相三拍工作方式的三相反應(yīng)式步進電動機，步進牽引電機控制單元中的步進細分控制器進一步提高牽引電機的控制精度，同時解決了步進電機在低頻工作時振動大、噪聲大的問題。本實用新型采用步進電機的細分控制驅(qū)動電動汽車，使得汽車控制系統(tǒng)簡單，系統(tǒng)中高頻污染少，步進電機沒有累積誤差，使控制精度提高。而且步進電機結(jié)構(gòu)簡單可靠，同時可以降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種四輪全驅(qū)電動汽車的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，具體指一種應(yīng)用于四輪全驅(qū)電動汽車的步進牽引電機細分控制驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車對環(huán)境污染小，其前景被廣泛看好。電動汽車采用牽引電機控制車輪轉(zhuǎn)矩，與傳統(tǒng)汽車相比，控制響應(yīng)更加快速精確，更能發(fā)揮汽車底盤集成控制的優(yōu)勢。電動汽車采用蓄電池為驅(qū)動電機提供電能，汽車將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能，并通過傳動裝置驅(qū)動車輪。目前市場上量產(chǎn)的電動汽車驅(qū)動電機主要有永磁同步電機和三相異步電機兩種，其控制轉(zhuǎn)速的方法主要應(yīng)用逆變器改變交變電流的頻率控制電機轉(zhuǎn)速。
[0003]電動汽車的運行對于驅(qū)動系統(tǒng)有很高的要求，驅(qū)動電機必須具有很寬的調(diào)速范圍來滿足不同路況的需求，同時還需要有在減速時實現(xiàn)再生制動的能力，將能量回收回蓄電池，使電動汽車具有更長的續(xù)航里程。本發(fā)明采用步進電機作為電動汽車的驅(qū)動輪電機，主要優(yōu)勢在于降低了電機控制難度，減少了高頻污染，另外，步進電機結(jié)構(gòu)簡單、可靠，也可以降低生產(chǎn)成本。由于步進電機的轉(zhuǎn)速和停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，不受負載變化影響，使得步進電機的控制十分簡單，而且步進電機沒有累積誤差使得控制精度更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開一種四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其目的在于利用步進電機結(jié)構(gòu)及控制簡單的特點，降低四輪全驅(qū)電動汽車的牽引系統(tǒng)的成本，同時通過細分控制電路和橫擺角速度控制系統(tǒng)減小步進角過大產(chǎn)生的牽引誤差。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括駕駛員操縱平臺連接整車控制器，整車控制器接收駕駛指令，生成四個驅(qū)動輪牽引電機的轉(zhuǎn)速指令；整車控制器的四個輪速指令信號輸出端分別連接左前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)，作為這四個牽引用步進電機的的轉(zhuǎn)速給定信號，四個步進電機控制系統(tǒng)的功能是控制步進電機，使其轉(zhuǎn)速跟蹤指令；左前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)分別通過四輪減速機構(gòu)與左前驅(qū)動輪、右前驅(qū)動輪、左后驅(qū)動輪、右后驅(qū)動輪連接，由四個步進電機分別牽引電動汽車的四個驅(qū)動輪；能量管理系統(tǒng)分別與整車控制器和蓄電池連接，接收蓄電池狀態(tài)信號并將其傳送給整車控制器；蓄電池為四個步進電機及其控制系統(tǒng)供電；姿態(tài)補償控制單元分別與整車控制器和橫擺角速度傳感器連接，其特征在于:每個驅(qū)動輪均由一個獨立牽引電機及其控制系統(tǒng)驅(qū)動，四個牽引電機均采用步進電機，步進電機控制系統(tǒng)采用細分控制電路，步進電機產(chǎn)生的四輪牽引誤差由姿態(tài)補償控制單元和橫擺角速度傳感器構(gòu)成車輛橫擺控制系統(tǒng)補償。[0006]電動汽車左前驅(qū)動輪、右前驅(qū)動輪、左后驅(qū)動輪、右后驅(qū)動輪的牽引電機均采用三相反應(yīng)式步進電機，步進電機為三相三拍工作方式，步進電機自身結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)均比較簡單，但步進角引起的轉(zhuǎn)速跟蹤誤差及四輪之間誤差量的不同會造成車輛操控精度下降，本專利一方面采用細分控制電路提高每個驅(qū)動輪步進電機的控制精度，另一方面，通過姿態(tài)補償控制單元和橫擺角速度傳感器構(gòu)成車輛橫擺控制系統(tǒng)進行補償。
[0007]牽引電機及的控制系統(tǒng)采用細分控制電路，細分控制電路采用DSP2812芯片為細分控制器；細分控制器與功率驅(qū)動環(huán)節(jié)連接，將細分控制器產(chǎn)生細分控制PWM信號進行功率放大和光耦隔離，功率驅(qū)動環(huán)節(jié)與步進電機連接；轉(zhuǎn)速采樣電路和電流采樣電路與細分控制器連接，將步進電機的轉(zhuǎn)速和電流反饋到細分控制器；故障處理電路分別與細分控制器、電流采樣電路及整車控制器連接，故障處理電路接收電流采樣電路的過載信號，送入細分控制器和整車控制器，由細分控制器控制步進電機轉(zhuǎn)速下降，同時由整車控制器調(diào)節(jié)其他三個驅(qū)動輪步進電機的轉(zhuǎn)速指令；蓄電池與整車控制器和功率驅(qū)動環(huán)節(jié)連接，為功率驅(qū)動環(huán)節(jié)供電，并與整車控制器進行雙向信息交流。
[0008]車身橫擺角速度傳感器動態(tài)檢測車輛的橫擺角，輸入到姿態(tài)補償控制單元，姿態(tài)補償控制單元作為車輛橫擺控制器，生成維持車輛橫擺穩(wěn)定所需的四個步進電機轉(zhuǎn)速補償量，送入整車控制器，由整車控制器將這個補償量疊加到四個步進電機的轉(zhuǎn)速指令中，用于補償步進電機步進角誤差產(chǎn)生的牽引偏差。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】:圖1為本發(fā)明的四輪全驅(qū)電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為牽引電機及其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011]【具體實施方式】:如圖1所示，駕駛員操縱平臺I連接整車控制器2 ;整車控制器2分別連接左前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)7、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)8、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)9、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)10 ;左前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)7、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)8、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)9、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)10分別通過四輪的減速機構(gòu)11、12、13、14與左前驅(qū)動輪15、右前驅(qū)動輪16、左后驅(qū)動輪17、右后驅(qū)動輪18連接；蓄電池為四個牽引電機及其控制系統(tǒng)供電；能量管理系統(tǒng)3分別與整車控制器2和蓄電池4連接；姿態(tài)補償控制單元5分別與整車控制器2和橫擺角速度傳感器6連接。每個驅(qū)動輪15、16、17、18均由一個獨立牽引電機及其控制系統(tǒng)7、8、9、10驅(qū)動，四個牽引電機均采用步進電機，步進電機控制系統(tǒng)采用步進細分控制電路，步進電機產(chǎn)生的四輪牽引誤差由姿態(tài)補償控制單元5和橫擺角速度傳感器6構(gòu)成車輛橫擺控制系統(tǒng)補償。輸出的四個輪速指令信號輸出端。
[0012]電動汽車四個驅(qū)動輪的牽引電機均采用三相三拍工作方式的三相反應(yīng)式步進電動機。
[0013]如圖2所示，根據(jù)權(quán)利要求1所述四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:牽引電機及其控制系統(tǒng)(7) (8) (9) (10)中的控制系統(tǒng)采用細分控制電路，細分控制電路采用DSP2812芯片為細分控制器(19);細分控制器(19)與功率驅(qū)動(20)環(huán)節(jié)連接，功率驅(qū)動(20 )環(huán)節(jié)與步進電機(23 )連接，轉(zhuǎn)速采樣電路(22 )和電流采樣電路(24 )與細分控制器(19)連接，故障處理電路(21)分別與細分控制器(19)、電流采樣電路(24)及整車控制器(2)連接，蓄電池(4)與整車控制器(2)和功率驅(qū)動(20)環(huán)節(jié)連接。
【權(quán)利要求】
1.四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括駕駛員操縱平臺(I)連接整車控制器(2);整車控制器(2)分別連接左前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(7)、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(8)、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(9)、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(10);左ill輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(7)、右前輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(8)、左后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(9)、右后輪牽引電機及其控制系統(tǒng)(10)分別通過四輪的減速機構(gòu)(11) (12) (13)(14)與左前驅(qū)動輪(15)、右前驅(qū)動輪(16)、左后驅(qū)動輪(17)、右后驅(qū)動輪(18)連接；蓄電池為四個牽引電機及其控制系統(tǒng)供電；能量管理系統(tǒng)(3)分別與整車控制器(2)和蓄電池(4)連接；姿態(tài)補償控制單元(5)分別與整車控制器(2)和橫擺角速度傳感器(6)連接；其特征在于:每個驅(qū)動輪(15) (16) (17) (18)均由一個獨立牽引電機及其控制系統(tǒng)(7) (8) (9)(10)驅(qū)動，四個牽引電機均采用步進電機，步進電機控制系統(tǒng)采用步進細分控制電路，步進電機產(chǎn)生的四輪牽引誤差由姿態(tài)補償控制單元(5)和橫擺角速度傳感器(6)構(gòu)成車輛橫擺控制系統(tǒng)補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:電動汽車左前驅(qū)動輪(15 )、右前驅(qū)動輪(16 )、左后驅(qū)動輪(17 )、右后驅(qū)動輪(18 )的四個牽引電機及其控制系統(tǒng)(7) (8) (9) (10)中的牽引電機均采用三相反應(yīng)式步進電機，步進電機為三相三拍工作方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:牽引電機及其控制系統(tǒng)(7) (8) (9) (10)中的控制系統(tǒng)采用細分控制電路，細分控制電路采用DSP2812芯片為細分控制器(19);細分控制器(19)與功率驅(qū)動(20)環(huán)節(jié)連接，功率驅(qū)動(20)環(huán)節(jié)與步進電機(23)連接，轉(zhuǎn)速采樣電路(22)和電流采樣電路(24)與細分控制器(19)連接，故障處理電路(21)分別與細分控制器(19)、電流采樣電路(24)及整車控制器(2)連接，蓄電池(4)與整車控制器(2)和功率驅(qū)動(20)環(huán)節(jié)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述四輪全驅(qū)電動汽車步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:由車身橫擺角速度傳感器(6)與姿態(tài)補償控制單元(5)連接，將車輛的橫擺角檢測值傳送到姿態(tài)補償控制單元(5);姿態(tài)補償控制單元(5)與整車控制器(2)連接，將維持車輛橫擺穩(wěn)定所需的四個步進電機轉(zhuǎn)速補償量輸入到整車控制器(2)，用于補償步進電機步進角誤差產(chǎn)生的牽引偏差。
【文檔編號】B60L15/28GK203739675SQ201320679840
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:沈陽工業(yè)大學