[发明专利]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

说明书

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、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：